CN113124313B

CN113124313B - 加氢站顺序控制盘组工艺

Info

Publication number: CN113124313B
Application number: CN202110444058.5A
Authority: CN
Inventors: 闫东雷; 高洪涛
Original assignee: Beijing Huanyu Jinghui City Gas Technology Co ltd
Current assignee: Beijing Huanyu Jinghui City Gas Technology Co ltd
Priority date: 2021-04-23
Filing date: 2021-04-23
Publication date: 2022-08-09
Anticipated expiration: 2041-04-23
Also published as: CN113124313A

Abstract

本申请涉及加氢站顺序控制盘组工艺，其包括用以输入氢气的卸气系统、用以储存氢气的储气系统、用以加压氢气的膜压机、用以加注氢气的加气机、用以计算加氢流量和费用的计量收费系统用以提供氮气的氮气瓶组或回流排、用以冷却压缩氢气和膜压机的冷水机组以及用以控制加氢站整体运行的PLC控制系统。本申请中的加氢站设备运行操作是全自动化运行，主要设备集远程操作、就地操作于一体化，当操作系统信号中断、死机或其他情况发生时，操作人员仍可以使用顺序控制盘组控制设备启停，氢气加注等操作，保证了设备的安全运行的效果。

Description

加氢站顺序控制盘组工艺

技术领域

本申请涉及新能源技术领域，尤其是涉及加氢站顺序控制盘组工艺。

背景技术

目前针对加氢站制定了专门法规、标准的国家有近 10 个，包括日本《高压气体保安法》、美国《NFPA 2》、英国《BCGA CP33》、韩国《KGS FP216》、意大利《Regulation 2006-0831》、德国《VdTÜV Merkblatt》、法国《la rubrique N1416》。除美国、日本涉及到气氢液氢外，其余国家均以气氢为主。国际标准化组织（ISO）发布的《氢气-燃料站GaseousHydrogen–Fueling Stations》（ISO/TS 19880）技术标准（TECHNICAL SPECIFICATION），规定了为所有类型采用氢气燃料的陆上车辆提供氢气加注服务的户外公共燃料站和非公共燃料站的特点。ISO 就加氢站分 8 个部分制定标准，即加氢站一般要求、加氢枪、加氢站阀件、氢气压缩机、加氢站管件、加氢站配件、加氢标准及氢气确认方法。美国动力机械工程师协会发布了《地面车辆标准-轻型汽车氢燃料加注协议》(SURFACE VEHICLE STANDARD-Fueling Protocols for Light Duty Gaseous Hydrogen Surface Vehicles，SAE J2601-2014）。SAE J2601标准制定了轻型汽车氢燃料加注协议及工艺限制。车辆压缩氢储存系统中的环境温度、燃料输送温度和初始压力等因素会影响这些工艺限制，包括燃料温度、最大燃料流速、压力增长率和端压率等。

目前国内加氢站建设参考的标准主要有《加氢站技术规范 GB 50516—2010》《加氢站安全技术规范 GB/T 34584—2017》，这两个标准均引用了《氢气站设计规定 GB50177—2005》。GB 50516—2010 是在收集国内外加氢站设计、建造和运营方面资料，结合北京、上海三座加氢站建造和运行经验基础上编制而来。根据上述建设参考标准制作的加氢站可分为固定式加氢站、撬装式加氢装置和加氢车。固定式加氢站是为氢能汽车、氢气内燃机汽车或氢气天然气混合燃料汽车等储氢瓶充装氢燃料的专门场所，目前我国已建成的加氢站绝大多数均属于此种；撬装式加氢站，是将制氢装置、储氢装置、加注装置、连接管线和安全设施等集成到一个撬或几个撬，可整体移动；加氢车是为满足不同用途需要而开发，集高压氢气的储存、运输、加载、自增压、卸载和加注功能为一体，适合与固定式加氢站配合，以固定站为母站，以被加注对象的运行范围为服务区域，与母站共同构成小型高压氢气加注网络，在我国上海世博会、深圳大运会期间均有应用。而撬装式加氢站的管路中一般采用多个针阀或截止阀进行手动控制，在对车辆进行加氢操作时，需要多个工作人员共同作业，手动旋拧针阀或截止阀，从而完成氢气的加注工作，整个加氢站自动化程度较低，工作人员的劳动消耗较大，亟待解决。

发明内容

为了提升加氢站自动化程度，降低工作人员的劳动消耗，本申请提供加氢站顺序控制盘组工艺。

本申请提供的加氢站顺序控制盘组工艺采用如下的技术方案：

加氢站顺序控制盘组工艺，包括用以输入氢气的卸气系统、用以储存氢气的储气系统、用以加压氢气的膜压机、用以加注氢气的加气机、用以计算加氢流量和费用的计量收费系统、用以提供氮气的氮气瓶组或回流排、用以冷却压缩氢气和膜压机的冷水机组以及用以控制加氢站整体运行的PLC控制系统，所述卸气系统包括至少一个氢管拖车，所述氢管拖车连接有卸气柱，所述卸气柱通过卸气管路连接有加气机，所述加气机上设置有至少一个用以对燃料电池汽车上车载氢瓶进行氢气加注的加氢枪，所述卸气柱还通过管路与所述膜压机相互连通，所述膜压机通过出气管路与所述加气机相互连通，所述储气系统包括氢集气管束，所述氢集气管束与所述加气机相互连通，所述氢集气管束与所述膜压机的出气管路相互连通，所述卸气管路和出气管路上安装有多个针阀或截止阀和带执行机构气动球阀或针阀，所述PLC控制系统控制所述带执行机构气动球阀或针阀的开闭。

通过采用上述技术方案，本申请当中的氢管拖车通过卸气柱卸出氢气，随后通过卸气管道输送至加气机处的加氢枪，进而对燃料电池汽车进行氢气加注。在卸气管道内的氢气压力变低时，还可通过膜压机压缩氢气，通过膜压机增压后的氢气直接供给加气机，直到汽车加满氢气。通过在卸气管路和出气管路上安装有多个针阀或截止阀和带执行机构气动球阀或针阀，使得加氢站整个过程皆可通过PLC控制系统进行控制，提升加氢站自动化程度，降低工作人员的劳动消耗。同时多个针阀或截止阀还可在PLC控制系统信号中断、死机或其他情况发生时，操作人员仍可以使用顺序控制盘组控制设备启停，氢气加注等操作，保证了设备的安全运行的效果。

优选的，所述卸气柱的出气口通过快速接头与所述卸气管路相互连接，且在快速接头与卸气管路之间设置有针阀或截止阀、过滤器、带执行机构气动球阀或针阀、针阀或截止阀、单向阀，其中一个针阀或截止阀的下游为取样口，另一针阀或截止阀的末端为纯化预留。

通过采用上述技术方案，从卸气柱卸下的氢气经过过滤器的过滤，能够保证进入到加氢站系统中的氢气气质满足要求。多个针阀或截止阀的设置，能够起到阻断氢气的作用。单向阀的设置可防止卸气管路内的高压氢气回流至卸气柱内，使得卸气管路的运行更加安全。取样口的设置，方便工作人员对氢管拖车内的氢气质量进行取样分析，进而确保氢管拖车内的氢气符合加注要求。氢管拖车内的氢气可直接进入到加气机为车辆加氢，也可进入到膜压机内增压储存在氢集气管束内，进而确保加氢站内设备发生故障时仍可以实现车辆的加氢功能。

优选的，所述氢集气管束分为低中高三级储氢瓶，且每级储氢瓶的管路上皆安装有带执行机构气动球阀或针阀，且所述PLC控制系统可控制所述带执行机构气动球阀或针阀的开启和关闭，所述PLC控制系统按不同的加注速率要求，对三级储氢瓶设定了不同的取气切换速率点供选择。

通过采用上述技术方案，当有车辆加气时，PLC控制系统根据预先设定的顺序控制程序先从低级储氢瓶取气，当低级储氢瓶的压力与汽车储罐内压力平衡时，氢气加注系统再从中级储氢瓶取气，最后是高级储氢瓶，直到车辆车载氢瓶的压力到达35Mpa。若第三级容器仍不足以将车载气瓶充满时，则控制系统自动启动压缩系统，将管束运氢车中的氢气经压缩后直接加注到车载气瓶中，直到35Mpa。

优选的，所述氮气瓶组或回流排至少设置有两个，所述氮气瓶组或回流排连接有用以为带执行机构气动球阀或针阀提供动力的动力气路，所述动力气路上依次设置有电磁阀、单向阀、减压阀和压力表；所述氮气瓶组或回流排出气端的管路上设置有过滤器和取样口。

通过采用上述技术方案，在启动带执行机构球阀或针阀时，可通过PLC控制系统控制电磁阀的开启，氮气瓶组或回流排输出氮气，经过减压阀的减压，形成符合开启带执行机构球阀或针阀的低压氮气，进而打开带执行机构的球阀或针阀。过滤器能够去除氮气中意外带入的微小颗粒，能够提升氮气纯度，延长带执行机构球阀或针阀的使用寿命。取样口能够方便工作人员实时对氮气瓶组或回流排中的氮气进行检测，以确保氮气的使用质量符合要求。压力表能够显示经过减压后氮气的压力，从而便于工作人员及时获得氮气的压力。

优选的，所述氮气瓶组或回流排连通有用以对卸气管路和出气管路进行吹扫的吹扫气路，所述吹扫气路上各设置有电磁阀和单向阀。

通过采用上述技术方案，吹扫气路当中的高压氮气用以对加氢站内的管路进行吹扫，进而置换出管道中的氢气，从而使得工作人员在对加氢站内各个系统内的管道进行检修时能够更加安全。电磁阀可控制吹扫气路的自动开启和关闭，自动化程度高，单向阀可减少高压氢气回流到吹扫气路中的可能性，从而减少高压氢气损坏电磁阀和氮气瓶组或回流排的可能性。

优选的，所述出气管路上连通有循环管路，所述循环管路上依次设置有带执行机构气动球阀或针阀和减压阀，所述循环管路与所述膜压机的进口端相互连通。

通过采用上述技术方案，由于膜压机不宜频繁启动，故而在加气机处没有车辆加注氢气时，膜压机也不宜直接关闭，此时关闭循环管路下游出气管路上的带执行机构气动球阀或针阀，开启循环管路上的带执行机构气动球阀或针阀，将膜压机出气管路内的压缩氢气由35Mpa经过减压阀的减压至19Mpa，再次进入膜压机的入口进行压缩，依次循环直到有氢气加注氢气后，膜压机恢复正常加氢模式。

优选的，所述卸气柱与所述膜压机相互连通的管路上依次设置有针阀或截止阀、带执行机构气动球阀或针阀和过滤器，所述循环管路的末端与所述针阀或截止阀的前游相互连通，所述针阀或截止阀与所述带执行机构气动球阀或针阀之间设置有缓冲瓶，所述缓冲瓶的进口端设置有针阀或截止阀。

通过采用上述技术方案，使得循环管路内的低压氢气在含量较多时，能够在进入到缓冲瓶内进行暂存，进而降低对膜压机入口处的冲击，降低膜压机的工作压力，从而延长膜压机的使用寿命，降低加氢站的运营成本。

优选的，所述出气管路设置有针阀或截止阀、单向阀、带执行机构气动球阀或针阀，所述针阀或截止阀的末端为取样口，在所述单向阀和针阀或截止阀之间设置有缓冲瓶，所述缓冲瓶的前端设置有针阀或截止阀；所述吹扫气路与所述出气管路连接处为吹扫连接部，所述吹扫连接部位于针阀或截止阀与所述针阀或截止阀之间，所述吹扫连接部与所述针阀或截止阀之间设置有放空管路，所述放空管路的另一端与所述卸气管路相互连通，所述放空管路上设置有高压放空，所述高压放空为倒钩设置，所述高压放空的前端设置有阻火器。

通过采用上述技术方案，单向阀能够降低高压氮气或氢气回流的可能性，从而增强安全性；取样口能够使得工作人员检测出气管路内的氢气或氮气的质量；放空管路能够将吹扫气路通入至管道内的氮气连通氢气一同通过放空管路末端的高压放空进行放空，进而将加氢站管道内的氢气浓度降低至25%爆炸下限以下。待动火维修完成后，用氢气对管路内的氮气进行置换，将管路中的氮气通过高压放空排出。倒钩设置的高压放空可防止雨水或杂物进入放空管路，堵塞管道，带来安全隐患。阻火器能够降低发生爆炸火灾的可能性，从而提升高压放空的安全性能。

优选的，所述冷水机组设置有两个出水口，且每个出水口处各设置有针阀或截止阀，两路出水口汇流在同一出水管路上，所述出水管路分为两路，一路流向膜压机并对膜压机进行冷却后流入冷水机组的进水口，另一路的末端连接有换热器，所述换热器位于加气机的前游用以对压缩后的氢气进行换热冷却，所述换热器的出水口与所述冷水机组的进水口相互连通；所述出水管路上安装有温度变送器和流量计，所述温度变送器与所述PLC控制系统相互连接，所述换热器与所述加气机之间设置有温度变送器，所述温度变送器与所述PLC控制系统信号连接。

通过采用上述技术方案，冷水机组的出水管路分为两路，主要为膜压机和换热器进行冷却，从而使得氢气在对车辆加注时能够安全有效，可使得氢气加注能够持续进行，减少氢气因压缩产生热量对车辆加氢速率的影响。温度变送器能够实时监控冷水机组管路内的温度，从而便于工作人员根据环境和膜压机的运行条件适时调节循环水温度，同时能够需要确保冷却循环水出水与进水温度温差控制在5℃。流量计能够实时监测冷水机组内冷却循环水的流量，从而便于工作人员能够获得冷水机组内的冷却循环水的水量，在冷却循环水的不足时及时进行补充。

优选的，所述卸气系统、储气系统、氮气瓶组或回流排的出口管路、出气管路、循环管路上皆设置有用以监控氢气压力并传输至PLC控制系统的压力变送器。

通过采用上述技术方案，PLC控制系统通过多个压力变送器实时监测整个加氢站各个系统管路中的氢气或氮气压力，从而便于根据获得的氢气或氮气压力实时调控各个电磁阀以及带执行机构气动球阀或针阀的开启和关闭，提升加氢站的PLC控制系统的控制准确性。

综上所述，本申请包括以下有益技术效果：

1.本申请中的加氢站设备运行操作是全自动化运行，主要设备集远程操作、就地操作于一体化，当操作系统信号中断、死机或其他情况发生时，操作人员仍可以使用顺序控制盘组控制设备启停，氢气加注等操作，保证了设备的安全运行的效果；

2.氢管拖车内的氢气可直接进入到加气机为车辆加氢，也可进入到膜压机内增压储存在氢集气管束内，进而确保加氢站内设备发生故障时仍可以实现车辆的加氢功能；

3.冷水机组的出水管路分为两路，主要为膜压机和换热器进行冷却，从而使得氢气在对车辆加注时能够安全有效，可使得氢气加注能够持续进行，减少氢气因压缩产生热量对车辆加氢速率的影响。

附图说明

图1是本申请实施例的整体结构示意图。

图2是图1中卸气系统的结构示意图。

图3用以体现循环管路与出气管路的连通配合关系的示意图。

图4是用以氢集气管束、氢管拖车与加氢机管路之间连通配合关系示意图。

图中，1、连接软管；2、快连接头；3、快速接头（包括3a、3b、3c）；4～27、针阀或截止阀；28～35、带执行机构气动球阀或针阀；36～44、压力变送器；45、46、温度变送器；47、48、压力表；49～56、单向阀；57、58、减压阀；59～61、过滤器；62、阻火器；63～67、电磁阀；68、氢集气管束（包括68a、68b、68c）；69、氢管拖车；70、氮气瓶组或回流排；71、吹扫连接部；72、膜压机；721、出气管路；722、循环管路；73、冷水机组；74、换热器；75、加气机；76、加氢枪；77、加氢计量收费系统；78、流量计；79、卸气柱；80、PLC控制系统；81、82、缓冲瓶；83、卸气管路。

具体实施方式

以下结合附图对本申请作进一步详细说明。

参照图1，为本申请实施例公开加氢站顺序控制盘组工艺，包括用以输入氢气的卸气系统、用以储存氢气的储气系统、用以加压氢气的膜压机72、用以加注氢气的加气机75、用以计算加氢流量和费用的计量收费系统77、用以提供氮气的氮气瓶组或回流排70、用以冷却压缩氢气和膜压机72的冷水机组73以及用以控制加氢站整体运行的PLC控制系统80。卸气系统、储气系统、氮气瓶组或回流排70的出口管路、出气管路721、循环管路722上皆设置有用以监控氢气压力并传输至PLC控制系统的压力变送器36～44，便于PLC控制系统80对加氢站当前的状态进行判断，并发出控制指令以执行相应的操作。

参照图1和图2，卸气系统包括两个氢管拖车69，氢管拖车69通过连接软管1连接有卸气柱79，连接软管1与卸气柱79之间通过快连接头2相互连接，快连接头2能够增加连接软管与卸气柱79之间的连接安全性；卸气柱79内设置有带执行机构气动球阀或针阀4，卸气柱79的出气口通过快速接头3连接有卸气管路83，且在快速接头3与卸气管路83之间的管路设置有针阀或截止阀5、6、7、16、27，过滤器59，带执行机构气动球阀或针阀28、32，单向阀49、50、51，且两个氢管拖车69的卸气管路83在单向阀49的下游汇为一路，在单向阀49与单向阀51之间的管路上安装有压力表47，从而便于工作人员实时监测两个氢管拖车69的支路汇为一路时的压力；在其中一个针阀或截止阀5的下游设置取样口，便于工作人员对氢管拖车69内的氢气进行取样分析，进而确保氢管拖车69内的氢气符合加注要求；另一针阀或截止阀16的末端为纯化预留，且纯化预留为卸气管路83上的支路，分为两个并分别位于针阀或截止阀14的前后两端。从卸气柱79卸下的氢气经过过滤器59的过滤，能够保证进入到加氢站系统中的氢气气质满足要求，压力变送器41、42用以监测氢管拖车69流经过滤器59后的压力。多个针阀或截止阀5、6、7、16、27，能够起到阻断氢气的作用。PLC控制系统可控制带执行机构气动球阀或针阀28、32的开启和关闭，从而使得工作人员可通过PLC控制系统控制氢气的加注，同时还可通过针阀或截止阀5、6、7、16、27手动控制氢气的加注。单向阀49、50、51可防止卸气管路83内的高压氢气回流至卸气柱79内，使得卸气管路83的运行更加安全。卸气柱79通过卸气管路83连接有加气机75，加气机75上设置有两个用以对燃料电池汽车上车载氢瓶进行氢气加注的加氢枪76，卸气柱79还通过管路与膜压机72相互连通，膜压机72通过出气管路721与加气机75相互连通。

参照图1和图3，膜压机72的进气口与卸气管路83的上游管路相互连通，且膜压机72与卸气管路83的连通点位于单向阀50和针阀或截止阀27之间；卸气管路83与膜压机72相互连通的管路上依次设置有针阀或截止阀14、带执行机构气动球阀或针阀29和过滤器60，针阀或截止阀14与带执行机构气动球阀或针阀29之间设置有缓冲瓶81，缓冲瓶81的进口端设置有针阀或截止阀15；在带执行机构气动球阀或针阀29与过滤器60之间设置有取样口，在取样口处设置有针阀或截止阀18，从而便于工作人员对进入膜压机内的氢气进行取样检测。

参照图1和图3，出气管路721的末端与卸气管路83的下游相互连通，且出气管路721与卸气管路83的连通点位于单向阀51和加气机75之间；在出气管路721靠近膜压机72的端部周面设置有取样口，取样口与出气管路721通过针阀或截止阀19相互连接，压力变送器44用以检测出气管路721中氢气的压力；出气管路721设置有针阀或截止阀10、11，单向阀52、53，带执行机构气动球阀或针阀30，在单向阀52和针阀或截止阀11之间设置有缓冲瓶82，缓冲瓶82的前端设置有针阀或截止阀20，从而在膜压机72内的压缩氢气在量大时，能够暂存在缓冲瓶82内，从而减少对管路和加气机75的冲击，增加安全性能；压力变送器39用以监测进入加气机74内压缩氢气的压力并传送给PLC控制系统。

在氢管拖车69内的氢气压力不足时，膜压机72气动，卸气管路83上游的低压氢气通过针阀或截止阀14、带执行机构气动球阀或针阀29、过滤器60进入膜压机72内，随后通过出气管路721上的针阀或截止阀10、单向阀52、针阀或截止阀11、带执行机构气动球阀或针阀30、单向阀53进入到卸气管路83下游管路中，并最终通过加氢枪76加注在车辆内。

参照图1和图2，由于膜压机72不宜频繁启动，故而在加气机75处没有车辆加注氢气时，膜压机72也不宜直接关闭，故而在出气管路721上连通有循环管路722，循环管路722将出气管路721与膜压机72的进气端相互连通，循环管路722与出气管路721的连通点位于单向阀52和针阀或截止阀11之间，循环管路722的另一端与膜压机72进气端管路的连通点位于单向阀52和针阀或截止阀14之间。循环管路722上依次设置有带执行机构气动球阀或针阀31和减压阀58，压力变送器43用以监测经过减压阀58氢气的压力。同时循环管路722内的低压氢气在含量较多时，能够在进入到缓冲瓶81内进行暂存，降低膜压机72的工作压力，从而延长膜压机72的使用寿命，降低加氢站的运营成本。循环管路722使用时，关闭循环管路722下游出气管路721上的带执行机构气动球阀或针阀30，开启循环管路上722的带执行机构气动球阀或针阀31，将膜压机72出气管路721内的压缩氢气由35Mpa经过减压阀58的减压至19Mpa，再次进入膜压机72的入口进行压缩，依次循环直到有车辆加注氢气后，膜压机72恢复正常加氢模式。

参照图1和图3，储气系统包括氢集气管束68，氢集气管束68分为低中高三级储氢瓶68a、68b、68c，每级储氢瓶68a、68b、68c的出气口通过快速接头3a、3b、3c连接有管路，且每级储氢瓶68a、68b、68c的管路上皆安装有带执行机构气动球阀或针阀33、34、35，每级储氢瓶68a、68b、68c分三路分别经由带执行机构气动球阀或针阀33、34、35，再并入一路并最终通过针阀或截止阀13汇入出气管路721带执行机构气动球阀或针阀30和单向阀53的管路之间，便于氢气的直接加注；PLC控制系统80可控制带执行机构气动球阀或针阀33、34、35的开启和关闭，PLC控制系统80按不同的加注速率要求，对三级储氢瓶68a、68b、68c设定了不同的取气切换速率点供选择，PLC控制系统80通过对加氢站不同容积比组合的低中高压储氢瓶68a、68b、68c依次由低、中、高分级取气以提高加氢站氢气的取气率。加氢站三级瓶组间的切换则视加注速率而定，可预先设定。由于加注速率取决于储氢瓶68a、68b、68c与被加注车载氢瓶间的压力差，因此当切换时，两者的压力差越大，氢气的取气率越高，加注速率越快，加注时间越短。为此程序对三级瓶组设计了不同的加注速率切换点供选择，可视不同要求选用不同程序。氢瓶68a、68b、68c的共同管路上分出一支路，在氢瓶68a、68b、68c的管路的支路上安装有针阀或截止阀12，氢瓶68a、68b、68c管路的支路与出气管路721的连通点位于单向阀52和针阀或截止阀11之间，膜压机72的出气管路721通过针阀或截止阀12与氢集气管束68相互连通。在储氢瓶68a、68b、68c内的压力因加注氢气而变小时，工作人员通过PLC控制系统80关闭带执行机构气动球阀或针阀30，同时手动关闭针阀或截止阀13，随后通过开启膜压机72将氢管拖车69内压缩氢气流经流经针阀或截止阀10、单向阀52、针阀或截止阀12进入氢瓶68a、68b、68c的管路内，并最终将氢气储存在储氢瓶68a、68b、68c内。压力变送器36、37、38分别用以监测储氢瓶68a、68b、68c出口处氢气的压力数据信号并传送至PLC控制系统80处。

氢管拖车69内的氢气可直接进入到加气机75为车辆加氢，也可进入到膜压机72内增压储存在储氢系统内，进而确保加氢站内设备发生故障时仍可以实现车辆的加氢功能。在卸气管道83内的氢气压力变低时，还可通过膜压机72压缩氢气，通过膜压机72增压后的氢气直接供给加气机76，直到汽车加满氢气。

参照图1和图4，氮气瓶组或回流排70设置有两个，氮气瓶组或回流排70通过针阀或截止阀63由两路汇为一路，氮气瓶组或回流排70出气端的汇为一路上的管路内设置有过滤器61和取样口，取样口的前游设置有电磁阀67；氮气瓶组或回流排70连接有用以为带执行机构气动球阀或针阀28～35提供动力的动力气路，动力气路上依次设置有电磁阀66、单向阀56、减压阀57和压力表48。在启动带执行机构球阀或针阀28～35时，可通过PLC控制系统控制电磁阀66的开启，氮气瓶组或回流排70输出氮气，经过减压阀57的减压，形成符合开启带执行机构球阀或针阀的低压氮气0.6～1MPa，进而打开带执行机构的球阀或针阀28～35。过滤器61能够去除氮气中意外带入的微小颗粒，能够提升氮气纯度，延长带执行机构球阀或针阀28～35的使用寿命，压力变送器40用以监测经由过滤器61后的氮气压力。取样口能够方便工作人员实时对氮气瓶组或回流排中70的氮气进行检测，以确保氮气的使用质量符合要求。压力表48能够显示经过减压后氮气的压力，从而便于工作人员及时获得氮气的压力。氮气瓶组或回流排70连通有用以对卸气管路83和出气管路721进行吹扫的吹扫气路，吹扫气路上各设置有电磁阀64、65和单向阀54、55。吹扫气路与出气管路721连接处为吹扫连接部71，吹扫连接部71位于针阀或截止阀19与针阀或截止阀10之间，吹扫连接部71与针阀或截止阀10之间设置有放空管路，放空管路的另一端与卸气管路83相互连通且连通处位于单向阀49和压力表47之间，放空管路的两端分别设置有针阀或截止阀8、9，且放空管路上连通有高压放空，高压放空为倒钩设置，倒钩设置的高压放空可防止雨水或杂物进入放空管路，堵塞管道，带来安全隐患；高压放空的前端设置有阻火器62，阻火器能够降低发生爆炸火灾的可能性，从而提升高压放空的安全性能。吹扫气路当中的高压氮气用以对加氢站内的管路进行吹扫，进而置换出管道中的氢气，从而使得工作人员在对加氢站内各个系统内的管道进行检修时能够更加安全。电磁阀64、65可控制吹扫气路的自动开启和关闭，自动化程度高，单向阀54、55可减少高压氢气回流到吹扫气路中的可能性，从而减少高压氢气损坏电磁阀64、65和氮气瓶组或回流排70的可能性。放空管路能够将吹扫气路通入至管道内的氮气连通氢气一同通过放空管路末端的高压放空进行放空，进而将加氢站管道内的氢气浓度降低至25%爆炸下限以下。待动火维修完成后，用氢气对管路内的氮气进行置换，将管路中的氮气通过高压放空排出。

参照图1和图4，冷水机组73设置有两个出水口，且每个出水口处各设置有针阀或截止阀23、24，两路出水口汇流在同一出水管路上，出水管路分为两路，一路流向膜压机72并对膜压机进行冷却后流入冷水机组73的进水口，另一路的末端连接有换热器74，换热器74位于加气机75的前游管路用以对压缩后的氢气进行换热冷却，换热器74的出水口与冷水机组的进水口相互连通；出水管路上安装有温度变送器46和流量计78，温度变送器46与PLC控制系统80相互连接，换热器74与加气机75之间设置有温度变送器45，温度变送器与PLC控制系统80信号连接。冷水机组73为膜压机72和换热器74进行冷却，从而使得氢气在对车辆加注时能够安全有效，可使得氢气加注能够持续进行，减少氢气因压缩产生热量对车辆加氢速率的影响。

本申请实施例加氢站顺序控制盘组工艺的实施原理为：通过在加氢站整体管路上安装有多个针阀或截止阀4～27和带执行机构气动球阀或针阀28～35，使得加氢站整个过程皆可通过PLC控制系统80进行控制，提升加氢站自动化程度，降低工作人员的劳动消耗。同时多个针阀或截止阀4-27还可在PLC控制系统信号中断、死机或其他情况发生时，操作人员仍可以使用顺序控制盘组控制设备启停，氢气加注等操作，保证了设备的安全运行的效果。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims

1.加氢站顺序控制盘组工艺，其特征在于：包括用以输入氢气的卸气系统、用以储存氢气的储气系统、用以加压氢气的膜压机（72）、用以加注氢气的加气机（75）、用以计算加氢流量和费用的计量收费系统（77）、用以提供氮气的氮气瓶组或回流排（70）、用以冷却压缩氢气和膜压机（72）的冷水机组（73）以及用以控制加氢站整体运行的PLC控制系统（80），所述卸气系统包括至少一个氢管拖车（69），所述氢管拖车（69）连接有卸气柱（79），所述卸气柱（79）通过卸气管路（83）连接有加气机（75），所述加气机（75）上设置有至少一个用以对燃料电池汽车上车载氢瓶进行氢气加注的加氢枪（76），所述卸气柱（79）还通过管路与所述膜压机（72）相互连通，所述膜压机（72）通过出气管路（721）与所述加气机（75）相互连通，所述储气系统包括氢集气管束（68），所述氢集气管束（68）与所述加气机（75）相互连通，所述氢集气管束（68）与所述膜压机（72）的出气管路（721）相互连通，所述卸气管路（83）和出气管路（721）上安装有多个针阀或截止阀和带执行机构气动球阀或针阀，所述PLC控制系统（80）控制所述带执行机构气动球阀或针阀的开闭；所述氢集气管束（68）分为低中高三级储氢瓶（68a、68b、68c），且每级储氢瓶（68a、68b、68c）的管路上皆安装有带执行机构气动球阀或针阀（33、34、35），且所述PLC控制系统（80）可控制所述带执行机构气动球阀或针阀（33、34、35）的开启和关闭，所述PLC控制系统（80）按不同的加注速率要求，对三级储氢瓶（68a、68b、68c）设定了不同的取气切换速率点供选择；所述氮气瓶组或回流排（70）至少设置有两个，所述氮气瓶组或回流排（70）连接有用以为带执行机构气动球阀或针阀提供动力的动力气路，所述动力气路上依次设置有电磁阀（66）、单向阀（56）、减压阀（57）和压力表（48）；所述氮气瓶组或回流排（70）出气端的管路上设置有过滤器（61）和取样口；所述氮气瓶组或回流排（70）连通有用以对卸气管路（83）和出气管路（721）进行吹扫的吹扫气路，所述吹扫气路上各设置有电磁阀（64、65）和单向阀（54、55）；所述出气管路（721）上连通有循环管路（722），所述循环管路（722）上依次设置有带执行机构气动球阀或针阀（31）和减压阀（58），所述循环管路与所述膜压机（72）的进口端相互连通；所述卸气柱（79）与所述膜压机（72）相互连通的管路上依次设置有针阀或截止阀（14）、带执行机构气动球阀或针阀（29）和过滤器（60），所述循环管路（722）的末端与所述针阀或截止阀（14）的前游相互连通，所述针阀或截止阀（14）与所述带执行机构气动球阀或针阀（29）之间设置有缓冲瓶（81），所述缓冲瓶（81）的进口端设置有针阀或截止阀（15）；所述出气管路（721）设置有针阀或截止阀（19、10、11）、单向阀（52、53）、带执行机构气动球阀或针阀（30），所述针阀或截止阀（19）的末端为取样口，在所述单向阀（52）和针阀或截止阀（11）之间设置有缓冲瓶（82），所述缓冲瓶（82）的前端设置有针阀或截止阀（20）；所述吹扫气路与所述出气管路（721）连接处为吹扫连接部（71），所述吹扫连接部（71）位于针阀或截止阀（19）与所述针阀或截止阀（10）之间，所述吹扫连接部（71）与所述针阀或截止阀（10）之间设置有放空管路，所述放空管路的另一端与所述卸气管路（83）相互连通，所述放空管路上设置有高压放空，所述高压放空为倒钩设置，所述高压放空的前端设置有阻火器（62）；所述冷水机组（73）设置有两个出水口，且每个出水口处各设置有针阀或截止阀（23、24），两路出水口汇流在同一出水管路上，所述出水管路分为两路，一路流向膜压机（72）并对膜压机进行冷却后流入冷水机组（73）的进水口，另一路的末端连接有换热器（74），所述换热器（74）位于加气机（75）的前游用以对压缩后的氢气进行换热冷却，所述换热器（74）的出水口与所述冷水机组的进水口相互连通；所述出水管路上安装有温度变送器（46）和流量计（78），所述温度变送器（46）与所述PLC控制系统（80）相互连接，所述换热器（74）与所述加气机（75）之间设置有温度变送器（45），所述温度变送器与所述PLC控制系统（80）信号连接；所述卸气系统、储气系统、氮气瓶组或回流排（70）的出口管路、出气管路（721）、循环管路（722）上皆设置有用以监控氢气压力并传输至PLC控制系统的压力变送器（36～44）。

2.根据权利要求1所述的加氢站顺序控制盘组工艺，其特征在于：所述卸气柱（79）的出气口通过快速接头（3）与所述卸气管路相互连接，且在卸气管路（83）上设置有针阀或截止阀（5、6、7、16）、过滤器（59）、带执行机构气动球阀或针阀（28）、单向阀（49），其中一个针阀或截止阀（5）的下游为取样口，另一针阀或截止阀（16）的末端为纯化预留。