一种基于动静态称重法的液氢流量标准装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于动静态称重法的液氢流量标准装置。高压氮气源的一条支路、高压冷氢气源分别与动态称重对比罐连接；液氢动力源的上游与动态称重对比罐连接，下游连接测试管路；所述测试管路末端通过换向执行器分为旁通管路和主路通路，所述旁通管路与动态称重对比罐连接，所述主路通路与静态称重标准罐连接。本发明专利技术通过高精度称重单元，对动态称重对比罐和静态称重标准罐测得动态质量流量和静态质量流量，并对两个质量流量进行加权平均计算，得到系统质量流量，极大地提高了系统流量检测的准确性；提供的液氢实流标准流量，具有更广泛的流量测量范围，且能够直接溯源到相应计量等级的标准砝码，安全性高。安全性高。安全性高。

【技术实现步骤摘要】
一种基于动静态称重法的液氢流量标准装置


[0001]本专利技术属于氢能计量
，具体涉及一种用于实流检定或校准液氢流量计的基于动静态称重法的液氢标准流量生成方法及其装置。

技术介绍

[0002]氢清洁、高效、零碳等特性，对供热、交通、发电等民用和工业领域的发展具有广泛的应用前景。氢也由于其高热值、低密度等特性，广泛地应用于航空航天和军事领域。在能源日益匮乏的当下，氢能成为能源技术革命的主力，作为战略能源，美、日、德、法等发达国家都在积极布局氢能产业，纷纷制定与各国相适应的氢能技术发展路线。
[0003]在氢能的产业链中，主要有高压气氢和低温液氢两种状态。液氢的体积能量密度远大于高压气氢，在规模化发展氢能产业的储存、运输方面具有明显优势。在液氢的制备、储运、应用和贸易结算等关键环节，液氢流量测量的准确与否至关重要，直接关系到全产业链的生产安全、顺畅运转和贸易公平。
[0004]然而，目前对液氢的研究主要集中于氢气的制备和液化以及液氢的储存和输运等方面，而液氢计量体系还没有建立，这是限制液氢产业发展的短板，因此液氢流量计及其流量标准装置对液氢全产业链而言至关重要。

技术实现思路

[0005]针对上述不足，本专利技术提出了一种用于实流检定或校准液氢流量计的基于动静态称重法的液氢标准流量生成方法及其装置。
[0006]本专利技术通过动态称重对比罐和静态称重标准罐，根据动态称重对比罐和静态称重标准罐有无受系统脱钩称重、附加管容等影响，分别测得系统的动态质量流量Q
A
和静态质量流量Q
B
，对动态质量流量Q
A
和静态质量流量Q
B
进行加权平均计算，得到精准系统质量流量Q
S
：
[0007]Q
S
＝k1*Q
A
+k2*Q
B
[0008]其中k1、k2为系数，且k1+k2＝1。
[0009]为了实现上述目的，实现液氢标准流量的稳定连续发生及可控，其技术方案如下：
[0010]本专利技术基于动静态称重法的液氢流量标准装置主要包括高压氮气源、高压冷氢气源、动态称重对比罐、静态称重标准罐、液氢动力源、高精度称重单元、测试管路、密封冷屏、氮气保护罩、换向执行器、稀释罐、升温管、特排管路、监测系统和配套管路。
[0011]所述测试管路包括低温制冷机、标准流量计、被检流量计；所述测试管路设置在密封冷屏内，密封冷屏外围设置氮气保护罩，保证测试人员和实验装置的安全。
[0012]所述高压氮气源的出口分为三个支路，第一支路与所述动态称重对比罐连接，第二支路与所述氮气保护罩连接，第三支路与所述稀释罐连接；所述高压冷氢气源与动态称重对比罐连接；所述液氢动力源的上游与动态称重对比罐连接，下游连接测试管路；所述测试管路末端通过换向执行器分为旁通管路和主路通路，所述旁通管路与动态称重对比罐连
接，所述主路通路与静态称重标准罐连接。
[0013]所述动态称重对比罐和静态称重标准罐均通过管路连接至特排管路，所述特排管路前端配有升温管和稀释罐，特排管路后端连接至监测系统，并通过监测系统分析排气组分。
[0014]所述动态称重对比罐和静态称重标准罐均设置在高精度称重单元上。
[0015]进一步说，所述高压氮气源出口端设置有精密减压阀和精密截止阀，由高压气瓶或其它形式储罐配合压缩机组成，稳定的氮气压力和流量通过精密减压阀和精密截止阀进行控制。
[0016]进一步说，所述液氢流量标准装置所有的传感信号和流量信号，通过统一的软件平台进行接收、运算和存储，生成检定技术报告，对系统整体的功能进行实时监测和安全预警。
[0017]进一步说，所述液氢动力源由一组并联的液氢泵组成，用于控制系统检测标准流量范围。
[0018]进一步说，所述动态称重对比罐设置有第一真空套、液氢加注口、氮气加注口、氢气加注口、第一液氢扩散器、液氢吸收器、第一自增压阀门、第一安全阀、第一液位计、压力表和温度计；罐体与各连接的管路均装有截止阀。
[0019]进一步说，动态称重对比罐通过软管与高压氮气源、高压冷氢气源、特排管路连接，所述旁通管路通过低温软管与第一液氢扩散器连接，所述液氢动力源通过低温软管与液氢吸收器连接，软管对罐体的作用力小，作用力相对稳定可以进行有效修正，动态称重对比罐实现动态称重。
[0020]进一步说，氮气加注口连接高压氮气源、氢气加注口连接高压冷氢气源，用于实现罐体及管路的吹扫和预冷。
[0021]进一步说，所述动态称重对比罐和静态称重标准罐采用高真空的绝热结构，降低气流的对流传热和热传导。
[0022]进一步说，所述的静态称重标准罐设置有第二真空套、液氢加液枪及加液口、第二液氢扩散器、第二自增压阀门、第二安全阀、第二液位计、快速插拔器、压力表和温度计。
[0023]进一步说，所述动态称重对比罐和静态称重标准罐的真空套和罐体内部都配有温度计和压力计，进行实时安全监测，并都配有至少两个安全阀，来确保绝热失效等紧急情况下的系统安全，避免管路和储氢罐内压力超限。
[0024]进一步说，所述静态称重标准罐与换向执行器连接的管路应尽可能短，减小补偿管容的影响。换向执行器换向后，容器离合装置与罐体快速脱开，避免管路连接导致的称重误差，静态称重标准罐与管路无连接，实现静态称重；所述容器离合装置可为液氢加液枪，但不限于此种方式。
[0025]进一步说，所述快速插拔器采用双层真空绝热的形式，实现静态称重标准罐与排气管路的快速连接与断开，以减少系统的漏热。
[0026]进一步说，所述换向执行器包括主路截止阀和旁通管路截止阀，由两个同步联动控制的截止阀组成。通过两个截止阀换向的动作触发，进行系统数据采集，记录每个储氢罐检定起止时刻的质量差及其对应的时间差。
[0027]进一步说，所述密封冷屏为真空罩配合真空泵，实现测试管路的动态真空，通过同
时在真空罩加设高反射低吸收的绝热层，大幅降低辐射换热，保证测试管路的绝热。
[0028]进一步说，测试管路在被检流量计前端加装低温制冷机，液氢流经测试管路后由低温制冷机保证过冷状态，防止液氢气化引起的测量误差。
[0029]进一步说，吹扫阶段，氮气经管路吹扫完毕后排入特排管路；预冷及排空阶段冷氢气进管路排出后经升温管加热升温，温氢气与氮气进入稀释罐，混合气中氢气体积分数降至低于爆炸浓度下限后排入特排管路。
[0030]进一步说，所述的监测系统包括氧、氢、氮浓度传感器，用于测量特排管路吹扫及排空废气中氧气、氮气和氢气的浓度，判断吹扫阶段是否完成以及含氢废气是否符合排放标准。氧、氢浓度传感器置于氮气保护罩中，可以检测保护罩中氧气和氢气的浓度，监测测试管路是否存在泄漏等安全隐患。
[0031]基于动静态称重法的液氢标准流量生成方法，其具体步骤包括：
[0032]1.第一步吹扫：打开高压氮气源，高压氮气吹扫管路内杂质气体并排入特排管本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于动静态称重法的液氢流量标准装置，包括高压氮气源、高压冷氢气源、动态称重对比罐、静态称重标准罐、液氢动力源、高精度称重单元、测试管路、密封冷屏、氮气保护罩、换向执行器、稀释罐、升温管、特排管路、监测系统和配套管路，其特征在于：所述测试管路包括低温制冷机、标准流量计、被检流量计；所述测试管路设置在密封冷屏内，密封冷屏外围设置氮气保护罩；所述高压氮气源的出口分为三个支路，第一支路与所述动态称重对比罐连接，第二支路与所述氮气保护罩连接，第三支路与所述稀释罐连接；所述高压冷氢气源与动态称重对比罐连接；所述液氢动力源的上游与动态称重对比罐连接，下游连接测试管路；所述测试管路末端通过换向执行器分为旁通管路和主路通路，所述旁通管路与动态称重对比罐连接，所述主路通路与静态称重标准罐连接；所述动态称重对比罐和静态称重标准罐均通过管路连接至特排管路，所述特排管路前端设置有升温管和稀释罐，特排管路后端连接至监测系统，用于分析排气组分；所述动态称重对比罐和静态称重标准罐均设置在高精度称重单元上。2.根据权利要求1所述的一种基于动静态称重法的液氢流量标准装置，其特征在于：所述高压氮气源由高压气瓶配合压缩机组成，高压氮气源出口端设置有精密减压阀和精密截止阀，用于控制氮气稳定输出。3.根据权利要求1所述的一种基于动静态称重法的液氢流量标准装置，其特征在于：所述液氢动力源由一组并联的液氢泵组成，用于控制系统检测标准流量范围。4.根据权利要求1所述的一种基于动静态称重法的液氢流量标准装置，其特征在于：所述动态称重对比罐设置有第一真空套、液氢加注口、氮气加注口、氢气加注口、第一液氢扩...

【专利技术属性】
技术研发人员：李想，孙士恩，许好好，郑渭建，宋玉彩，胡卿，吴舒琴，厉劲风，包福兵，凃程旭，陈维杰，
申请(专利权)人：浙江浙能富兴燃料有限公司中国计量大学，
类型：发明
国别省市：