CN113090943A - 一种移动式加氢站系统及其防爆方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种移动式加氢站系统及其防爆方法，加氢站系统包括储氢箱、加氢箱和输气管，储氢箱和加氢箱并列固定于拖车板上，且储氢箱和加氢箱之间通过固定管连通，储氢箱内设有卸氢柱和储氢管束，加氢箱内设有氢气压缩机和加氢机，所述输气管穿过固定管而依次连接储氢管束、卸氢柱、氢气压缩机和加氢机。本发明的有益效果为：该加氢站系统固定于拖车板上，且拖车板可在拖车的牵引下移动至指定位置，该加氢站系统使用灵活，便于移动运输；该加氢站系统的储氢箱内还设有氮气瓶和排风扇，排风扇能及时排出加氢箱内泄露的氢气，氮气瓶能在加氢箱内温度升高时降低其内的温度，从而减少加氢站系统发生氢气泄露而爆炸的风险。

Description

一种移动式加氢站系统及其防爆方法
技术领域
本发明涉及氢燃料电池氢气加注装置领域，尤其涉及一种移动式加氢站系统及其防爆方法。
背景技术
加氢站是一种用于对氢能汽车进行加注氢气的装置，加氢站可分为移动式加氢站和固定式加氢站，移动式加氢站可根据需要将整个加氢站整体移动至指定地点，然后对该地点的氢能汽车进行加氢，因此相比于固定加氢站，移动式加氢站具有使用灵活，便于移动运输的优点。现有的由于移动式加氢站在进行移动运输和对氢能汽车进行加氢时，其携带的高压氢气容易出现氢气泄露的现象，且现有移动式加氢站在出现氢气泄露时无法及时的排出泄露的氢气，其在使用时具有较大的危险性；因此需要一种能降低氢气泄露风险，且能及时将泄露的氢气及时排出，降低泄露氢气浓度的加氢站系统，以降低移动式加氢站的使用时的风险。
发明内容
有鉴于此，为提高氢过程便捷程度和氢气站移动运输过程中的安全性，本发明提供一种移动式加氢站系统，包括储氢箱和加氢箱，所述储氢箱、加氢箱和输气管，储氢箱和加氢箱并列固定于拖车板上，且储氢箱和加氢箱之间通过固定管连通，所述储氢箱内设有卸氢柱、储氢管束、防护壳和氮气瓶，所述加氢箱内设有氢气压缩机和加氢机，所述输气管穿过所述固定管而依次连接储氢管束、卸氢柱、氢气压缩机和加氢机，其中所述加氢机镶嵌于所述加氢箱的侧壁上，所述加氢箱上连接有加氢管，所述加氢管位于所述加氢箱外，所述加氢管端部设有加氢接头，所述加氢接头用于连接氢能汽车的储氢瓶，所述卸氢柱用于将储氢管束内的氢气输送至氢气压缩机中，所述氢气压缩机用于将输送至其内的氢气加压后通过加氢机加注入氢能汽车的储氢瓶内，所述防护壳包围所述卸氢柱、储氢管束，所述氮气瓶内装有液氮，所述氮气瓶用于在储氢箱发生起火、碰撞或侧翻时喷出液氮于储氢管束上，防止其发生爆炸。
进一步地，所述加氢箱内还设有两水冷机，两水冷机分别通过循环水管连接于所述氢气压缩机和所述加氢机上，两水冷机分别用于冷却所述氢气压缩机和所述加氢机。
进一步地，所述储氢箱和所述加氢箱顶部均设有排气口，两所述排气口内均设有排气扇，两所述排气扇分别用于储氢箱和加氢箱内泄漏的氢气。
进一步地，两所述排气口内分别设有一防护网，两防护网分别位于两所述排气扇上方。
进一步地，所述防护壳固定于所述储氢箱内壁，且与所述储氢箱共同包围储氢管束和卸氢柱，所述防护壳外包裹有一防火层。
进一步地，所述氮气瓶上设有一氮气管，所述氮气管延伸至所述防护壳内，且所述氮气管上设有一氮气阀和一喷洒泵，所述喷洒泵固定于所述防护壳内壁。
进一步地，所述防护壳内设有还设有温度传感器、加速度传感器以及水平仪，所述温度传感器用于检测防护壳内温度从而判断防护壳内外是否发生起火等现象，所述加速度传感器用于检测该储氢箱在运输过程中是否发生碰撞，所述水平仪用于检测所述该储氢箱是否发生侧翻，且所述温度传感器、加速度传感器以及水平仪均有所述氮气阀和喷洒泵通过无线方式连接。
进一步地，所述固定管内还设有弹性套，弹性套于输气管上且弹性套外壁支撑与所述固定管内壁上，所述弹性套用于防止输气管与固定管在该加氢站系统在移动过程中发生碰撞。
本发明还提供一种用于上述移动式加氢站系统的防爆方法，该方法包括如下步骤：
S1：确定该移动式加氢站所处的状态；即判断该加氢站是否处于运输过程中；
其过程为：加速度传感器实时开启，检测该移动式加氢站所处的状态，若加速度传感器检测在一段时间T内检测到该移动式加氢站具有加速度的超过G，则判断该移动式加氢站处于移动状态，否则判断该移动式加氢站处于静止状态；
S12：若移动式加氢站处于运输过程中，则启动水平仪和温度传感器判断移动式加氢站是否发生撞击、侧翻和起火现象，若检测任意一种情况发生，则氮气阀和喷洒泵自动开启，将氮气瓶中液氮喷洒至防护壳内的储氢管束上；
S12：若移动式加氢站处于静止状态，则开启第一氢气浓度传感器和第二氢气浓度传感器，实时检测储氢箱、加氢箱内是否发生氢气泄露；
若第一氢气浓度传感器检测到储氢箱内发生氢气泄露，则第一氢气浓度传感器发出泄气警报，同时氮气阀自动开启，使氮气瓶中泄露氮气，同时第一氢气浓度传感器控制储氢箱顶部的排气扇开启，将泄露的氢气分散防止；
若第二氢气浓度传感器检测加氢箱内发生氢气泄露，这第二氢气浓度传感器发出漏气警报，同时第一氢气浓度传感器控制加氢箱顶部的排气扇开启，将泄露的氢气分散。
本发明的一种移动式加氢站系统的有益效果为：（1）该加氢站系统固定于拖车板上，且拖车板可在拖车的牵引下移动至指定位置，该加氢站系统使用灵活，便于移动运输；（2）该加氢站系统的储氢管束和卸氢柱位于储氢箱内，该加氢站系统的氢气压缩机和加氢机位于加氢箱中，这样可使该加氢站系统未对氢能汽车加氢时，氢气被封闭于储氢箱中，从而减少氢气泄露的风险；（3）该加氢站系统的储氢箱内还设有氮气瓶和排风扇，排风扇能及时排出加氢箱内泄露的氢气，氮气瓶能在加氢箱内温度升高时降低其内的温度，从而减少加氢站系统发生氢气泄露而爆炸的风险。
附图说明
图1是本发明一种移动式加氢站系统的内部结构示意图。
图2是本发明一种移动式加氢站系统的俯视图。
图中：1-拖车板，11-液压支撑腿，2-储氢箱，21-排气口，22-排气扇，23-防护网，24-固定管，25-弹性套，26-氮气瓶，27-氮气管，28-喷洒泵，3-加氢箱，4-储氢管束，41-固定架，42-输气管，5-卸氢柱，6-氢气压缩机，7-加氢机，71-加氢管，72-加氢接头，8-水冷机，9-防护壳，91-温度传感器，92-加速度传感器，93-水平仪，94-第一氢气浓度传感器，95-第二氢气浓度传感器。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。
请参考图1和图2，一种移动式加氢站系统，包括拖车板1、储氢箱2、加氢箱3以及输气管42，所述储氢箱2和所述加氢箱3均为长方体形的箱体，且二者并列固定于拖车板1上，拖车板1可连接于拖车上，并在拖车的牵引下移动运输，且拖车板1下方还设有多页可伸缩的液压支撑腿11，所述液压支撑腿11用于拖车板1被运输至指定位置后固定支撑该拖车板1。
所述储氢箱2和加氢箱3之间通过固定管24连通，所述储氢箱2内装有卸氢柱5、储氢管束4和氮气瓶26，所述储氢管束4由多个内部装有氢气的储氢管组成，所述储氢管束4通过固定架41固定于所述储氢箱2内，所述加氢箱3内设有氢气压缩机6、加氢机7以及两水冷机8，所述输气管42穿过所述固定管24并依次连接储氢管束4、卸氢柱5、氢气压缩机6和加氢机7，其中所述加氢机7镶嵌于所述加氢箱3的侧壁上，所述加氢箱3上连接有加氢管71，且所述加氢管71位于所述加氢箱3外，所述加氢管71端部设有加氢接头72，所述加氢接头72用于连接待加氢的氢能汽车的储氢瓶，所述卸氢柱5用于将储氢管束4内的氢气输送至氢气压缩机6中，所述氢气压缩机6用于将输送至其内的氢气加压后通过加氢机7加注入氢能汽车的储氢瓶内。两水冷机8分别通过循环水管连接于所述氢气压缩机6和所述加氢机7上，两水冷机8分别用于冷却所述氢气压缩机6和所述加氢机7。
所述储氢箱2内还设有一防护壳9，所述防护壳9固定于所述储氢箱2内壁，且与所述储氢箱2共同包围储氢管束4和卸氢柱5，所述防护壳9外包裹有一防火层，所述氮气瓶26内装有液氮，氮气瓶26上设有一氮气管27，所述氮气管27延伸至所述防护壳9内，且所述氮气管27上设有一氮气阀和一喷洒泵28，所述喷洒泵28固定于所述防护壳9内壁，所述防护壳9内设有还设有温度传感器91、加速度传感器92以及水平仪93，温度传感器91和加速度传感器92均固定于所述防护壳9内壁顶部，所述水平仪93竖直镶嵌于所述固定架41上，所述温度传感器91用于检测防护壳9内温度从而判断防护壳9内外是否发生起火等现象，所述加速度传感器92用于检测该储氢箱2是否处于移动状态，并判断储氢箱2在移动过程中是否发生碰撞，所述水平仪93用于检测所述该储氢箱2是否发生侧翻，且所述温度传感器91、加速度传感器92以及水平仪93均与所述氮气阀和喷洒泵28通过无线方式连接，同时加速度传感器92与水平仪93和温度传感器91无线连接。若温度传感器91、加速度传感器92以及水平仪93判断发生起火、碰撞和侧翻任意一种情况发生现象，则所述氮气阀和喷洒泵28自动开启，将氮气瓶26中液氮喷洒至防护壳9内的储氢管束4上，降低其内温度，同时氮气还可以在储氢箱2发生起火、碰撞和侧翻现象而氢气泄露后，隔绝氢气和外界空气的接触或降低氢气浓度，防止氢气发生爆炸，所述防护壳9未处于完全密封状态，当储氢箱2发生碰撞侧翻而导致储氢管束4发生泄漏时，防护壳9可以延缓氢气泄露过程，且使氮气瓶26喷洒出的液氮气化后的氮气能与泄露的氢气充分混合，以保证泄露的氢气发不会生爆炸，同时防护壳9为储氢管束4提供一个相对狭小的空间，以提高液氮的降温效果。
进一步地，所述储氢箱2和所述加氢箱3顶部均设有排气口21，两所述排气口21内均设有排气扇22和防护网23，两防护网23分别位于两所述排气扇22上方，所述储氢箱2内还第一氢气浓度传感器94，所述加氢箱3内设有第二氢气浓度传感器95，第一氢气浓度传感器94和第二氢气浓度传感器95均具有报警功能。所述第一氢气浓度传感器94和第二氢气浓度传感器95分别用于检测储氢箱2和加氢箱3内的浓氢气度，所述第一氢气浓度传感器94和第二氢气浓度传感器95分别与储氢箱2和加氢箱3上的排气扇22无线连接，同时所述第一氢气浓度传感器94还与氮气管27上的氢气泵无线连接。
进一步地，所述固定管24内还设有弹性套25，所述弹性套25由橡胶或泡沫等具有弹性的材质制成，弹性套25套于输气管42上，且弹性套25外壁支撑于所述固定管24内壁上，即弹性套25垫于固定管24和输气管42之间，所述弹性套25用于防止输气管42与固定管24在该加氢站系统在移动运输过程中发生碰撞。
本发明的还提供一种用于上述移动式加氢站的防爆方法，该方法包括如下步骤：
S1：确定该移动式加氢站所处的状态；即判断该加氢站是否处于运输过程中；
其过程为：加速度传感器92实时开启，检测该移动式加氢站所处的状态，若加速度传感器92检测在一段时间T内检测到该移动式加氢站的加速度的超过G，则判断该移动式加氢站在该时间段T内处于移动状态，否则判断该移动式加氢站处于静止状态。其中T的范围为1-30min，所述G的范围为1-10m/s²。
S12：若该移动式加氢站处于运输过程中，则启动水平仪93和温度传感器91判断移动式加氢站是否发生撞击、侧翻和起火现象，若检测任意一种情况发生，则氮气阀和喷洒泵自动开启，将氮气瓶26中液氮喷洒至防护壳9内的储氢管束4上；
具体地，若加速度传感器92检测到加速度大于10g（约为100m/s²），则加速度传感器检测判断移动式加氢站发生撞击现象；
若水平仪93检测到翻转角度大于60°，则水平仪判断移动式加氢站发生侧翻现象；
若温度传感器检测到温度超过100℃，则温度传感器判断移动式加氢站发生起火现象；
S22：若移动式加氢站处于静止状态，则开启第一氢气浓度传感器94、第二氢气浓度传感器95以及温度传感器91，实时检测储氢箱2、加氢箱3内是否发生氢气泄露；
若第一氢气浓度传感器94检测氢气浓度增高至2.0%(体积分数)以上，则说明储氢箱2内发生氢气泄露，此时第一氢气浓度传感器94发出泄气警报，同时氮气阀自动开启，氮气瓶26中少量氮气泄露，与泄露的氢气混合，同时第一氢气浓度传感器94控制储氢箱2顶部的排气扇开启，将泄露的氢气分散防止氢气发生爆炸；
若第二氢气浓度传感器95检测氢气浓度增高2.0%(体积分数) 以上，则说明加氢箱3内发生氢气泄露，这第二氢气浓度传感器95发出漏气警报，同时第一氢气浓度传感器控制加氢箱3顶部的排气扇开启，将泄露的氢气分散。
在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。
在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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 (6)

1.一种移动式加氢站系统，其特征在于：包括储氢箱、加氢箱和输气管，所述储氢箱和加氢箱并列固定于拖车板上，且储氢箱和加氢箱之间通过固定管连通，所述储氢箱内设有卸氢柱、储氢管束、防护壳和氮气瓶，所述加氢箱内设有氢气压缩机和加氢机，所述输气管穿过所述固定管而依次连接储氢管束、卸氢柱、氢气压缩机和加氢机，其中所述加氢机镶嵌于所述加氢箱的侧壁上，所述加氢箱上连接有加氢管，所述加氢管位于所述加氢箱外，所述加氢管端部设有加氢接头，所述加氢接头用于连接氢能汽车的储氢瓶，所述卸氢柱用于将储氢管束内的氢气输送至氢气压缩机中，所述氢气压缩机用于将输送至其内的氢气加压后通过加氢机加注入氢能汽车的储氢瓶内，所述防护壳包围所述卸氢柱、储氢管束，所述氮气瓶内装有液氮，所述氮气瓶用于在储氢箱发生起火、碰撞或侧翻时喷出液氮于储氢管束上，防止储氢管束发生爆炸；所述防护壳固定于所述储氢箱内壁，且与所述储氢箱共同包围储氢管束和卸氢柱，所述防护壳外包裹有防火层；所述氮气瓶上设有氮气管，所述氮气管延伸至所述防护壳内，且所述氮气管上设有氮气阀和喷洒泵，所述喷洒泵固定于所述防护壳内壁；所述防护壳内设有还设有温度传感器、加速度传感器以及水平仪，所述温度传感器用于检测防护壳内温度从而判断防护壳内外是否发生起火等现象，所述加速度传感器用于检测该储氢箱在运输过程中是否发生碰撞，所述水平仪用于检测所述该储氢箱是否发生侧翻，且所述温度传感器、加速度传感器以及水平仪均与所述氮气阀和喷洒泵通过无线方式连接。
2.根据权利要求1所述的一种移动式加氢站系统，其特征在于：所述加氢箱内还设有两水冷机，两水冷机分别通过循环水管连接于所述氢气压缩机和所述加氢机上，两水冷机分别用于冷却所述氢气压缩机和所述加氢机。
3.根据权利要求1所述的一种移动式加氢站系统，其特征在于：所述储氢箱和所述加氢箱顶部均设有排气口，两所述排气口内均设有排气扇，两所述排气扇分别用于储氢箱和加氢箱内泄漏的氢气。
4.根据权利要求3所述的一种移动式加氢站系统，其特征在于：两所述排气口内分别设有一防护网，两防护网分别位于两所述排气扇上方。
5.根据权利要求1所述的一种移动式加氢站系统，其特征在于：所述固定管内还设有弹性套，弹性套于输气管上且弹性套外壁支撑与所述固定管内壁上，所述弹性套用于防止输气管与固定管在该加氢站系统在移动过程中发生碰撞。
6.一种基于上述权利要求1-6任意一项所述的移动式加氢站系统的防爆方法，其特征在于：如下步骤：
S1：确定该移动式加氢站所处的状态；即判断该加氢站是否处于运输过程中；
加速度传感器实时开启，检测该移动式加氢站所处的状态，若加速度传感器检测在一段时间T内检测到该移动式加氢站的加速度的超过G，则判断该移动式加氢站在该时间段T处于移动状态，否则判断该移动式加氢站处于静止状态；
S11：若移动式加氢站处于运输过程中，则启动水平仪和温度传感器判断移动式加氢站是否发生撞击、侧翻和起火现象，若检测任意一种情况发生，则氮气阀和喷洒泵自动开启，将氮气瓶中液氮喷洒至防护壳内的储氢管束上；
S12：若移动式加氢站处于静止状态，则开启第一氢气浓度传感器和第二氢气浓度传感器，实时检测储氢箱、加氢箱内是否发生氢气泄露；
若第一氢气浓度传感器检测到储氢箱内发生氢气泄露，则第一氢气浓度传感器发出泄气警报，氮气阀自动开启，同时第一氢气浓度传感器控制储氢箱顶部的排气扇开启；
若第二氢气浓度传感器检测加氢箱内发生氢气泄露，则第二氢气浓度传感器发出漏气警报，同时第一氢气浓度传感器控制加氢箱顶部的排气扇开启；
其中，第一氢气浓度传感器固定于储氢箱内，第二氢气浓度传感器固定于加氢箱内。
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