【技术实现步骤摘要】
用于液氢加氢站的液氢高压柱塞泵保护系统
[0001]本技术涉及液氢加氢站，尤其涉及一种用于液氢加氢站的液氢高压柱塞泵保护系统。
技术介绍
[0002]常规的液氢储运型加氢站采用外供液氢模式作为液氢来源，即用液氢罐箱输送液氢。液氢罐箱的液氢经过卸车撬卸液，输送至现场液氢储罐存储，由45MPa液氢高压柱塞泵增压，再经过液氢高压气化器气化成常温氢气，然后通过顺序控制盘顺序储气至储氢瓶组内。车辆加氢时，通过顺序控制盘从储氢瓶组顺序取气，经加氢机给车辆加注。
[0003]由于液氢高压柱塞泵启泵有温度要求，因此在每次液氢高压柱塞泵增压之前都需要先对液氢高压柱塞泵进行预冷流程，即先将液氢通过液氢储罐的液相口流入液氢高压柱塞泵泵头，液氢气化后的低温氢气通过液氢高压柱塞泵泵头的回气口返回至液氢储罐或其他回收装置中。待到液氢高压柱塞泵泵头的温度传感器温度达到设定点后，才能进行液氢高压柱塞泵增压流程。
[0004]由于液氢不同于液化天然气，没有过冷状态，因而气化量更大；且每次预冷时间较长，大大的影响了启泵时间，并且产生的BOG气体如果回到液氢储罐会导致液氢储罐压力升高。另外，液氢高压柱塞泵每次从常温预冷到工作温度的这个过程都是一次低温冷冲击，对液氢高压柱塞泵泵头的密封寿命有着较大的影响。此外，在液氢高压柱塞泵增压过程中，低温液氢必须处于一个饱和状态，如果液氢过于接近气相点，则会存在气液两相流通过液氢高压柱塞泵，在液氢高压柱塞泵的液体吸入阀工作中产生阻力损失，从而造成输送流量不稳定、出现汽蚀等现象。
技术实现思路
>[0005]本技术所需解决的技术问题是：提供一种预冷时间短、且液氢高压柱塞泵泵头无需反复承受低温冷冲击的用于液氢加氢站的液氢高压柱塞泵保护系统。
[0006]为解决液氢高压柱塞泵预冷时间长、液氢高压柱塞泵密封件因反复冷热冲击造成的泄漏风险、液氢储罐至液氢高压柱塞泵之间的预冷管路之间的漏热引起液氢蒸发率损失大、BOG气体产生过多问题，本技术采用的技术方案是：所述的用于液氢加氢站的液氢高压柱塞泵保护系统对液氢储罐至液氢高压柱塞泵之间的预冷管路进行设计，原有的预冷管路包括：连接于液氢储罐的液相口与液氢高压柱塞泵泵头上的进液口之间的出液真空绝热管道，以及连接于液氢高压柱塞泵泵头上的回气口与液氢储罐的气相口之间的回气真空绝热管道，在出液真空绝热管道上安装有出液阀，在回气真空绝热管道上安装有回气阀。
[0007]本方案是在此基础上在预冷管路上增设了保冷层，具体为：在出液真空绝热管道上套设有由保冷材质制成的第一柔性管道，第一柔性管道的内侧壁与出液真空绝热管道的外侧壁之间形成密闭的第一中空夹层；在回气真空绝热管道上套设有由保冷材质制成的第二柔性管道，第二柔性管道的内侧壁与回气真空绝热管道的外侧壁之间形成密闭的第二中
空夹层；在位于液氢储罐的气相口处的第二柔性管道上设置有带泵液氮进液管，液氮进液管一端与第二中空夹层连通，液氮进液管另一端与液氮储罐的液氮出口连通，在液氮进液管上安装有第一阀门；在位于液氢储罐的液相口处的第一柔性管道上设置有氮气回气管，氮气回气管一端与第一中空夹层连通，氮气回气管另一端与液氮储罐的氮气进口连通，在氮气回气管上安装有第二阀门。
[0008]当液氮储罐中的液氮经冷量损耗后，液氮储罐内的压力会随着冷量的损耗而逐渐升高，压力过高会存在安全风险，本方案设计了一个氮气液化循环系统来控制液氮储罐内的压力始终处于安全范围内。所述的氮气液化循环系统为：液氮储罐的出气口通过第一氮气液化管路与氮气液化装置的进口连通，在第一氮气液化管路上安装有第三阀门；氮气液化装置的出口通过第二氮气液化管路与液氮储罐的进液口连通，在第二氮气液化管路上安装有第四阀门。
[0009]由于液氢高压柱塞泵在运行过程中存在震动，本方案在出液真空绝热管道与液氢高压柱塞泵泵头上的进液口之间设置有不锈钢波纹管结构的第一真空绝热弯头，在回气真空绝热管道与液氢高压柱塞泵泵头上的回气口之间设置有不锈钢波纹管结构的第二真空绝热弯头。不锈钢波纹管结构的第一真空绝热弯头和第二真空绝热弯头属于弹性元件，可以吸收液氢高压柱塞泵产生的震动，减少震动带来的不利影响。
[0010]本方案中，第一真空绝热弯头和第二真空绝热弯头所在位置通过弯头连接处软管将第一真空绝热弯头和第二真空绝热弯头套于弯头连接处软管中，且弯头连接处软管的内侧壁与第一真空绝热弯头的外侧壁、第二真空绝热弯头的外侧壁之间均留有供液氮流动的空间，弯头连接处软管一端与液氢高压柱塞泵泵头密封连接，弯头连接处软管另一端与第一柔性管道、第二柔性管道连通。
[0011]其中，第一柔性管道和第二柔性管道均为由聚异三聚氰酸酯材料制成的保冷软管，弯头连接处软管为由福乐斯柔性材料制成的保冷软管。
[0012]本方案在位于液氮储罐的出气口与第三阀门之间的第一氮气液化管路上安装有压力传感器和压力表，第三阀门为控制阀门，压力传感器和第三阀门的控制线以及氮气液化装置的启动控制线均与控制系统连接。控制系统能够根据压力传感器检测的压力值判断是否需要打开第三阀门、以及是否需要启动氮气液化装置，并根据判断结果控制第三阀门的启闭、以及氮气液化装置的启闭。
[0013]液氮储罐中的氮气除通过氮气液化循环系统液化后返回液氮储罐中外，还可以在位于第三阀门与氮气液化装置的进口之间的第一氮气液化管路上设置有气化管路，气化管路与气化器的进气口连通。通过气化器气化成常温氮气供液氢加氢站的仪表用气、氮气置换用气、吹尘枪用气等场合使用。
[0014]本方案在液氢高压柱塞泵的底座上安装有温度变送器，温度变送器的信号输出端与控制系统连接。由于液氢高压柱塞泵在运行过程中会产生震动，长期处于震动工况中的液氢高压柱塞泵泵头的密封件会随着时间的推移逐渐变差，有泄漏的风险，设置温度变送器能够实时监测泄漏问题，使操作人员能及时发现泄漏问题并进行相应处理，大大提高了安全使用性能。
[0015]为了缓减液氢高压柱塞泵运行过程中的震动，本方案在液氢高压柱塞泵泵头与底座之间设置有减震结构；减震结构为：在底座上设置有若干竖向导向杆，压板通过安装在各
压板连接孔中的滑动套管活动套于各对应竖向导向杆上；连杆一端固定安装于液氢高压柱塞泵泵头上，连杆另一端伸于底座上后与弹簧底部固定连接，弹簧顶部抵压在压板底面上；液氢高压柱塞泵泵头处的弯头连接处软管通过支撑座支撑于压板上。液氢高压柱塞泵运行的过程中，泵头产生的周期性震动通过连杆传递给底座上的弹簧，弹簧压缩后得到更大的势能来抵消液氢高压柱塞泵泵头处管路的震动，达到减震目的。本方案在上述基础上还在压板上设置有橡胶垫，液氢高压柱塞泵泵头处的弯头连接处软管通过支撑座支撑于 橡胶垫上。橡胶垫同样也能起到缓冲作用，进一步降低震动带来的损害。
[0016]减震结构还可以采用另一种方案：在底座上设置若干螺杆，在各螺杆上分别旋设有锁紧螺母，压板通过压板上各连接孔套于对应螺杆上后搁置在各锁紧螺母上，在压板上设置有橡胶垫，液氢高压柱塞泵泵头处的弯头连接处软管通过支撑座支撑于橡本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.用于液氢加氢站的液氢高压柱塞泵保护系统，液氢储罐的液相口通过出液真空绝热管道与液氢高压柱塞泵泵头上的进液口连通，在出液真空绝热管道上安装有出液阀；液氢高压柱塞泵泵头上的回气口通过回气真空绝热管道与液氢储罐的气相口连通，在回气真空绝热管道上安装有回气阀；其特征在于：在出液真空绝热管道上套设有由保冷材质制成的第一柔性管道，第一柔性管道的内侧壁与出液真空绝热管道的外侧壁之间形成密闭的第一中空夹层；在回气真空绝热管道上套设有由保冷材质制成的第二柔性管道，第二柔性管道的内侧壁与回气真空绝热管道的外侧壁之间形成密闭的第二中空夹层；在位于液氢储罐的气相口处的第二柔性管道上设置有带泵的液氮进液管，液氮进液管一端与第二中空夹层连通，液氮进液管另一端与液氮储罐的液氮出口连通，在液氮进液管上安装有第一阀门；在位于液氢储罐的液相口处的第一柔性管道上设置有氮气回气管，氮气回气管一端与第一中空夹层连通，氮气回气管另一端与液氮储罐的氮气进口连通，在氮气回气管上安装有第二阀门；液氮储罐的出气口通过第一氮气液化管路与氮气液化装置的进口连通，在第一氮气液化管路上安装有第三阀门；氮气液化装置的出口通过第二氮气液化管路与液氮储罐的进液口连通，在第二氮气液化管路上安装有第四阀门。2.根据权利要求1所述的用于液氢加氢站的液氢高压柱塞泵保护系统，其特征在于：在出液真空绝热管道与液氢高压柱塞泵泵头上的进液口之间设置有不锈钢波纹管结构的第一真空绝热弯头，在回气真空绝热管道与液氢高压柱塞泵泵头上的回气口之间设置有不锈钢波纹管结构的第二真空绝热弯头。3.根据权利要求2所述的用于液氢加氢站的液氢高压柱塞泵保护系统，其特征在于：弯头连接处软管将第一真空绝热弯头和第二真空绝热弯头套于弯头连接处软管中，且弯头连接处软管的内侧壁与第一真空绝热弯头的外侧壁、第二真空绝热弯头的外侧壁之间均留有供液氮流动的空间，弯头连接处软管一端与液氢高压柱塞泵泵头密封连接，弯头连接处软管另...
【专利技术属性】
技术研发人员：杜海滨，任改红，邹宏伟，况开锋，
申请(专利权)人：江苏国富氢能技术装备股份有限公司，
类型：新型
国别省市：
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