CN112923239B - 一种加氢站用氢气置换吹扫装置及其使用方法 - Google Patents

一种加氢站用氢气置换吹扫装置及其使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种加氢站用氢气置换吹扫装置及其使用方法，装置包括置换吹扫系统、执行系统、采集控制系统，置换吹扫系统的主线路包括过滤器、第一气动阀、高压减压阀，主线路分别与第一支线路与第二支线路连接，第一支线路经止回阀至加氢站氢气管道口，直至站内排空管，第二支线路包括第二气动阀与消音器，执行系统包括低压减压器、第一电磁阀以及第二电磁阀，各系统部件通过管路或仪表电线相连，采集控制系统包括与PLC控制器连接的气源压力传感器、置换吹扫压力传感器、执行压力传感器以及氢气浓度传感器，用于采集置换吹扫系统中各管道位置的气体浓度。本装置操作使用简便可靠，无需额外人员、场地等配置。

Description

一种加氢站用氢气置换吹扫装置及其使用方法
技术领域
本发明涉及加氢站设备技术领域，尤其涉及一种加氢站用氢气置换吹扫装置及其使用方法。
背景技术
随着加氢站使用时限及加氢量的增加，加氢站内阀门、管道、压缩机等部件需要检修时，管道、部件内的氢气只靠自然排空无法保证全部排出，出现局部氢气浓度超高，在检修或维护时可能存在泄漏、燃爆等次生危害。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种加氢站用氢气置换吹扫装置及其使用方法，所述装置包括置换吹扫系统、执行系统、采集控制系统，所述置换吹扫系统的主线路包括过滤器、第一气动阀、高压减压阀，所述主线路分别与第一支线路与第二支线路连接，所述第一支线路经止回阀至加氢站氢气管道口，直至站内排空管，所述第二支线路包括第二气动阀与消音器，所述执行系统包括低压减压阀、第一电磁阀以及第二电磁阀，所述第一电磁阀与第一气动阀连接，所述第二电磁阀与第二气动阀连接，两个电磁阀分别用于控制两个气动阀的开启与关闭，各系统部件通过管路或仪表电线相连，所述采集控制系统包括与PLC控制器连接的气源压力传感器、置换吹扫压力传感器、执行压力传感器以及氢气浓度传感器，用于采集置换吹扫系统中各管道位置的气体浓度。
更进一步的，所述过滤器为金属滤网式过滤器。
更进一步的，所述气源压力传感器设置在所述过滤器与第一气动阀之间的管道内。
更进一步的，所述置换吹扫压力传感器设置在所述高压减压阀与第一支线路、第二支线路连接的管道上。
更进一步的，所述执行压力传感器设置在所述低压减压阀与第二电磁阀之间的管道内。
更进一步的，所述氢气浓度传感器设置在所述加氢站与站内排空管之间的管道内。
更进一步的，所述止回阀位于置换吹扫装置与加氢站氢气管路之间，防止氢气逆流。
所述装置的使用方法包括以下步骤：
S1，氮气源与置换吹扫系统的输入端连接；
S2，PLC控制器接受上位软件输入命令，执行置换吹扫工作；
S3，第一电磁阀上电，氮气进入第一气动阀中，推动阀芯转动至开启状态；
S4，氮气进入高压减压阀，并减压至2-3MPa，通过止回阀和连接至加氢站的管路进入加氢站管路系统中；
S5，置换吹扫完毕，氮气由站内排空管排放至大气中；
S6，第一电磁阀失电，第一气动阀关闭，第二电磁阀得电，第二气动阀开启。
S7，第一气动阀至止回阀之间的剩余氮气通过第二支线路排空至大气中；
S8，第二电磁阀失电，第二气动阀关闭；
S9，氢气浓度传感器将检测到的氢气浓度的信息反馈至PLC控制器；
S10，PLC控制器对氢气浓度进行判断，若反馈结果小于预设安全值，结束操作；若反馈结果大于预设安全值，重复S1-S9直至反馈结果小于预设安全值。
本发明的有益效果为：本发明解决了加氢站内氢气阀门、管道检修前的置换、吹扫问题。能够有效的置换吹除管道内的氢气，将其置换为性质稳定的惰性气体，置换后气体中氢浓度可监控。杜绝检修或维护过程中可能产生的氢气次生危害，极大提升了站内人员及设施的安全保障。本装置操作使用简便可靠，无需额外人员、场地等配置。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述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的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明技术方案作进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。为叙述方便，下文中如出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用。
如图1所示，本发明提出了一种加氢站用氢气置换吹扫装置及其使用方法，所述装置包括置换吹扫系统、执行系统、采集控制系统，置换吹扫系统的主线路包括过滤器1、第一气动阀2、高压减压阀3，主线路分别与第一支线路与第二支线路连接，第一支线路经止回阀4至加氢站16的氢气管道口，直至站内排空管15，第二支线路包括第二气动阀5与消音器6，执行系统包括低压减压阀7、第一电磁阀8以及第二电磁阀9，第一电磁阀8与第一气动阀2连接，第二电磁阀9与第二气动阀5连接，两个电磁阀分别用于控制两个气动阀的开启与关闭，各系统部件通过管路或仪表电线相连，采集控制系统包括与PLC控制器14连接的气源压力传感器10、置换吹扫压力传感器11、执行压力传感器12以及氢气浓度传感器13，用于采集置换吹扫系统中各管道位置的气体浓度。第一气动阀2以及第二气动阀5优选为常闭两位两通气动球阀。第一电磁阀8及第二电磁阀9优选为常闭两位三通防爆电磁阀。气源压力传感器10、置换吹扫压力传感器11、执行压力传感器12优选为防爆压力传感器。氢气浓度传感器13优选为防爆浓度传感器。
本实施例中的过滤器优选为过滤精度7μ的金属滤网式过滤器(或为更高过滤精度的金属滤网式过滤器)。不采用烧结式过滤器，避免烧结过滤器组成滤芯的金属烧结颗粒随气流脱落，对下游元器件造成危害。
本实施例中的气源压力传感器10设置在过滤器1与第一气动阀2之间的管道内。
本实施例中的置换吹扫压力传感器11设置在高压减压阀3与第一支线路、第二支线路连接的管道上。
本实施例中的执行压力传感器12设置在低压减压阀7与第二电磁阀9之间的管道内。
本实施例中的氢气浓度传感器13设置在加氢站16与站内排空管15之间的管道内。
本发明提出了一种加氢站用氢气置换吹扫装置的使用方法，使用方法包括以下步骤：
S1，氮气源与置换吹扫系统的输入端连接；
S2，PLC控制器14接受上位软件输入命令，执行置换吹扫工作；
S3，第一电磁阀8上电，氮气进入第一气动阀2中，推动阀芯转动至开启状态；
S4，氮气进入高压减压阀3，并减压至2-3MPa，通过止回阀4和加氢站16的管路进入加氢站管路系统中；
S5，置换吹扫完毕，氮气由站内排空管排放至大气中；
S6，第一电磁阀8失电，第一气动阀2关闭，第二电磁阀9得电，第二气动阀5开启。
S7，第一气动阀2至止回阀4之间的剩余氮气通过第二支线路排空至大气中；
S8，第二电磁阀9失电，第二气动阀5关闭；
S9，氢气浓度传感器将检测到的氢气浓度的信息反馈至PLC控制器14；
S10，PLC控制器14对氢气浓度进行判断，反馈结果小于预设安全值时，结束操作；反馈结果大于预设安全值时，重复S1-S9直至反馈结果小于预设安全值。
本实施例的优选惰性气体为氮气，本发明的工作原理为：来自氮气瓶组(可外置亦可采用站内氮气源)的氮气(氮气输入气源压力为2-15MPa)经由过滤器1、第一气动阀2、高压减压阀3、分为两路，一路经止回阀4至加氢站氢气管道口，直至站内排空管15，另一路经第二气动阀5、消音器6直接排空至大气，组成置换吹扫系统。经过滤器1的氮气由低压减压器7减压后分两路，分别通过第一电磁阀8和第二电磁阀9，连接至第一气动阀2和第二气动阀5，组成执行系统。气源压力传感器10，置换吹扫压力传感器11，执行压力传感器12，氢气浓度传感器13以及PLC控制器14共同组成采集控制系统。
其中执行系统负责为整个置换吹扫装置的气动阀门提供动力。氮气经由过滤器1、低压减压阀7后，调节低压减压阀7，设定减压出口压力为0.6-0.8MPa。并维持恒定，此压力值由执行压力传感器12采集并传输至PLC控制器14，进行实时监测。
置换吹扫系统为整套装置气路主体。氮气经由过滤器1，由气源压力传感器10将气源压力采集并传送至PLC控制器14，设定高压减压阀3减压出口压力为2-3MPa，并维持恒定。由置换吹扫压力传感器11将此压力值采集并传送至PLC控制器14。止回阀4可有效阻止站内管道余氢逆流。第一气动阀2及第二气动阀5随第一电磁阀8和第二电磁阀9的动作而开关，进而控制气路的通断和氮气流向。
采集控制系统监控整个装置各气路压力值及排空氢气浓度值，并根据设定时序逻辑进行置换吹扫工作。装置处于工作正常时，气源压力传感器10检测压力范围为2-15MPa，置换吹扫压力传感器11检测压力范围为2-3MPa，执行压力传感器12检测压力范围为0.6-0.8MPa。氢浓度探头检测氢气浓度值应小于2％，且随着置换吹扫过程的进行逐渐降低。
置换吹扫动作：所有气动阀及电磁阀为常闭状态。PLC控制器14接受上位软件输入命令，执行置换吹扫工作。电磁阀8上电，控制气通过电磁阀8，进入第一气动阀2的气动执行器中，推动阀芯转动至开启状态。氮气进入高压减压阀4，并减压至2-3MPa，通过止回阀4和连接至加氢站的管路进入加氢站管路系统中。对管路阀门等元器件进行置换吹扫，最后由站内排空管15排放至大气中。5秒钟后，第一电磁阀8失电，第一气动阀2关闭。同时第二电磁阀9得电，第二气动阀5开启，第一气动阀2至止回阀4之间的剩余氮气通过第二气动阀5，消音器6排空至大气。此过程持续3秒后，第二电磁阀9失电，第二气动阀5关闭。从电磁阀8上电开始至电磁阀9失电为一个置换吹扫周期动作。PLC控制器根据氢浓度探头13实时反馈的排空氢气浓度自动判断是否进行下一个置换吹扫周期动作。当氢气浓度探头13的反馈结果小于某一预设安全值时，如0.1％，置换吹扫动作完成。
本发明的置换吹扫装置还具有自动保护机能。当执行压力传感器12采集压力高于0.8MPa或低于0.6MPa时，PLC控制器14发出指令，停止置换吹扫动作，并提示“氮气执行气源压力异常”；当气源压力传感器10采集压力值低于4MPa时，PLC控制器14给出提示“气源压力低”。低于2MPa时，PLC控制器14发出指令，停止置换吹扫动作；当置换吹扫压力传感器11采集压力值低于2MPa或高于3MPa时，PLC控制器14发出指令，停止置换吹扫动作，并提示“吹扫压力异常”。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种加氢站用氢气置换吹扫装置，包括置换吹扫系统、执行系统、采集控制系统，所述置换吹扫系统的主线路包括过滤器、第一气动阀、高压减压阀，所述主线路分别与第一支线路与第二支线路连接，所述第一支线路经止回阀至加氢站氢气管道口，直至站内排空管，所述止回阀可防止氢气逆流，所述第二支线路包括第二气动阀与消音器，所述执行系统包括低压减压阀、第一电磁阀以及第二电磁阀，所述第一电磁阀与第一气动阀连接，所述第二电磁阀与第二气动阀连接，两个电磁阀分别用于控制两个气动阀的开启与关闭，各系统部件通过管路或仪表电线相连，所述采集控制系统包括与PLC控制器连接的气源压力传感器、置换吹扫压力传感器、执行压力传感器以及氢气浓度传感器，其中氢气浓度传感器用于采集置换吹扫系统中的氢气浓度，其特征在于：所述加氢站用氢气置换吹扫装置的使用方法，包括以下步骤：
S1，氮气源与置换吹扫系统的输入端连接；
S2，PLC控制器接受上位软件输入命令，执行置换吹扫工作；
S3，第一电磁阀上电，氮气进入第一气动阀中，推动阀芯转动至开启状态；
S4，氮气进入高压减压阀，并减压至2-3MPa，通过止回阀和加氢站的管路进入加氢站管路系统中；
S5，置换吹扫完毕，氮气由站内排空管排放至大气中；
S6，第一电磁阀失电，第一气动阀关闭，第二电磁阀得电，第二气动阀开启；
S7，第一气动阀至止回阀之间的剩余氮气通过第二支线路排空至大气中；
S8，第二电磁阀失电，第二气动阀关闭；
S9，氢气浓度传感器将检测到的氢气浓度的信息反馈至PLC控制器；
S10，PLC控制器对氢气浓度进行判断，若反馈结果小于预设安全值，结束操作；若反馈结果大于预设安全值，重复S1-S9直至反馈结果小于预设安全值。
2.根据权利要求1所述的一种加氢站用氢气置换吹扫装置，其特征在于：所述过滤器为金属滤网式过滤器。
3.根据权利要求2所述的一种加氢站用氢气置换吹扫装置，其特征在于：所述气源压力传感器设置在所述过滤器与第一气动阀之间的管道内。
4.根据权利要求3所述的一种加氢站用氢气置换吹扫装置，其特征在于：所述置换吹扫压力传感器设置在所述高压减压阀与第一支线路、第二支线路连接的管道上。
5.根据权利要求4所述的一种加氢站用氢气置换吹扫装置，其特征在于：所述执行压力传感器设置在所述低压减压阀与第二电磁阀之间的管道内。
6.根据权利要求5所述的一种加氢站用氢气置换吹扫装置，其特征在于：所述氢气浓度传感器设置在所述加氢站与站内排空管之间的管道内。
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