CN109540417A - 车用氢气组合瓶阀极限温度压力循环和氢循环试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车用氢气组合瓶阀极限温度压力循环和氢循环试验装置，包括相互连接的平气管路、增压管路、检测管路、预增气管路和试验环境箱，所述预增气管路分别与并联连接的平气管路和增压管路的进气端连接，并联连接的平气管路和增压管路的出气端与检测管路连接，所述试验装置还设置有工控机和PLC，所述工控机与所述PLC相连，所述PLC与气动电磁阀、压力传感器、氢气增压泵和受试瓶阀相连。该装置可在一套装置内实现车用氢气组合瓶阀极限温度压力循环试验和氢循环试验，试验介质氢气，根据需要一次可进行多个车用氢气组合瓶阀试验，并且试验记录可追溯、试验数据完整且查询方便。

Description

车用氢气组合瓶阀极限温度压力循环和氢循环试验装置

技术领域

本发明涉及阀门检验检测领域，特别涉及一种车用氢气组合瓶阀极限温度压力循环和氢循环试验装置。

背景技术

GB/35544-2017《车用压缩氢气铝内胆碳纤维全缠绕气瓶》附录B规定，车用压缩氢气铝内胆碳纤维全缠绕气瓶阀门在投入使用之前，必须经过一系列的型式试验，只有所有型式试验均合格气瓶阀门才能投入使用。单向阀和截止阀的极限温度压力循环试验和温度驱动安全泄压装置（TPRD）的氢循环试验就是型式试验中的必须项目。

车用压缩氢气铝内胆碳纤维全缠绕气瓶阀门的极限温度压力循环试验是对气瓶阀门进行不同温度下使用次数的耐久性试验，用于检验气瓶阀门是否满足常规设计的使用次数要求。

车用压缩氢气铝内胆碳纤维全缠绕气瓶TPRD的氢循环试验是对TPRD进行不同温度下耐充放气次数能力的试验，用于检验气瓶TPRD是否满足常规使用次数中不泄漏的要求。

目前，车用氢气组合瓶阀普遍使用于车用压缩氢气铝内胆碳纤维全缠绕气瓶上。车用氢气组合瓶阀是集单向阀、自动截止阀和TPRD于一体的组合瓶阀。车用氢气组合瓶阀中的单向阀和自动截止阀并联且位于组合阀的进气端；车用氢气组合瓶阀中TPRD位于一个单独的通道。充气时，车用氢气组合瓶阀无需通电（即自动截止阀断电），气体通过单向阀进行充气；放气时，车用氢气组合瓶阀通电（即自动截止阀得电），气体通过自动截止阀放气；温度超过TPRD动作温度时，气体通过TPRD通道泄放。

车用氢气组合瓶阀是一种集多种功能于一体的阀门，与传统的车用瓶阀差别很大，并且在型式试验中需要用氢气作为试验介质，国内的现有设备往往只能对单一功能的阀门进行检测，且检测结果也很难满足标准要求。随着GB/T35544-2017的实施，国内氢产业的发展，车用氢阀的型式试验会逐步增加，所以一款满足型式试验要求的设备成为迫切需求，以满足业内的空白。

发明内容

本发明所要的技术问题是提供了一种车用氢气组合瓶阀极限温度压力循环和氢循环试验装置，该装置可在一套装置内实现车用氢气组合瓶阀极限温度压力循环试验和氢循环试验，试验介质氢气，根据需要一次可进行多个车用氢气组合瓶阀试验，并且试验记录可追溯、试验数据完整且查询方便。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种车用氢气组合瓶阀极限温度压力循环和氢循环试验装置，包括相互连接的平气管路、增压管路、检测管路、预增气管路和试验环境箱，所述平气管路顺序设置有调节减压阀5-1、压力传感器3-7、气动电磁阀2-7和单向阀6，所述增压管路设置有压力传感器3-8、气动电磁阀2-8和氢气增压泵7，所述检测管路至少包括第一检测管路，所述第一检测管路包括四通连接的气动电磁阀2-1管路、针型阀1-1串接总路泄压电磁阀2-6管路、针型阀1-7管路和针型阀1-12串接压力传感器3-1管路，所述预增气管路具有预增气进口15，所述预增气进口15与并联连接的平气管路和增压管路的进气端连接,所述检测管路与并联连接的平气管路和增压管路的出气端连接，所述试验环境箱至少设置有第一受试瓶阀9-1和第一受试瓶阀工装10-1，第一受试瓶阀9-1安装于第一受试瓶阀工装10-1，所述第一受试瓶阀9-1与第一检测管路的针型阀1-7相连，所述第一受试瓶阀工装10-1与第一检测管路的压力传感器3-1相连，所述试验装置还设置有工控机和PLC，所述工控机与所述PLC相连，所述PLC与所述各气动电磁阀、压力传感器、氢气增压泵和受试瓶阀相连。

进一步，所述试验环境箱内还设置有一氢浓度传感器12，所述氢浓度传感器12与PLC相连。

进一步，所述第一检测管路包括串接的两组并联管路：第一组并联管路为气动电磁阀2-1与总路泄压电磁阀2-6并联，其中所述总路泄压电磁阀2-6串接所述针型阀1-1，第二组并联管路为针型阀1-7和1-12并联，其中所述针型阀1-12串接所述压力传感器3-1。

进一步，所述氢气增压泵的出气端的管路上还设置有一安全阀8、一压力传感器3-6和压力表4，所述压力表4还串接有针型阀1-17。

进一步，所述平气管路和增压管路并联后与检测管路串接的管路上还设置有一卸压排气管路，所述卸压排气管路具有卸压排气口14，所述卸压排气管路具有一针型阀1-6。

进一步，所述各瓶阀工装为不锈钢材质，外形为六边形，内部为圆柱形，所述瓶阀工装与所述车用氢气组合瓶阀为O型圈密封，所述瓶阀工装与所述各管路为高压锥面密封。

进一步，所述总路泄压电磁阀2-6和针型阀1-1之间还设置有卸压排气口16。

进一步，所述检测管路还包括与第一检测管路相同的第二检测管路，所述第二检测管路包括串接的两组并联管路：第一组并联管路为气动电磁阀2-2与总路泄压电磁阀2-6并联，其中所述总路泄压电磁阀2-6串接一针型阀1-2，第二组并联管路为针型阀1-8和1-13并联，其中所述针型阀1-13串接一压力传感器3-2，所述第二检测管路的所述针型阀1-8和压力传感器3-2分别与设置在试验环境箱中的第二受试瓶阀9-2和第二受试瓶阀工装10-2相连。

进一步，所述检测管路还包括与第一、二检测管路相同的第三、四……N检测管路，所述第三、四……N检测管路分别与设置在试验环境箱中的第三、四……N受试瓶阀9-2和第三、四……N受试瓶阀工装10-2相连。

进一步，所述工控机中内置录入瓶阀基础信息模块、极限温度压力循环试验模块、氢循环试验模块、试验数据存储与再现模块、氢气报警联动模块；所述录入瓶阀基础信息模块，用于根据所述工控机输入的程序给每次试验瓶阀录入详细信息，并对其进行存档；所述极限温度压力循环试验模块，用于实现所述车用氢气组合瓶阀极限温度压力循环试验；所述氢循环试验模块，用于实现所述车用氢气组合瓶阀中TPRD的氢循环试验；所述试验数据存储与再现模块，用于实现储存实验数据、查询试验数据、试验数据处理和打印报告；所述氢气报警联动模块，用于氢浓度超标时紧急自动停车，并进行声光报警。

本发明所能达到的有益效果是：

1、本发明的装置结构设计科学合理，可一次实现极限温度压力循环试验和氢循环试验，并且根据需要可一次性检测多个设备，节约了检测成本。

2、本发明的装置自动化程度高，所有加压、泄压过程均可自动化操作、且所有试验数据可追溯、可查询，便于对检测设备的管理。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例车用氢气组合瓶阀极限温度压力循环和氢循环试验装置示意图；

图2为本发明实施例车用氢气组合瓶阀极限温度压力循环和氢循环试验装置系统结构图。

其中，图中主要标号为：针型阀1-1~1-6、气动电磁阀2-1~2-18、压力传感器3-1~3-8、压力表4、减压器5、单向阀6、氢气增压泵7、安全阀8、车用氢气组合瓶阀9-1~9-5、瓶阀工装10-1~10-5、工控机11、氢浓度传感器12、环境箱13、信号采集接口P、电磁阀控制接口A。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了一种车用氢气组合瓶阀极限温度压力循环和氢循环试验装置，实现了车用氢气组合瓶阀极限温度压力循环试验和氢循环试验，试验介质氢气，一次可同时进行5个车用氢气组合瓶阀试验、试验记录可追溯、试验数据完整且查询方便。

参照图1，为本发明实施例一种车用氢气组合瓶阀极限温度压力循环试验和氢循环试验装置结构示意图。该试验装置，包括相互连接的平气管路、增压管路、检测管路、预增气管路和试验环境箱。其中，所述预增气管路为常规的可以提供一定压力的管路，其具有预增气进口15。所述预增气进口15与并联连接的平气管路和增压管路的进气端连接，所述检测管路与并联连接的平气管路和增压管路的出气端连接。所述平气管路和增压管路并联后与检测管路串接的管路上还设置有一卸压排气管路，卸压排气管路具有卸压排气口14，所述卸压排气管路具有一针型阀1-6。

所述平气管路顺序设置有调节减压阀5-1、压力传感器3-7和气动电磁阀2-7。压力传感器3-7用于测量平气压力。所述减压阀5-1用于调节平气压力，当试验压力低于预增气压力时，调节减压阀5-1至试验压力，通过开启气动电磁阀2-17进行平气加压。

所述增压管路顺序设置有用于测量预增气压力的压力传感器3-8、气动电磁阀2-8和氢气增压泵7，氢气增压泵7出气端的管路上还设置有一安全阀8。所述氢气增压泵出气端的管路上还设置有一用于测量氢气增压泵7出口端压力的压力传感器3-6和压力表4。所述安全阀8防止系统超压。所述压力表4用于校验压力传感器3-1~3-6，试验时关闭针型阀1-17切断压力表4。

所述检测管路包括第一至第五共五条检测管路，所述每条检测管路的设计结构相同，所述第一至第五检测管路包括并联连接的气动电磁阀2-1~2-5与总路泄压电磁阀2-6，所述总路泄压电磁阀2-6之后还串接或分出有针型阀1-1~1-5，分别并联连接的针型阀1-7~1-11和1-12~1-16，所述针型阀1-12~1-16后还串接有压力传感器3-1~3-5，每条测试管路中的两组并联连接的管路串接。所述总路泄压电磁阀2-6和针型阀1-1~1-11之间还设置有卸压排气口16。

相应地，所述试验环境箱内设置有第一至第五受试瓶阀9-1~9-5和第一受试瓶阀工装10-1~10-5，受试瓶阀9-1~9-5分别安装于受试瓶阀工装10-1~10-5，所述第一至第五受试瓶阀9-1~9-5与针型阀1-7~1-11相连，所述第一至第五受试瓶阀工装10-1~10-5与压力传感器3-1~3-5相连，所述压力传感器3-1~3-5用于测量所述瓶阀工装10-1~10-5内的压力。所述瓶阀工装为不锈钢材质，外形为六边形，内部为圆柱形，所述瓶阀工装与所述车用氢气组合瓶阀为O型圈密封，所述瓶阀工装与所述检测管路为高压锥面密封。所述试验环境箱13内还设置有一氢浓度传感器12，所述氢浓度传感器12与PLC相连。所述环境箱13为防爆型恒湿恒温箱，内部设置氢浓度传感器12，当检测到氢气浓度超标时，工控机11停止试验，PLC控制氢气增压泵7停止，控制气动电磁阀2-1~2-6泄压，并进行声光报警。

所述试验装置还设置有工控机和PLC，所述工控机与所述PLC相连，所述PLC与气动电磁阀、压力传感器、氢气增压泵、受试瓶阀和氢浓度传感器相连。

图2为本发明实施例一种车用氢气组合瓶阀极限温度压力循环试验和氢循环试验装置系统流程图。

如图2所示，所述工控机中内置录入瓶阀基础信息模块201、极限温度压力循环试验模块202、氢循环试验模块203、试验数据存储与再现模块204、氢气报警联动模块205；所述录入瓶阀基础信息模块201，用于根据所述工控机输入的程序给每次试验瓶阀录入详细信息，并对其进行存档；极限温度压力循环试验模块202，用于实现所述车用氢气组合瓶阀极限温度压力循环试验；氢循环试验模块203，用于实现所述车用氢气组合瓶阀中TPRD的氢循环试验；所述试验数据存储与再现模块204，用于实现储存实验数据、查询试验数据、试验数据处理和打印报表；氢气报警联动模块205，用于氢浓度超标时紧急自动停车，并进行声光报警。

所述瓶阀基础信息201，具体包括：瓶阀的出厂单位、瓶阀型号、瓶阀编号。

所述试验数据存储与再现模块204，用于利用选择框选择X轴与Y轴的数据来查看某一时间段的时间—压力曲线，用于查询某一时间段的所有试验数据，用于查询某一型号瓶阀的所有试验，并打印所选试验数据。

在瓶阀基础信息模块201之后，选择极限温度压力循环试验模块202进行极限温度压力循环试验，进入试验界面。首先设定好循环上限压力、循环上限保压时间、循环下限压力、循环下限保压时间、平气压力、延时保压时间、允许压降和循环次数，打开针型阀1-7~1-11，关闭针型阀1-12~1-16，再点击开始试验按钮。系统升压阶段，首先气动电磁阀2-7和各支路气动电磁阀2-1~2-5开启进行平气，当压力传感器3-6传来的压力大于或者等于设定的平气压力时，气动电磁阀2-7关闭，氢气增压泵7开启，当各支路压力传感器3-1~3-5传来的压力大于或者等于设定的循环上限压力时，氢气增压泵7停止，对应各支路气动电磁阀2-1~2-5关闭，系统停止自动升压。进入延时保压阶段，在延时保压阶段内，打开总路泄压电磁阀2-6和各支路气动电磁阀2-1~2-5，将管路中的压力泄掉；进入循环上限保压阶段，上限保压阶段内，当某支路压力传感器3-1~3-5传来的压力下降值大于设定的允许压降时，该支路车用氢气组合瓶阀得电进行泄压，泄压后该支路车用氢气组合瓶阀断电并且气动电磁阀关闭，该支路不再参与后续试验,并记录该支路试验次数；达到上限保压时间后，压力下降值小于等于设定的允许压降的支路进入降压阶段，各支路车用氢气组合瓶阀得电进行泄压，当各支路压力传感器传来的压力小于或者等于设定的循环下限压力时，车用氢气组合瓶阀断电，关闭总路气动电磁阀2-6；进入循环下限保压阶段，循环下限保压时间结束后，为一次完整循环，之后进行第二次压力循环，直至达到设定循环次数或全部试验阀门泄漏。

在瓶阀基础信息模块201之后，选择氢循环试验模块203进行TPRD的氢循环试验试验，进入试验界面。首先设定好循环上限压力、循环上限保压时间、循环下限压力、循环下限保压时间、平气压力、允许压降和循环次数，打开针型阀1-12~1-16，关闭针型阀1-7~1-11，再点击开始试验按钮。系统升压阶段，首先气动电磁阀2-7和各支路气动电磁阀2-1~2-5开启进行平气，当压力传感器3-6传来的压力大于或者等于设定的平气压力时，气动电磁阀2-7关闭，氢气增压泵7开启，当各支路压力传感器3-1~3-5传来的压力大于或者等于设定的循环上限压力时，对应各支路气动电磁阀2-1~2-5关闭，系统停止自动升压；进入循环上限保压阶段，上限保压阶段内，当某支路压力传感器3-1~3-5传来的压力下降值大于设定的允许压降时，该支路气动电磁阀和总路泄压电磁阀2-6开启进行泄压，泄压后该支路气动电磁阀关闭，该支路不再参与后续试验，并记录该支路试验次数；达到上限保压时间后，压力下降值小于等于设定的允许压降的支路进入降压阶段，各支路气动电磁阀和总路泄压电磁阀2-6开启进行泄压，当各支路压力传感器传来的压力小于或者等于设定的循环下限压力时，气动电磁阀关闭；进入循环下限保压阶段，循环下限保压时间结束后，为一次完整循环，之后进行第二次压力循环，直至达到设定循环次数或全部试验阀门的TPRD泄漏。

所述氢气报警联动模块205,用于环境箱13中内置氢浓度传感器12检测到氢浓度超标时，发出声光报警，并与极限温度压力循环试验模块202和氢循环试验模块203进行联动暂停试验，直至内置氢浓度传感器12检测到氢浓度在安全范围内，才可继续试验。

本发明实现了车用氢气组合瓶阀的极限温度压力循环试验和氢循环试验装置，试验安全高效，数据完整可追溯、且查询方便。

本发明提供了一种车用氢气组合瓶阀极限温度压力循环试验和氢循环试验装置。本设备，通过工控机录入车用氢气组合瓶阀的相关信息、保存试验数据、输出试验结果，通过用压力传感器和氢浓度传感器采集数据，通过工控机和PLC控制气动电磁阀、氢气增压泵和车用氢气组合瓶阀进行车用氢气组合瓶阀的加压和泄压过程，能够实现自动压力循环试验，加压过程先平气后打压，一次可进行一至多个车用氢气组合瓶阀试验，提高了试验效率。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种车用氢气组合瓶阀极限温度压力循环和氢循环试验装置，其特征在于，包括相互连接的平气管路、增压管路、检测管路、预增气管路和试验环境箱，

所述平气管路顺序设置有调节减压阀（5-1）、压力传感器（3-7）、气动电磁阀（2-7）和单向阀（6），

所述增压管路设置有压力传感器（3-8）、气动电磁阀（2-8）和氢气增压泵（7），

所述检测管路至少包括第一检测管路，所述第一检测管路包括四通连接的气动电磁阀（2-1）管路、针型阀（1-1）串接总路泄压电磁阀（2-6）管路、针型阀（1-7）管路和针型阀（1-12）串接压力传感器（3-1）管路，

所述预增气管路具有预增气进口（15），所述预增气进口（15）与并联连接的平气管路和增压管路的进气端连接,所述检测管路与并联连接的平气管路和增压管路的出气端连接，

所述试验环境箱至少设置有第一受试瓶阀（9-1）和第一受试瓶阀工装（10-1），第一受试瓶阀（9-1）安装于第一受试瓶阀工装（10-1），所述第一受试瓶阀（9-1）与第一检测管路的针型阀（1-7）相连，所述第一受试瓶阀工装（10-1）与第一检测管路的压力传感器（3-1）相连，

所述试验装置还设置有工控机和PLC，所述工控机与所述PLC相连，所述PLC与所述各气动电磁阀、压力传感器、氢气增压泵和受试瓶阀相连。

2.根据权利要求1所述的车用氢气组合瓶阀极限温度压力循环和氢循环试验装置，其特征在于，所述试验环境箱内还设置有一氢浓度传感器（12），所述氢浓度传感器（12）与PLC相连。

3.根据权利要求1所述的车用氢气组合瓶阀极限温度压力循环和氢循环试验装置，其特征在于所述第一检测管路包括串接的两组并联管路：

第一组并联管路为气动电磁阀（2-1）与总路泄压电磁阀（2-6）并联，其中所述总路泄压电磁阀（2-6）串接所述针型阀（1-1），

第二组并联管路为针型阀（1-7）和（1-12）并联，其中所述针型阀（1-12）串接所述压力传感器（3-1）。

4.根据权利要求1所述的车用氢气组合瓶阀极限温度压力循环和氢循环试验装置，其特征在于，所述氢气增压泵的出气端的管路上还设置有一安全阀（8）、一压力传感器（3-6）和压力表（4），所述压力表（4）还串接有针型阀（1-17）。

5.根据权利要求1所述的车用氢气组合瓶阀极限温度压力循环和氢循环试验装置，其特征在于，所述平气管路和增压管路并联后与检测管路串接的管路上还设置有一卸压排气管路，所述卸压排气管路具有卸压排气口14，所述卸压排气管路具有一针型阀（1-6）。

6.根据权利要求1所述的车用氢气组合瓶阀极限温度压力循环和氢循环试验装置，其特征在于，所述各瓶阀工装为不锈钢材质，外形为六边形，内部为圆柱形，所述瓶阀工装与所述车用氢气组合瓶阀为O型圈密封，所述瓶阀工装与所述各管路为高压锥面密封。

7.根据权利要求1所述的车用氢气组合瓶阀极限温度压力循环和氢循环试验装置，其特征在于，所述总路泄压电磁阀（2-6）和针型阀（1-1）之间还设置有卸压排气口（16）。

8.根据权利要求1-7中任一所述的车用氢气组合瓶阀极限温度压力循环和氢循环试验装置，其特征在于，所述检测管路还包括与第一检测管路相同的第二检测管路，所述第二检测管路包括串接的两组并联管路：

第一组并联管路为气动电磁阀（2-2）与总路泄压电磁阀（2-6）并联，其中所述总路泄压电磁阀（2-6）串接一针型阀（1-2），

第二组并联管路为针型阀（1-8）和（1-13）并联，其中所述针型阀（1-13）串接一压力传感器（3-2），

所述第二检测管路的所述针型阀（1-8）和压力传感器（3-2）分别与设置在试验环境箱中的第二受试瓶阀（9-2）和第二受试瓶阀工装（10-2）相连。

9.根据权利要求8所述的车用氢气组合瓶阀极限温度压力循环和氢循环试验装置，其特征在于，所述检测管路还包括与第一、二检测管路相同的第三、四……N检测管路，所述第三、四……N检测管路分别与设置在试验环境箱中的第三、四……N受试瓶阀（9-2）和第三、四……N受试瓶阀工装（10-2）相连。

10.根据权利要求1-7中任一所述的车用氢气组合瓶阀极限温度压力循环和氢循环试验装置，其特征在于，所述工控机中内置录入瓶阀基础信息模块、极限温度压力循环试验模块、氢循环试验模块、试验数据存储与再现模块、氢气报警联动模块；

所述录入瓶阀基础信息模块，用于根据所述工控机输入的程序给每次试验瓶阀录入详细信息，并对其进行存档；

所述极限温度压力循环试验模块，用于实现所述车用氢气组合瓶阀极限温度压力循环试验；

所述氢循环试验模块，用于实现所述车用氢气组合瓶阀中TPRD的氢循环试验；

所述试验数据存储与再现模块，用于实现储存实验数据、查询试验数据、试验数据处理和打印报告；

所述氢气报警联动模块，用于氢浓度超标时紧急自动停车，并进行声光报警。