CN112325148A - 一种加氢站用车载气瓶初始压力测量装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种加氢站用车载气瓶初始压力的测量装置及方法，该测量装置包括：氢气源、入口气动阀、出口气动阀、压力传感器及加氢枪；所述氢气源通过管路A与加氢枪连接；所述加氢枪用于与待加注氢气车辆的车载气瓶连接；所述入口气动阀和出口气动阀均安装在所述管路A上，且所述入口气动阀靠近氢气源所在侧，出口气动阀靠近加氢枪所在侧；所述压力传感器安装在管路A上，并均位于入口气动阀和出口气动阀之间；所述压力传感器用于测量管路A内的气压，本发明能够为氢燃料电池车充装提供安全保证并提高加注速度。

Description

一种加氢站用车载气瓶初始压力测量装置及方法
技术领域
本发明属于加氢站加注过程监测和安全防护技术领域，具体涉及一种加氢站用车载气瓶初始压力测量装置及方法。
背景技术
为解决能源危机和环境污染带来的问题，以氢为动力的燃料电池汽车迅速发展和产业化，世界各国都高度重视加氢站的建设。
目前在建和已投入使用的加氢站，大多采用氢气加注能力为35MPa或70MPa的设计方案。根据GB/T 31138-2014的要求，额定工作压力为70MPa的加氢机，应设置可与汽车相连接的符合标准的通讯接口，以便在加注过程中将汽车气瓶的压力信号输入到加氢机，防止加氢过程中超温、超压情况的发生。当加注压力等级为35MPa时，虽然没有强制性的规定加注过程中必须进行通讯，但是获得车载气瓶的初始压力，可以在保证加注率的情况下大大提高加注速率。同时，如果气瓶初始压力过低，也会存在一定的超温超压风险，初始压力检测十分必要。
当前加氢站给车辆加氢过程中，如果车载气瓶不具备站-车通讯装置，只能依靠工作人员人为判断车载气瓶压力是否过低，而且在加氢前需要在加氢机端手动输入初始压力，或按照保守的充装速度进行加氢以保证加注过程中不会出现超温超压现象，这不仅会增加工作人员工作压力，而且会减慢加氢速度，影响氢燃料电池车的推广应用。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种加氢站用车载气瓶初始压力测量装置及方法，能够为氢燃料电池车充装提供安全保证并提高加注速度。
本发明是通过下述技术方案实现的：
一种加氢站用车载气瓶初始压力的测量装置，包括：氢气源、入口气动阀、出口气动阀、压力传感器及加氢枪；
所述氢气源通过管路A与加氢枪连接；所述加氢枪用于与待加注氢气车辆的车载气瓶连接；
所述入口气动阀和出口气动阀均安装在所述管路A上，且所述入口气动阀靠近氢气源所在侧，出口气动阀靠近加氢枪所在侧；
所述压力传感器安装在管路A上，并均位于入口气动阀和出口气动阀之间；所述压力传感器用于测量管路A内的气压。
进一步的，所述氢气源包括：氢气储罐、氢气源管道及压缩机；
所述氢气源管道的一端与氢气长管拖车或加氢站站内氢气源相通，另一端与压缩机相通；所述压缩机用于对所述氢气源管道内的氢气进行压缩增压；
所述氢气储罐与压缩机并联连接；所述氢气储罐与所述并联连接的连接点之间安装有开关阀A，压缩机与所述并联连接的连接点之间安装有开关阀B。
进一步的，还包括安全阀；所述安全阀安装在管路A上，并均位于入口气动阀和出口气动阀之间；所述安全阀用于实现管路A内的泄压。
基于所述测量装置的一种加氢站用车载气瓶初始压力的测量方法，具体步骤如下：
第一步；使得入口气动阀和出口气动阀之间的管路A内存有氢气，并保持设定压力不变；
第二步，当前氢气加注操作开始时，将加氢枪与车载气瓶连接，关闭开关阀A和开关阀B；
第三步，打开出口气动阀，并使入口气动阀保持关闭状态；此时，入口气动阀和出口气动阀之间的管路A内的氢气充满入口气动阀与车载气瓶之间的管路A及车载气瓶内；
第四步，通过压力传感器测量入口气动阀与车载气瓶之间的管路A的气压；
若压力传感器的示数在一定时间内保持稳定，表示入口气动阀与车载气瓶之间的管路A及车载气瓶内的气压达到平衡，此时，压力传感器的示数为车载气瓶的初始压力值；若车载气瓶的初始压力值＜设定值，则表示车载气瓶的初始压力有低风险，应停止当前氢气加注操作并报警；若车载气瓶的初始压力值≥设定值且≤车载气瓶的目标压力值，则表示车载气瓶的初始压力没有低风险，且车载气瓶内的氢气没有充满，可以继续当前氢气加注操作；若车载气瓶的初始压力值＞车载气瓶的目标压力值，则表示车载气瓶已满载，无需继续进行氢气加注操作；
若压力传感器的示数在一定时间持续下降，表示加氢枪与车载气瓶连接不紧密有泄漏，则需停止当前氢气加注操作。
进一步的，在第一步中，使得入口气动阀和出口气动阀之间的管路A内存有氢气的方法如下：
若当前氢气加注操作距离前一次氢气加注操作的时间间距在设定范围内：在前一次氢气加注操作结束后，关闭入口气动阀和出口气动阀，入口气动阀和出口气动阀之间的管路A内的氢气不放空，并保持设定压力不变；
若当前氢气加注操作距离前一次氢气加注操作的时间间距不在设定范围内：关闭出口气动阀，打开入口气动阀，通过氢气源向入口气动阀和出口气动阀之间的管路A内平气，平气至入口气动阀和出口气动阀之间的管路A内的气压为设定压力，并保持设定压力不变。
有益效果：(1)本发明在车辆的车载气瓶未安装站-车通信装置的情况下，能够检测待进行氢气加注车辆的车载气瓶的初始压力，保证对车辆实现满足标准要求的快速充装氢气，并能够判断气瓶初始压力是否过低，能够降低风险。
(2)本发明测量到车载气瓶的初始压力后，结合环境温度与氢气的充装压力，可以计算得到安全的加注压力升高率，提高充装速率。
(3)本发明能够自动检测车载气瓶的初始压力是否过低，在保证充装速率的情况下还能够保证不会出现超温、超压现象，无需人为干预，保证了设备安全和人员安全，提高了安全性。
附图说明
图1为测量装置的结构组成图；
其中，1-氢气储罐，2-压缩机，3-入口气动阀，4-出口气动阀，5-压力传感器，6-安全阀，7-加氢枪，8-车载气瓶，9-开关阀A，10-开关阀B。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
本实施例提供了一种加氢站用车载气瓶初始压力的测量装置，参见附图1，包括：氢气储罐1、氢气源管道、压缩机2、入口气动阀3、出口气动阀4、压力传感器5、安全阀6及加氢枪7；
所述氢气源管道的一端与氢气长管拖车或加氢站站内氢气源相通，另一端与压缩机2相通；所述压缩机2用于对所述氢气源管道内的氢气进行压缩增压；
所述氢气储罐1与压缩机2并联连接后，通过管路A与加氢枪7连接；所述加氢枪7用于与待加注氢气车辆的车载气瓶8连接；当加氢枪7与车载气瓶8连接时，可以实现对车载气瓶8的氢气加注；
所述氢气储罐1与所述并联连接的连接点之间安装有开关阀A9，压缩机2与所述并联连接的连接点之间安装有开关阀B10；
所述入口气动阀3和出口气动阀4均安装在所述管路A上，且所述入口气动阀3靠近氢气储罐1与压缩机2并联连接点所在侧，出口气动阀4靠近加氢枪7所在侧；
所述压力传感器5和所述安全阀6均安装在管路A上，并均位于入口气动阀3和出口气动阀4之间；所述压力传感器5用于测量管路A内的气压；所述安全阀6用于实现管路A内的泄压；
给车辆的车载气瓶8加注氢气时，将加氢枪7与车载气瓶8连接，并选择氢气储罐1或者氢气源管道、压缩机2加注氢气；
选择氢气储罐1时，打开开关阀A9并关闭开关阀B10，打开入口气动阀3和出口气动阀4；氢气储罐1内的氢气通过管道A充入车载气瓶8内；
选择氢气源管道、压缩机2时，打开开关阀B10并关闭开关阀A9，打开入口气动阀3和出口气动阀4；氢气源管道内的氢气通过压缩机1升压后，再通过管道A充入车载气瓶8内。
在氢气加注车载气瓶8内之前，需要对车载气瓶8内的初始压力进行测量；因此，基于上述测量装置的一种加氢站用车载气瓶初始压力的测量方法，具体步骤如下：
第一种情况：若当前氢气加注操作距离前一次氢气加注操作的时间间距在设定范围内：
第一步；在前一次氢气加注操作结束后，关闭入口气动阀3和出口气动阀4，入口气动阀3和出口气动阀4之间的管路A内的氢气不放空，并保持设定压力不变(设定压力为35MPa)；
第二步，当前氢气加注操作开始时，将加氢枪7与车载气瓶8连接，关闭开关阀A9和开关阀B10；
第三步，打开出口气动阀4，并使入口气动阀3保持关闭状态；此时，入口气动阀3和出口气动阀4之间的管路A内的氢气充满入口气动阀3与车载气瓶8之间的管路A及车载气瓶8内；
第四步，通过压力传感器5测量入口气动阀3与车载气瓶8之间的管路A的气压；在打开出口气动阀4的瞬间，压力传感器5会发生瞬间的波动；
然后，若压力传感器5的示数在一定时间内保持稳定并无明显下降，表示加氢枪7与车载气瓶8连接紧密无泄漏，同时表示入口气动阀3与车载气瓶8之间的管路A及车载气瓶8内的气压达到平衡，此时，压力传感器5的示数为车载气瓶8的初始压力值，实现对车载气瓶初始压力的测量；若车载气瓶8的初始压力值＜设定值(如2MPa)，则表示车载气瓶8的初始压力有低风险，应停止当前氢气加注操作并报警；若车载气瓶8的初始压力值≥设定值(如2MPa)且≤车载气瓶8的目标压力值(所述目标压力值为车载气瓶8满载时的压力值)，则表示车载气瓶8的初始压力没有低风险，且车载气瓶8内的氢气没有充满，可以继续当前氢气加注操作；若车载气瓶8的初始压力值＞车载气瓶8的目标压力值，则表示车载气瓶8已满载，无需继续进行氢气加注操作；
若压力传感器5的示数在一定时间持续下降，表示加氢枪7与车载气瓶8连接不紧密有泄漏，则需停止当前氢气加注操作。
第二种情况：若当前氢气加注操作距离前一次氢气加注操作的时间间距不在设定范围内：
第一步；由于长时间没有通过上述测量装置给车载气瓶8氢气加注，导致所述管路A内的氢气处于防空状态；因此，先关闭出口气动阀4，打开入口气动阀3，通过氢气储罐1或压缩机2向入口气动阀3和出口气动阀4之间的管路A内平气，平气至入口气动阀3和出口气动阀4之间的管路A内的气压为设定压力，并保持设定压力不变(设定压力为35MPa)；
第二步，当前氢气加注操作开始时，将加氢枪7与车载气瓶8连接，关闭开关阀A9和开关阀B10；
第三步，打开出口气动阀4，并使入口气动阀3保持关闭状态；此时，入口气动阀3和出口气动阀4之间的管路A内的氢气充满入口气动阀3与车载气瓶8之间的管路A及车载气瓶8内；
第四步，通过压力传感器5测量入口气动阀3与车载气瓶8之间的管路A的气压；在打开出口气动阀4的瞬间，压力传感器5会发生瞬间的波动；
然后，若压力传感器5的示数在一定时间内保持稳定并无明显下降，表示加氢枪7与车载气瓶8连接紧密无泄漏，同时表示入口气动阀3与车载气瓶8之间的管路A及车载气瓶8内的气压达到平衡，此时，压力传感器5的示数为车载气瓶8的初始压力值，实现对车载气瓶初始压力的测量；若车载气瓶8的初始压力值＜设定值(如2MPa)，则表示车载气瓶8的初始压力有低风险，应停止当前氢气加注操作并报警；若车载气瓶8的初始压力值≥设定值(如2MPa)且≤车载气瓶8的目标压力值(所述目标压力值为车载气瓶8满载时的压力值)，则表示车载气瓶8的初始压力没有低风险，且车载气瓶8内的氢气没有充满，可以继续当前氢气加注操作；若车载气瓶8的初始压力值＞车载气瓶8的目标压力值，则表示车载气瓶8已满载，无需继续进行氢气加注操作；
若压力传感器5的示数在一定时间持续下降，表示加氢枪7与车载气瓶8连接不紧密有泄漏，则需停止当前氢气加注操作。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种加氢站用车载气瓶初始压力的测量装置，其特征在于，包括：氢气源、入口气动阀(3)、出口气动阀(4)、压力传感器(5)及加氢枪(7)；
所述氢气源通过管路A与加氢枪(7)连接；所述加氢枪(7)用于与待加注氢气车辆的车载气瓶(8)连接；
所述入口气动阀(3)和出口气动阀(4)均安装在所述管路A上，且所述入口气动阀(3)靠近氢气源所在侧，出口气动阀(4)靠近加氢枪(7)所在侧；
所述压力传感器(5)安装在管路A上，并均位于入口气动阀(3)和出口气动阀(4)之间；所述压力传感器(5)用于测量管路A内的气压。
2.如权利要求1所述的一种加氢站用车载气瓶初始压力的测量装置，其特征在于，所述氢气源包括：氢气储罐(1)、氢气源管道及压缩机(2)；
所述氢气源管道的一端与氢气长管拖车或加氢站站内氢气源相通，另一端与压缩机(2)相通；所述压缩机(2)用于对所述氢气源管道内的氢气进行压缩增压；
所述氢气储罐(1)与压缩机(2)并联连接；所述氢气储罐(1)与所述并联连接的连接点之间安装有开关阀A(9)，压缩机(2)与所述并联连接的连接点之间安装有开关阀B(10)。
3.如权利要求1所述的一种加氢站用车载气瓶初始压力的测量装置，其特征在于，还包括安全阀(6)；所述安全阀(6)安装在管路A上，并均位于入口气动阀(3)和出口气动阀(4)之间；所述安全阀(6)用于实现管路A内的泄压。
4.基于权利要求2所述测量装置的一种加氢站用车载气瓶初始压力的测量方法，其特征在于，具体步骤如下：
第一步；使得入口气动阀(3)和出口气动阀(4)之间的管路A内存有氢气，并保持设定压力不变；
第二步，当前氢气加注操作开始时，将加氢枪(7)与车载气瓶(8)连接，关闭开关阀A(9)和开关阀B(10)；
第三步，打开出口气动阀(4)，并使入口气动阀(3)保持关闭状态；此时，入口气动阀(3)和出口气动阀(4)之间的管路A内的氢气充满入口气动阀(3)与车载气瓶(8)之间的管路A及车载气瓶(8)内；
第四步，通过压力传感器(5)测量入口气动阀(3)与车载气瓶(8)之间的管路A的气压；
若压力传感器(5)的示数在一定时间内保持稳定，表示入口气动阀(3)与车载气瓶(8)之间的管路A及车载气瓶(8)内的气压达到平衡，此时，压力传感器(5)的示数为车载气瓶(8)的初始压力值；若车载气瓶(8)的初始压力值＜设定值，则表示车载气瓶(8)的初始压力有低风险，应停止当前氢气加注操作并报警；若车载气瓶(8)的初始压力值≥设定值且≤车载气瓶(8)的目标压力值，则表示车载气瓶(8)的初始压力没有低风险，且车载气瓶(8)内的氢气没有充满，可以继续当前氢气加注操作；若车载气瓶(8)的初始压力值＞车载气瓶(8)的目标压力值，则表示车载气瓶(8)已满载，无需继续进行氢气加注操作；
若压力传感器(5)的示数在一定时间持续下降，表示加氢枪(7)与车载气瓶(8)连接不紧密有泄漏，则需停止当前氢气加注操作。
5.如权利要求4所述的一种加氢站用车载气瓶初始压力的测量方法，其特征在于，在第一步中，使得入口气动阀(3)和出口气动阀(4)之间的管路A内存有氢气的方法如下：
若当前氢气加注操作距离前一次氢气加注操作的时间间距在设定范围内：在前一次氢气加注操作结束后，关闭入口气动阀(3)和出口气动阀(4)，入口气动阀(3)和出口气动阀(4)之间的管路A内的氢气不放空，并保持设定压力不变；
若当前氢气加注操作距离前一次氢气加注操作的时间间距不在设定范围内：关闭出口气动阀(4)，打开入口气动阀(3)，通过氢气源向入口气动阀(3)和出口气动阀(4)之间的管路A内平气，平气至入口气动阀(3)和出口气动阀(4)之间的管路A内的气压为设定压力，并保持设定压力不变。
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