用于氢气泄漏检测的可燃性动态辨识方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于氢能与传感器检测技术领域，涉及氢气生产、储存、运输、转运、加注与利用场所的可燃性动态辨识方法及装置。可燃性动态辨识方法包括根据O2、N2、CO2、H2的实时浓度判别气云的体系类别，根据或及惰性气体比χ，选择相应气云组元体系的可燃性辨识算法，然后据此给逻辑变量TRF赋值，最后根据TRF的值判断气云可燃性。可燃性动态辨识装置包括供电模块、传感模块、显示模块、报警模块、通讯模块、计算机可读介质及处理器，其通过实时获取逻辑变量TRF的数值来辨识气云的可燃性，TRF＝0为不可燃，TRF＝1为可燃。本发明专利技术可用于开展H2泄漏与气云可燃性的连续监测以及O2浓度、N2浓度、CO2浓度的监测。的监测。的监测。

【技术实现步骤摘要】
用于氢气泄漏检测的可燃性动态辨识方法及装置


[0001]本专利技术属于可燃性气体检测
，具体地，涉及氢气生产、储存、运输、转运、加注与利用场所的用于氢气泄漏检测的可燃性动态辨识方法及装置。

技术介绍

[0002]在氢气的生产、储存、运输、转运、加注与利用等场所，为监测氢气泄漏，一般配置有在线式或便携式的氢气传感器、氢气报警仪或氢气检漏仪，来获取测点处的实时氢气浓度。在监测到氢气泄漏后，为防止发生氢气火灾或爆炸事故，现有通行做法是喷射N2或CO2，即氮气或二氧化碳气体，来对氢气云进行惰化，并在此过程中持续监测氢气浓度，并利用氢气在空气中的可燃范围4～72.5％来评估氢气火灾或爆炸危险性。
[0003]现有技术的不足之处在于：
[0004]1)在惰化的过程中，气云的组元发生了变化，由H2/Air体系变为H2/Air/N2或H2/Air/CO2体系，即氢气/空气/氮气体系或氢气/空气/二氧化碳体系。此时，随着惰性气体的加入，N2或CO2的浓度升高，而O2(氧气)浓度降低，气云的可燃范围发生了变化，若仍采用H2/Air体系的可燃范围来辨识气云的可燃性，势必会发生较大偏差，对氢气泄漏的应急处置产生误导。
[0005]2)在惰化过程中，H2/Air/N2或H2/Air/CO2体系内部各组元的浓度也处于动态变化的过程，气云的可燃上限和下限也在不断变化，因而不能按照各组元在固定配比条件下的可燃范围来判别可燃性。因此，需要对气云的可燃性进行动态辨识。然而目前尚缺乏实现惰化过程中气云可燃性的动态辨识方法与辨识仪器。
[0006]由于氢气泄漏风险贯穿于氢能制
‑
储
‑
运
‑
输
‑
加
‑
用等全产业链，例如制氢工厂、储氢区域、输氢管廊/槽车、加氢站、氢燃料汽车等场所，因此，上述不足之处，使得氢能全产业链中的安全管理与应急处置面临着挑战。

技术实现思路

[0007]针对上述情况，本专利技术的目的是提供一种用于氢气泄漏检测的可燃性动态辨识方法及装置，以实现氢能产业链中氢气泄漏场所惰化过程中气云可燃性的动态辨识。
[0008]根据本申请的第一个方面，其采用了如下技术方案：
[0009]用于氢气泄漏检测的可燃性动态辨识方法，包括如下步骤：
[0010]S1.检测环境参数，分别检测场所中O2、N2、CO2、H2的实时浓度，并分别记作
[0011]S2.判别气云组元体系，其判别算法为，
[0012]当且时，则气云组元为H2/Air体系；当
且C
CO2
>40ppm时，则气云组元为H2/Air/CO2体系；当体系；当且时，则气云组件为H2/Air/N2体系；
[0013]S3.根据气云组元体系的类别，进行可燃性辨识，其辨识算法如下：
[0014]S31.定义可燃性逻辑变量TRF来表征气云的可燃性，TRF＝0为不可燃，TRF＝1为可燃；
[0015]S32.当气云组元为H2/Air体系时，单纯以H2的实时浓度进行辨识，若则气云可燃，TRF＝1；若或则气云不可燃，TRF＝0；
[0016]S33.当气云组元为H2/Air/CO2体系或H2/Air/N2体系时，以O2的实时浓度及惰性气体比χ进行辨识，其中：
[0017]S331.当气云组元为H2/Air/CO2体系时，χ为CO2与H2的实时浓度之比，即令χ
max
＝16.5，若χ>χ
max
，则气云不可燃，TRF＝0；若0<χ≤χ
max
，将χ分别代入H2/Air/CO2体系可燃范围内关于χ的下列函数中，
[0018]f1＝5.9+0.84254
·
χ
‑
0.14677
·
χ2+0.00865
·
χ3[0019]f2＝20
‑
1.09611
·
χ+0.15001
·
χ2‑
0.03291
·
χ3+0.00175
·
χ4[0020]求得χ对应的可燃C
O2
的上限f1与下限f2的值，若则气云可燃，TRF＝1；若或则气云不可燃，TRF＝0；
[0021]S332.当气云组元为H2/Air/N2体系时，χ为扣除空气中原有N2后新增N2的实时浓度与H2的实时浓度之比，即令χ
max
＝10.2，若χ>χ
max
，则气云不可燃，TRF＝0；若0<χ≤χ
max
，将χ分别代入H2/Air/N2体系可燃范围内关于χ的下列函数中，
[0022]f1＝5.9
‑
0.43789
·
χ+0.07827
·
χ2‑
0.00591
·
χ3+0.00015883
·
χ4[0023]f2＝20
‑
0.86711
·
χ
‑
0.0102
·
χ2+0.000511784
·
χ3[0024]求得χ对应的可燃的上限f1与下限f2的值，若则气云可燃，TRF＝1；若或则气云不可燃，TRF＝0。
[0025]优选地，上述可燃性动态辨识方法在确定气云可燃后，可发出报警信息。
[0026]根据本申请的第二个方面，其采用了如下技术方案：
[0027]还提供了一种计算机可读介质，其上存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令可被处理器执行，使所述处理器实现上述的判别算法和/或辨识算法。
[0028]根据本申请的第三个方面，其采用了如下技术方案：
[0029]用于氢气泄漏检测的可燃性动态辨识装置，包括：
[0030]一个或多个处理器；
[0031]计算机可读介质，用于存储一个或多个计算机可读指令，
[0032]当所述一个或多个计算机可读指令被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现上述的判别算法和/或辨识算法。
[0033]优选地，所述用于氢气泄漏检测的可燃性动态辨识装置还包括供电模块、传感模块、显示模块、报警模块和通讯模块；
[0034]所述传感模块用于实时监测O2、N2、CO2、H2的体积浓度，内置O2、N2、CO2、H2共计4种气体传感器；
[0035]所述显示模块用于动态显示O2、N2、CO2、H2的实时浓度，动态显示惰性气体比χ及其对应的可燃的上限f1与下限f2，动态显示可燃性逻辑变量TRF的数值；
[0036]所述通讯模块用于将计算机可读介质上存储的数据通过网络、蓝牙或数据接口进行传递；
[0037]所述报警模块用于在气云可燃时，即TRF＝1时实时蜂鸣报警；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.用于氢气泄漏检测的可燃性动态辨识方法，其特征在于，包括如下步骤：S1.检测环境参数，分别检测场所中O2、N2、CO2、H2的实时浓度，并分别记作S2.判别气云组元体系，其判别算法为，当且时，则气云组元为H2/Air体系；当且时，则气云组元为H2/Air/CO2体系；当体系；当且时，则气云组元为H2/Air/N2体系；S3.根据气云组元体系的类别，进行可燃性辨识，其辨识算法如下：S31.定义可燃性逻辑变量TRF来表征气云的可燃性，TRF＝0为不可燃，TRF＝1为可燃；S32.当气云组元为H2/Air体系时，单纯以H2的实时浓度进行辨识，若则气云可燃，TRF＝1；若或则气云不可燃，TRF＝0；S33.当气云组元为H2/Air/CO2体系或H2/Air/N2体系时，以O2的实时浓度及惰性气体比χ进行辨识，其中：S331.当气云组元为H2/Air/CO2体系时，χ为CO2与H2的实时浓度之比，即令χ
max
＝16.5，若χ>χ
max
，则气云不可燃，TRF＝0；若0<χ≤χ
max
，将χ分别代入H2/Air/CO2体系可燃范围内关于χ的下列函数中，f1＝5.9+0.84254
·
χ
‑
0.14677
·
χ2+0.00865
·
χ3f2＝20
‑
1.09611
·
χ+0.15001
·
χ2‑
0.03291
·
χ3+0.00175
·
χ4求得χ对应的可燃的上限f1与下限f2的值，若则气云可燃，TRF＝1；若或则气云不可燃，TRF＝0；S332.当气云组元为H2/Air/N2体系时，χ为扣除空气中原有N2后新增N2的实时浓度与H2的实时浓度之比，即令χ
max
＝10.2，若χ>χ
max
，则气云不可燃，TRF＝0；若0<χ≤χ
max
，将χ分别代入H2/Air/N2体系可燃范围内关于χ的下列函数中，f1＝5.9
‑
0.43789
·

【专利技术属性】
技术研发人员：邵翔宇，石文溢，蒲亮，李盼盼，蒋敏，赵孟旭，祁金凤，
申请(专利权)人：河南理工大学，
类型：发明
国别省市：