一种自动氢气加注系统装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种自动氢气加注系统装置及方法，所述的自动氢气加注系统装置包括控制单元、报警单元、在线检测单元、放空管路、至少两组氢气气源单元、至少一组置换气源单元，以及至少一个供氢管路；所述的供氢管路用于将氢气气源单元内的氢气输送至氢气用户，所述的供氢管路上沿气体流动方向依次设置有第一供氢阀、第二供氢阀与供氢切断阀；所述的报警单元用于采集在线检测单元的信号并传输至控制单元，所述的控制单元用于反馈控制供氢管路内进行状态转换与在线监测。本发明专利技术通过程序化控制，提升了运行效率、可靠性以及安全稳定性，可在稳定的工作压力下适用于不同用户类型和氢气气源类型，且能够进行实时监测、报警和处置。报警和处置。报警和处置。

【技术实现步骤摘要】
一种自动氢气加注系统装置及方法


[0001]本专利技术属于加氢
，涉及一种自动氢气加注系统装置及方法。

技术介绍

[0002]氢能作为新一代绿色能源，是实现绿色产业的重要突破口，随着氢能应用范围的扩大，氢气加注成为其应用中的重要一环。目前现有的氢气加注装置存在安全系数较低，自动化程度较低，故障处置速度慢以及存在人工误操作概率等问题。
[0003]CN107575735A公开了一种带氢气回收功能加氢装置的自动控制系统，包括控制器，所述控制器上连接有加注管路压力检测装置、加注管路流量检测装置、低压紧急截断阀、中压紧急截断阀、高压紧急截断阀、残余氢气放散阀、回收阀、操作输入设备及屏显设备。
[0004]CN209431072U公开了一种氢气加注装置，包括：空气驱动机构，用于压缩空气的输送；氢气输送机构，用于氢气的输送；增压机构，其两个进口端分别连通于氢气输送机构和空气驱动机构，增压机构在空气驱动机构的作用下，用于氢气的增压；压力控制开关，其分别连通于增压机构和空气驱动机构，压力控制开关根据增压机构出口端的压力，控制空气驱动机构的启闭；加注机构，其连通于增压机构的出口端，用于氢气的加注。
[0005]如何在保证氢气加注安全性的前提下，提升系统加注效率、运行安全稳定性、可靠性和通用性，是目前亟待解决的重要问题。

技术实现思路

[0006]针对现有各种氢气加注技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种自动氢气加注系统装置及方法，提升氢气加注系统的运行效率以及安全稳定性和可靠性，且能够在保证装置稳定的工作压力下适用于不同用户类型和氢气气源类型。
[0007]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0008]第一方面，本专利技术提供了一种自动氢气加注系统装置，所述的自动氢气加注系统装置包括控制单元、报警单元、在线检测单元、放空管路、至少两组氢气气源单元、至少一组置换气源单元，以及至少一个供氢管路；
[0009]所述的供氢管路用于将氢气气源单元内的氢气输送至氢气用户，所述的在线检测单元、放空管路、至少一组置换气源单元分别连接所述的供氢管路，所述的供氢管路上沿气体流动方向依次设置有第一供氢阀、第二供氢阀与供氢切断阀；
[0010]所述的报警单元用于采集在线检测单元的信号并传输至控制单元，所述的控制单元用于反馈控制供氢管路内进行状态转换与在线监测。
[0011]本专利技术提供的一种自动氢气加注系统装置，提升了氢气加注系统的运行效率以及安全稳定性，适用于不同用户类型和氢气气源类型，具有自动化程度高、可靠性高、操作简单和维护方便等优点。
[0012]需要说明的是，本专利技术中的控制单元由可编程序控制器(PLC，Programmable
Logic Controller)进行控制，PLC内置氢气加注、气体置换、氢气泄露和气密性试验等控制逻辑，并可对内置逻辑进行增减和修改，程序通过与氢气质量、压力、流速和流量等参数进行实时交互，在控制室触摸式显示屏上实现供氢工艺流程图和实时参数变化趋势的显示。
[0013]作为本专利技术一个优选技术方案，所述的氢气气源单元与供氢管路之间设置有第一压力调节阀。
[0014]优选地，所述的氢气气源单元包括至少两个储氢装置。
[0015]优选地，所述的至少一组置换气源单元与供氢管路之间分别设置有第二压力调节阀。
[0016]优选地，所述的控制单元分别电性连接所述的第一供氢阀、第二供氢阀、供氢切断阀、第一压力调节阀与第二压力调节阀。
[0017]需要说明的是，本专利技术中第一压力调节阀在“加注状态”下，开度自动调节，使管道内氢气压力保持在工作压力。本专利技术中的置换气源单元通过第二压力调节阀连接供氢管路，为处于“检修状态”和“备用状态”时的供氢管路提供安全的置换气。本专利技术中的置换气采用二氧化碳或氮气。
[0018]作为本专利技术一个优选技术方案，所述的放空管路分别通过第一管道、第二管道与第三管道连接所述的供氢管路，所述的第一管道上设置有气体置换阀，所述的第二管道上设置有超压排放阀，所述的第三管道上设置有安全阀。
[0019]优选地，所述第一管道远离所述放空管路的一端连接所述第二供氢阀的进气端。
[0020]优选地，所述第二管道远离所述放空管路的一端连接所述第一供氢阀的进气端。
[0021]优选地，所述第三管道远离所述放空管路的一端接入所述供氢管路位于所述氢气气源单元与置换气源单元之间的管段。
[0022]优选地，所述放空管路的出口处设置有阻火器，所述放空管路的顶部设置有防雨帽。
[0023]优选地，所述的气体置换阀与超压排放阀分别电性连接所述的控制单元。
[0024]作为本专利技术一个优选技术方案，所述的在线检测单元包括气体流量检测模块、气体压力检测模块、气体质量检测模块与气体泄漏检测模块。
[0025]优选地，所述的气体流量检测模块包括流量测量装置，所述的流量测量装置设置于所述第一供氢阀与第二供氢阀之间。
[0026]优选地，所述流量测量装置的进气端设置有进口调节阀，所述流量测量装置的出气端设置有出口调节阀。
[0027]本专利技术中进口调节阀与出口调节阀分别设置于流量测量装置的前后，在氢气加注控制过程中，根据供氢管路内氢气流速或质量流量/体积流量自动调节进口调节阀与出口调节阀的阀门开度，从而提高自动氢气加注系统装置在供氢过程中的安全稳定性。
[0028]优选地，所述流量测量装置包括气体涡轮流量计或气体质量流量计。
[0029]需要说明的是，气体涡轮流量计用于测量气体体积，用以监测大型氢冷发电机等设备日供氢量的计量，气体质量流量计则用于计量加注氢燃料电池等用户的气体质量。
[0030]优选地，所述气体压力检测模块包括第一压力变送器，所述的第一压力变送器设置于所述第一供氢阀与氢气气源单元之间的连接管路上。
[0031]优选地，所述的第一压力变送器电性连接超压排放阀。
[0032]优选地，所述的在线检测单元还包括第二压力变送器，所述的第二压力变送器设置于第二供氢阀与供氢切断阀之间的连接管路上。
[0033]优选地，所述第一压力变送器与供氢管路之间设置有第一截止阀，所述第二压力变送器与供氢管路之间设置有第二截止阀。
[0034]需要说明的是，本专利技术的第一截止阀与第二截止阀分别设置有放气闷头，通过设置的第一压力变送器与第二压力变送器，将压力信号输送至PLC显中示，其中，第一压力变送器用于监测供氢管路内部压力，第二压力变送器用于监测用户侧氢气压力。
[0035]优选地，所述的气体质量检测模块通过质检管道连接供氢管路，所述的质检管道上设置有质量检测进口阀。
[0036]优选地，所述的质量检测进口阀电性连接所述的控制单元。
[0037]优选地，所述质检管道进气端接入所述流量测量装置的出气端。
[0038]优选地，所述的气体质量检测模块包括气体露点仪与气体纯度仪或气相色谱仪中的任一种的组合。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自动氢气加注系统装置，其特征在于，所述的自动氢气加注系统装置包括控制单元、报警单元、在线检测单元、放空管路、至少两组氢气气源单元、至少一组置换气源单元，以及至少一个供氢管路；所述的供氢管路用于将氢气气源单元内的氢气输送至氢气用户，所述的在线检测单元、放空管路、至少一组置换气源单元分别连接所述的供氢管路，所述的供氢管路上沿气体流动方向依次设置有第一供氢阀、第二供氢阀与供氢切断阀；所述的报警单元用于采集在线检测单元的信号并传输至控制单元，所述的控制单元用于反馈控制供氢管路内进行状态转换与在线监测。2.根据权利要求1所述的自动氢气加注系统装置，其特征在于，所述的氢气气源单元与供氢管路之间设置有第一压力调节阀；优选地，所述的氢气气源单元包括至少两个储氢装置；优选地，所述的至少一组置换气源单元与供氢管路之间分别设置有第二压力调节阀；优选地，所述的控制单元分别电性连接所述的第一供氢阀、第二供氢阀、供氢切断阀、第一压力调节阀与第二压力调节阀。3.根据权利要求1或2所述的自动氢气加注系统装置，其特征在于，所述的放空管路分别通过第一管道、第二管道与第三管道连接所述的供氢管路，所述的第一管道上设置有气体置换阀，所述的第二管道上设置有超压排放阀，所述的第三管道上设置有安全阀；优选地，所述第一管道远离所述放空管路的一端连接所述第二供氢阀的进气端；优选地，所述第二管道远离所述放空管路的一端连接所述第一供氢阀的进气端；优选地，所述第三管道远离所述放空管路的一端接入所述供氢管路位于所述氢气气源单元与置换气源单元之间的管段；优选地，所述放空管路的出口处设置有阻火器，所述放空管路的顶部设置有防雨帽；优选地，所述的气体置换阀与超压排放阀分别电性连接所述的控制单元。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的自动氢气加注系统装置，其特征在于，所述的在线检测单元包括气体流量检测模块、气体压力检测模块、气体质量检测模块与气体泄漏检测模块；优选地，所述的气体流量检测模块包括流量测量装置，所述的流量测量装置设置于所述第一供氢阀与第二供氢阀之间；优选地，所述流量测量装置的进气端设置有进口调节阀，所述流量测量装置的出气端设置有出口调节阀；优选地，所述流量测量装置包括气体涡轮流量计或气体质量流量计；优选地，所述气体压力检测模块包括第一压力变送器，所述的第一压力变送器设置于所述第一供氢阀与氢气气源单元之间的连接管路上；优选地，所述的第一压力变送器电性连接超压排放阀；优选地，所述的在线检测单元还包括第二压力变送器，所述的第二压力变送器设置于第二供氢阀与供氢切断阀之间的连接管路上；优选地，所述第一压力变送器与供氢管路之间设置有第一截止阀，所述第二压力变送器与供氢管路之间设置有第二截止阀；优选地，所述的气体质量检测模块通过质检管道连接供氢管路，所述的质检管道上设
置有质量检测进口阀；优选地，所述的质量检测进口阀电性连接所述的控制单元；优选地，所述质检管道进气端接入所述流量测量装置的出气端；优选地，所述的气体质量检测模块包括气体露点仪与气体纯度仪或气相色谱仪中的任一种的组合；优选地，所述的气体泄漏检测模块包括氢气泄漏检测仪。5.根据权利要求4所述的自动氢气加注系统装置，其特征在于，所述的报警单元包括气体流量报警模块、气体质量报警模块、气体压力报警模块、气密性报警模块与气体泄漏报警模块；优选地，所述的气体流量报警模块电性连接所述的流量测量装置，所述的气体质量报警模块电性连接所述的气体质量检测模块，所述的气体泄漏报警模块电性连接所述的气体泄漏检测模块，所述的气体压力报警模块电性连接所述的第一压力变送器，所述的气密性报警模块分别电性连接所述的第一压力变送器与第二压力变送器；所述的气体流量报警模块将获得的第一信号传输至控制单元，所述的控制单元反馈控制进口调节阀与出口调节阀；所述的气体质量报警模块将获得的第二信号传输至控制单元，所述的控制单元反馈控制所述的供氢切断阀、第一压力调节阀、第二压力调节阀、气体置换阀与超压排放阀；所述的第一压力变送器将获得的第三信号传输至控制单元，并触发气体压力报警模块，所述的控制单元反馈控制所述的超压排放阀；所述的气体泄漏报警模块将获得的第四信号传输至控制单元，所述的控制单元反馈控制所述的第一压力调节阀、第二压力调节阀与供氢切断阀；所述的第一压力变送器与第二压力变送器根据获得的第五信号触发气密性报警模块。6.一种自动氢气加注方法，其特征在于，所述的自动氢气加注方法采用权利要求1
‑
5任一项所述的自动氢气加注系统装置进行，所述的自动氢气加注方法包括：利用供氢管路连接氢气气源单元与氢气用户，控制单元自动控制供氢管路处于“检修状态”、“备用状态”、“加注状态”或“气密性试验状态”，并在所述“加注状态”的过程中对氢气进行在线监测；在所述“备用状态”、“加注状态”或“气密性试验状态”下，所述供氢管路内由氢气气源单元提供气源，在所述“检修状态”下，所述供氢管路内由所述置换气源单元提供置换气或通入空气。7.根据权利要求6所述的自动氢气加注方法，其特征在于，所述的“检修状态”包括：所述的控制单元自动控制所述的供氢切断阀、第一压力调节阀、第二压力调节阀、超压排放阀与气体置换阀，将供氢管路内的氢气转换为置换气，使得供氢管路处于“第一检修状态”，随后人工进行自动氢气加注系统装置的检修，结束检修后，供氢管路内充入空气，使得供氢管路处于“第二检修状态”；优...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊伟铭，姚中安，莫裘，
申请(专利权)人：上海上电电力工程有限公司，
类型：发明
国别省市：