液氢储罐智能防爆系统及控制方法技术方案

技术编号:33345317 阅读:23 留言:0更新日期:2022-05-08 09:39
本发明专利技术公开了一种液氢储罐智能防爆系统及控制方法,智能防爆系统包括连接夹层空间的真空度探测仪、氢气探测仪、信息处理器和中央控制台,真空度探测仪和氢气探测仪的信号输入端连至夹层空间内部,真空度探测仪和氢气探测仪信号输出端与信息处理器信号输入端相连,信息处理器信号输出端与中央控制台相连;通过对夹层空间真空度及氢气含量的定时检测,以判断液氢储罐夹层空间是否出现了泄漏,并识别是外壳泄漏还是内容器泄漏;当判断内容器泄漏时,立即启动一整套预设应急措施。通过上述方式,本发明专利技术能够判断液氢储罐夹层空间真空度明显异常的原因,同时采取一整套措施和方法,阻断内容器泄漏故障事态的发展和扩大,有效防止危急状况发生。急状况发生。急状况发生。

【技术实现步骤摘要】
液氢储罐智能防爆系统及控制方法


[0001]本专利技术涉及深冷储罐
,特别是涉及一种液氢储罐智能防爆系统及控制方法。

技术介绍

[0002]液氢储罐中储存液氢的是内容器,所述内容器被绝热层所包裹,所述绝热层由外壳所保护,所述外壳与内容器之间称谓夹层空间,因绝热需要,所述夹层空间被抽真空。以下将要谈论到的问题就发生在所述夹层空间中:液氢储罐有一种安全风险较高的故障就是液氢储罐的内容器或者绝热夹层空间中的管道发生氢气或液氢泄漏,漏入密闭的夹层空间的氢气或液氢会使绝热夹层很快丧失真空,导致夹层内压力上升,迫使外壳上防爆口打开;由于泄漏源存在,氢气或液氢会继续漏入夹层,夹层空间压力处在不稳定周期性变化中,外壳防爆口会被多次打开和关闭。
[0003]内容器中带压的氢气或液氢漏入夹层,夹层内部膨胀升压速度较快,带压气流从防爆口喷出,会有明显的引射效应发生,在防爆口盖板再次关闭时,引射造成夹层的负压效应将吸入空气,空气中包括氧气会被液化,使夹层空间中氢

氧浓度比例上升。
[0004]液氢储罐的安全与氢气的特殊性质密切相关。氢气极其活泼,氢在空气环境中的点燃容积百分比范围是4%~75%,在富氧环境中的范围更大,极易点燃。因此这种氢

氧聚集的相对密闭的空间,是十分危险的。
[0005]对于液氢储罐外壳防爆装置的设计,目前采用了能够自动快速关闭的结构。当夹层真空超压时,防爆口盖板会打开,以避免夹层压力升高危及内容器。打开后,当夹层内压力稍低于大气压时,防爆口盖板能自动关闭,防止更多空气在盖板关闭时窜入夹层。对于外壳泄漏的故障,这种能自动关闭的防爆口,虽能减少直接进入夹层空间的空气数量,但由于外壳泄漏源的存在,真空已经丧失,储罐丧失绝热性能是不可避免的,这也是外壳泄漏故障的终极结果了。
[0006]但是,对于内容器泄漏的故障,情况要复杂得多,一旦内容器发生泄漏,夹层空间的真空必将丢失,液氢储罐的绝热功能将丧失,此时最急迫的事项除了加快卸空罐内液氢外,就是严防泄漏故障引发二次灾难。内容器泄漏,带有压力的氢气或者液氢会漏入真空夹层,特别是带压液氢,漏入真空夹层后将迅速充分汽化,液氢汽化的体积会增800倍,会使夹层空间快速升压,冲开外壳上设置的能自动关闭的防爆口。由于升压过快,排放的气流有引射作用,会在夹层内压力低于大气压后才自动关闭,关闭过程中由于引射效应造成的局部负压作用,会有空气窜入夹层空间。
[0007]夹层空间除氢气以外的部分气体会被氢气及内容器外表面的极低温度所液化,同时因为液氢内漏故障还存在,它会再次升高内压。这样就会导致夹层空间的压力出现周期性波动,使防爆口盖板多次被打开重又关闭,反复进行。其后果是,此时夹层空间会充彻氢气,以及被极冷氢气(或内胆中液氢)所液化的空气(其中氧气会偏多),密闭的夹层空间中氢

氧组分的比例随泄漏点大小会有所不同,而氢

氧组分比例的趋势是增加的。氢气在空
气中可点燃的容积含量范围很大,为4%~75%,在富氧环境下就更大,其点燃能量只要0.02毫焦尔。在防爆口装置打开和关闭的动作中,难以避免会出现此等级能量源。而且内漏故障进一步发展,氢

氧混合气会利用防爆口间断性排放。这种因内容器泄漏故障引发的状况十分危险,光凭借具有自动关闭功能的防爆装置盖板,不能有效防止内容器泄漏故障的发展和扩大。
[0008]现有技术没有对泄漏故障设置智能识别和判断系统,当发现夹层空间真空异常时,无法鉴别是外壳泄漏,还是内容器泄漏;也没有对内容器发生泄漏时,预设防范性措施。一旦发生内漏故障,现有的结构及系统中无法找到临时的应对办法,引发高风险事故的可能性在所难免。

技术实现思路

[0009]本专利技术主要解决的技术问题是:针对液氢储罐的固有特点和内漏故障的特性,提供一种液氢储罐智能防爆系统及控制方法,能够智能检测和判断识别故障类型,以及启动一系列预设的应急防范措施,阻止泄漏故障引发二次灾难事故。
[0010]为解决上述技术问题,本专利技术采用的一个技术方案是:提供一种液氢储罐智能防爆系统,包括:外壳体和内容器,所述内容器被绝热层包裹,所述绝热层外设有外壳体,所述外壳体与内容器之间形成夹层空间,所述夹层空间连接有智能防爆系统,该智能防爆系统包括真空度探测仪、氢气探测仪、信息处理器和中央控制台,真空度探测仪和氢气探测仪的信号输入端通过相应的测试管道连通至夹层空间内部,真空度探测仪和氢气探测仪的信号输出端与信息处理器的信号输入端相连,信息处理器的信号输出端与中央控制台相连。
[0011]在本专利技术一个较佳实施例中,所述真空度探测仪与夹层空间之间的测试管道上设置有气动真空阀一,所述氢气探测仪与夹层空间之间的测试管道上设置有气动真空阀二。
[0012]在本专利技术一个较佳实施例中,所述气动真空阀一和气动真空阀二分别与中央控制台电性连接:气动真空阀一接收中央控制台的控制指令后定时打开,测定夹层空间的真空度;气动真空阀二接收中央控制台的控制指令后定时打开,测定夹层空间内的氢气含量。
[0013]在本专利技术一个较佳实施例中,还包括应急安全排放系统,应急安全排放系统包括安全泄放总管、安全泄放管道和气动真空阀三,安全泄放管道的一侧连通夹层空间,另一侧连通安全泄放总管,气动真空阀三设置在安全泄放管道上,气动真空阀三与中央控制台电性连接。
[0014]在本专利技术一个较佳实施例中,所述外壳体上设置有颈管以及安装在颈管上的盖板,沿着颈管外部周向布置有三只气动开关,所述气动开关的端部具有一锁栓,该锁栓直接插入盖板小孔将盖板锁住。
[0015]在本专利技术一个较佳实施例中,还包括氦气吹扫系统,氦气吹扫系统包括储氦容器、氦气吹扫管道和气动真空阀四,氦气吹扫管道的一侧连通储氦容器,另一侧通入夹层空间内,氦气吹扫管道上设置有气动真空阀四,气动真空阀四与中央控制台电性连接。
[0016]在本专利技术一个较佳实施例中,所述夹层空间中缠绕多层绝热层,多层绝热层外用中空微玻璃球填满。
[0017]在本专利技术一个较佳实施例中,所述真空度探测仪,用于定时测定夹层空间的真空度,并将信息数据发送至信息处理器;氢气探测仪,用于定时测定夹层空间的氢气浓度含
量,还能读取氢气含量浓度增速值,并将获取的信息数据发送至信息处理器;信息处理器,用于接收真空度探测仪和氢气探测仪传递过来的数据信息,然后识别并判断泄漏故障类型;中央控制台,根据信息处理器传递过来的故障类型信息数据,启动相应的紧急防范措施。
[0018]为解决上述技术问题,本专利技术采用的另一个技术方案是:提供一种液氢储罐智能防爆系统的控制方法,采用所述的液氢储罐智能防爆系统,包括如下控制步骤:S1、中央控制台控制气动真空阀一定时打开,开通真空度探测仪检测夹层空间的真空度,并将真空度数据信息反馈至信息处理器;中央控制台控制气动真空阀二定时打开,通过氢气探测仪检测夹层空间的氢气含量,读取氢气含量浓度增速值,并将氢气含量值和氢气含量浓度增速值反馈至信息处理本文档来自技高网
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种液氢储罐智能防爆系统,包括:外壳体和内容器,所述内容器被绝热层包裹,所述绝热层外设有外壳体,所述外壳体与内容器之间形成夹层空间,其特征在于,所述夹层空间连接有智能防爆系统,该智能防爆系统包括真空度探测仪、氢气探测仪、信息处理器和中央控制台,真空度探测仪和氢气探测仪的信号输入端通过相应的测试管道连通至夹层空间内部,真空度探测仪和氢气探测仪的信号输出端与信息处理器的信号输入端相连,信息处理器的信号输出端与中央控制台相连。2.根据权利要求1所述的液氢储罐智能防爆系统,其特征在于,所述真空度探测仪与夹层空间之间的测试管道上设置有气动真空阀一,所述氢气探测仪与夹层空间之间的测试管道上设置有气动真空阀二。3.根据权利要求2所述的液氢储罐智能防爆系统,其特征在于,所述气动真空阀一和气动真空阀二分别与中央控制台电性连接:气动真空阀一接收中央控制台的控制指令后定时打开,测定夹层空间的真空度;气动真空阀二接收中央控制台的控制指令后定时打开,测定夹层空间内的氢气含量。4.根据权利要求1所述的液氢储罐智能防爆系统,其特征在于,还包括应急安全排放系统,应急安全排放系统包括安全泄放总管、安全泄放管道和气动真空阀三,安全泄放管道的一侧连通夹层空间,另一侧连通安全泄放总管,气动真空阀三设置在安全泄放管道上,气动真空阀三与中央控制台电性连接。5.根据权利要求1所述的液氢储罐智能防爆系统,其特征在于,所述外壳体上设置有颈管以及安装在颈管上的盖板,沿着颈管外部周向布置有三只气动开关,所述气动开关的端部具有一锁栓,该锁栓直接插入盖板小孔将盖板锁住。6.根据权利要求1所述的液氢储罐智能防爆系统,其特征在于,还包括氦气吹扫系统,氦气吹扫系统包括储氦容器、氦气吹扫管道和气动真空阀四,氦气吹扫管道的一侧连通储氦容器,另一侧通入夹层空间内,氦气吹扫管道上设置有气动真空阀四,气动真空阀四与中央控制台电性连接。7.根据权利要求1所述的液氢储罐智能防爆系统,其特征在于,所述夹层空间中缠绕多层绝热层,多层绝热层外用中空微玻璃球填满。8.根据权利要求1所述的液氢储罐智能防爆系统,其特征在于,真空度探测仪,用于定时测定夹层空间的真空度,并将信息数据发送至信息处理器;氢气探测仪,用于定时测定夹层空间的氢气浓度含量,还能读取氢气含量浓度增速值,并将获取的信息数据发送至信息处理器;信息处理器,用于接收真空度探测仪和氢气探测仪传递过来的数据...

【专利技术属性】
技术研发人员:徐惠新张炫韦炜高惠民
申请(专利权)人:查特深冷工程系统常州有限公司
类型:发明
国别省市:

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