CN110567657A - 一种氢能机车氢气泄露监测方法 - Google Patents

一种氢能机车氢气泄露监测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种氢能机车氢气泄露监测方法,包含如下步骤:在氢反应堆未开启时,获取氢总质量M;氢反应堆开启时,氢气经管路传输至氢反应堆,开始电化学反应,监测电化学反应生成水质量M,监测剩余氢气质量M;实时监测:M/(M‑M剩)与9‑δ的大小关系,其中δ为预设的最大允许安全误差,δ>0,当监测到M/(M‑M)比值结果小于9‑δ时,即判断存在氢气泄露,此时控制系统采用预设的措施。本发明氢能机车氢气泄露监测方法可以有效的检测出氢气泄露,使用寿命长、成本低、可靠性高、且监测结果不受温度变化影响。

Description

一种氢能机车氢气泄露监测方法
技术领域
本发明涉及氢能机车的检测领域,更具体地说,涉及一种氢能机车氢气泄露监测方法。
背景技术
氢气由于其燃烧效率高、产物无污染等优点,与太阳能、核能一起被称为三大新能源。作为一种新能源,氢气在航空、动力、及机车燃料电池等领域得到广泛的应用。但氢气分子很小,储存和使用的过程中易泄漏,由于氢气不利于呼吸,无色无味,不能被人鼻所发觉,且着火点仅为585℃,空气中含量在4%~75%范围内,遇明火即发生爆炸,故在氢气的使用中必须对其泄漏进行监测。
目前,氢能机车的氢气泄露监测多采用氢气浓度传感器,根据氢气浓度传感器采集的氢气浓度是否超过预设值,其存在稳定性差、灵敏度及输出信号弱、使用寿命短以及高成本等问题。而且随着温度变化,氢气传感器的灵敏度及准确性存在较大波动。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于,针对现有技术的缺陷,提供一种氢能机车氢气泄露监测方法,其目的是在有效的检测出氢气泄露的前提下,保证系统的使用寿命长、成本低、可靠性高且监测结果不受温度变化影响。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:构建一种氢能机车氢气泄露监测方法,包含如下步骤:
(1)在氢反应堆未开启时,获取氢总质量M
(2)氢反应堆开启时,氢气经管路传输至氢反应堆,开始电化学反应,监测电化学反应生成水质量M,监测剩余氢气质量M
(3)实时监测:M/(M-M剩)与9-δ的大小关系,其中δ为预设的最大允许安全误差,δ>0,当监测到M/(M-M)比值结果小于9-δ时,即判断存在氢气泄露,此时控制系统采用预设的措施。
进一步地,在本发明的氢能机车氢气泄露监测方法中,步骤(3)中所述控制系统采用预设的措施,控制为氢能机车提供氢气的氢瓶的阀门自动关闭,切断氢气供应,并控制氢能机车上安装的报警装置产生报警,从而将报警信息反馈给用户。
进一步地,在本发明的氢能机车氢气泄露监测方法中,所述控制氢能机车上安装的报警装置产生报警具体是指下述方式中一种或者多种:
控制氢能机车上安装的扬声器发出“氢气泄露”语音提醒;
控制氢能机车驾驶室内安装的显示装置显示“氢气泄露”警示符号提醒;
控制氢能机车驾驶室内安装的蜂鸣器发“嘟、嘟、嘟”警示音。
进一步地,在本发明的氢能机车氢气泄露监测方法中,氢总质量M以及剩余氢气质量M的获取方法如下:
基于预设的氢瓶的体积以及实时采集的氢瓶内的压强/压力/氢气浓度计算得出。
进一步地,在本发明的氢能机车氢气泄露监测方法中,生成水质量M的获取方法如下:
在氢反应堆的水排出通道中安装流量传感器,基于流量传感器采集水的排出量,从而获取生成水质量M
实施本发明的氢能机车氢气泄露监测方法,具有以下有益效果:本发明氢能机车氢气泄露监测方法可以有效的检测出氢气泄露,使用寿命长、成本低、可靠性高、且监测结果不受温度变化影响。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明,附图中:
图1是本发明的氢能机车氢气泄露监测装置一实施例的示意图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解,现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
结合氢燃料电池化学反应方程式:2H2+O2═2H2O,利用质量守恒原理可知,反应每消耗1个质量单位氢气,对应产生9个质量单位水。因此对于可以氢能机车,通过氢瓶内氢气的质量消耗与氢反应堆进行电化学反应产生水的质量相比对,从而判断氢能机车是否发生泄漏。氢能机车优选为氢能源汽车或者是氢能源与其他动力供应方式组成的混合动力汽车。
参考图1,其为本发明的氢能机车氢气泄露监测装置一实施例的示意图。本实施例的一种氢能机车氢气泄露监测装置,包括为控制器8以及所述氢能机车存储氢气作为燃料的氢瓶1,氢瓶1内具有传感器2用于采集压强/压力/氢气浓度(分别对应压强传感器、压力传感器、氢气浓度传感器),氢瓶1通过氢气管道4连接至氢反应堆5,氢气管道上安装有电磁阀3,用于控制氢气的供应量,氢反应堆4具有用于排出的电化学反应(燃烧氢气车辆提供能源)所产生的水的排出通道6,排出通道6中安装流量传感器7以采集水的排出量,所述氢能机车上安装有报警装置9,所述传感器2以及所述流量传感器7分别连接至所述控制器8的信号输入端,所述控制器8的信号输出端分别连接至所述电磁阀3和所述报警装置9的控制信号输入端,以接受控制器8的控制,从而在控制器8根据所述传感器2以及所述流量传感器7采集的数据判断发生氢气泄漏时,关断氢气的供应和产生报警。
报警装置产生所述报警具体是指下述方式中一种或者多种:
控制器控制氢能机车上安装的扬声器发出“氢气泄露”语音提醒;
控制氢能机车驾驶室内安装的显示装置显示“氢气泄露”警示符号提醒;
控制氢能机车驾驶室内安装的蜂鸣器发“嘟、嘟、嘟”警示音。
在本实施例中,氢瓶的数量为2,每个氢瓶的瓶口处具有一个电磁阀,电磁阀的输入口直接或者通过其他转接装置连接至对应的瓶口上,第1个氢瓶的电磁阀输出端连接至第2个氢瓶的电磁阀的另一输入口上,第2个氢瓶的电磁阀的输出口通过氢气管道连接至氢反应堆,从而实现两个氢瓶共用一个氢气管道。但是在本发明的其他实施例中,可以不限于此种方式。
工作时,通过传感器2用于采集的压强/压力/氢气浓度以及预设的氢瓶的体积,得到氢瓶内氢气的质量变化,流量传感器7采集电化学反应所产生的水的流量,然后换算成为质量的变化,在一段预设的时间内,比较二个质量变化的比例,若是等于或者接近比值为1/9(接近是因为容许一定的安全误差),则说明未发生泄漏,否则为发生泄漏。
具体的,本发明的氢能机车氢气泄露监测方法包含如下步骤:
(1)在氢反应堆未开启时,获取氢总质量M
(2)氢反应堆开启时,氢气经管路传输至氢反应堆,开始电化学反应,监测电化学反应生成水质量M,监测剩余氢气质量M
(3)实时监测:M/(M-M剩)与9-δ的大小关系,其中δ为预设的最大允许安全误差,δ>0,当监测到M/(M-M)比值结果小于9-δ时,即判断存在氢气泄露,此时控制系统采用预设的措施。δ例如可以取值1、2或3等数值。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述,但是本发明并不局限于上述的具体实施方式,上述的具体实施方式仅仅是示意性的,而不是限制性的,本领域的普通技术人员在本发明的启示下,在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下,还可做出很多形式,这些均属于本发明的保护之内。

Claims (5)

1.一种氢能机车氢气泄露监测方法,其特征在于,包含如下步骤:
(1)在氢反应堆未开启时,获取氢总质量M
(2)氢反应堆开启时,氢气经管路传输至氢反应堆,开始电化学反应,监测电化学反应生成水质量M,监测剩余氢气质量M
(3)实时监测:M/(M-M剩)与9-δ的大小关系,其中δ为预设的最大允许安全误差,δ>0,当监测到M/(M-M)比值结果小于9-δ时,即判断存在氢气泄露,此时控制系统采用预设的措施。
2.根据权利要求1所述的氢能机车氢气泄露监测方法,其特征在于,步骤(3)中所述控制系统采用预设的措施,控制为氢能机车提供氢气的氢瓶的阀门自动关闭,切断氢气供应,并控制氢能机车上安装的报警装置产生报警,从而将报警信息反馈给用户。
3.根据权利要求2所述的氢能机车氢气泄露监测方法,其特征在于,所述控制氢能机车上安装的报警装置产生报警具体是指下述方式中一种或者多种:
控制氢能机车上安装的扬声器发出“氢气泄露”语音提醒;
控制氢能机车驾驶室内安装的显示装置显示“氢气泄露”警示符号提醒;
控制氢能机车驾驶室内安装的蜂鸣器发“嘟、嘟、嘟”警示音。
4.根据权利要求1所述的氢能机车氢气泄露监测方法,其特征在于,氢总质量M以及剩余氢气质量M的获取方法如下:
基于预设的氢瓶的体积以及实时采集的氢瓶内的压强/压力/氢气浓度计算得出。
5.根据权利要求1所述的氢能机车氢气泄露监测方法,其特征在于,生成水质量M的获取方法如下:
在氢反应堆的水排出通道中安装流量传感器,基于流量传感器采集水的排出量,从而获取生成水质量M
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