CN113154248A - 一种加氢站用顺序控制系统、顺序控制方法及加氢站 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种加氢站用顺序控制系统、顺序控制方法及加氢站，包括手阀组、压力变送器组、单向阀组、电动阀组和不锈钢管，手阀组、压力变送器组、单向阀组和电动阀组均通过不锈钢管连接在一起，手阀组包括手阀一、手阀二、手阀三、手阀四、手阀五、手阀六、手阀七、手阀八和手阀九，压力变送器组包括压力变送器一、压力变送器二和压力变送器三，单向阀组包括单向阀一、单向阀二、单向阀三、单向阀四、单向阀五和单向阀六，电动阀组包括电动阀一、电动阀二、电动阀三、电动阀四、电动阀五和电动阀六，进而实现顺序控制充氢或供氢。本发明的有益效果是：既可加注也可以充氢，节省成本，操作简便，提高了加注效率，节省了加注时间。

Description

一种加氢站用顺序控制系统、顺序控制方法及加氢站

技术领域

本发明涉及加氢领域，尤其涉及一种加氢站用顺序控制系统、顺序控制方法及加氢站。

背景技术

目前现有加氢站上的加氢方法是利用压缩机往储氢瓶/罐充氢（不分级），然后加氢机从储氢瓶/罐取气（不分级）给燃料电池车加注氢气，这样加注效率低，加注时间长，且充气和加注共用一路，系统中的自动切断阀采用的是气动阀，气动阀需要仪表气控制，气动阀需借助压缩空气驱动的阀门，需通过电磁阀开关驱动气源来控制气动阀开启状态，气动阀相比电动阀需增加驱动气、电磁阀及相应的管路，成本高，漏点多等缺点，且现有技术中一个系统只能给一个加氢站加注，不同同时给多个加氢站加注，为了解决加氢站加注效率问题，需一种提高加注效率的顺序控制方法。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种加氢站用顺序控制系统、顺序控制方法及加氢站。一种加氢站用顺序控制系统，包括手阀组、压力变送器组、单向阀组、电动阀组和若干不锈钢管，所述手阀组、压力变送器组、单向阀组和电动阀组均通过若干不锈钢管连接在一起，所述手阀组具体包括手阀一、手阀二、手阀三、手阀四、手阀五、手阀六、手阀七、手阀八和手阀九，所述压力变送器组具体包括压力变送器一、压力变送器二和压力变送器三，所述单向阀组具体包括单向阀一、单向阀二、单向阀三、单向阀四、单向阀五和单向阀六，所述电动阀组具体包括电动阀一、电动阀二、电动阀三、电动阀四、电动阀五和电动阀六；电动阀用电动执行器控制阀门，用电驱动，不需要驱动气，电动阀选用防爆电动阀可以适用于防爆的场所；

手阀一一端连接高压储氢装置进出口，另一端分别连接手阀四、手阀七、电动阀四和单向阀一，手阀四另一端连接压力变送器一，所述手阀七另一端连接放空口，所述电动阀四另一端连接连接单向阀四，所述单向阀四另一端连接气体出口，所述单向阀一另一端连接电动阀一，所述电动阀一另一端连接气体进口；

手阀二一端连接中压储氢装置进出口，另一端分别连接手阀五、手阀八、电动阀五和单向阀二，手阀五另一端连接压力变送器二，所述手阀八另一端连接放空口，所述电动阀五另一端连接连接单向阀五，所述单向阀五另一端连接气体出口，所述单向阀二另一端连接电动阀二，所述电动阀二另一端连接气体进口；

手阀三一端连接低压储氢装置进出口，另一端分别连接手阀六、手阀九、电动阀六和单向阀三，手阀六另一端连接压力变送器三，所述手阀九另一端连接放空口，所述电动阀六另一端连接连接单向阀六，所述单向阀六另一端连接气体出口，所述单向阀三另一端连接电动阀三，所述电动阀三另一端连接气体进口。

进一步地，所述加氢站用顺序控制系统还包括管夹和框架，手阀组、压力变送器组、单向阀组、电动阀组和若干不锈钢管形成管路系统，该管路系统以螺栓固定连接的方式通过管夹固定集成于框架。

进一步地，所述框架采用铝合金型材。

进一步地，所述手阀组、压力变送器组、单向阀组和电动阀组与不锈钢管间的连接方式均为高压螺纹连接。

一种加氢站用顺序控制方法，基于上述任一项所述的一种加氢站用顺序控制系统实现，

当压缩机向储氢装置充氢时，手阀一、手阀二和手阀三接口分别与高压储氢装置、中压储氢装置和低压储氢装置连接，手阀一、手阀二和手阀三保持常开状态，压缩机出口与加氢站用顺序控制系统的气体进口连接，首先打开电动阀一，打开手阀一、手阀四、手阀七和单向阀一，其他电动阀处于关闭状态，对高压储氢装置进行充氢，直至压力变送器一检测到高压储氢装置内压力增加至第一设定值时，此时关闭电动阀一，停止向高压储氢装置充氢，然后打开电动阀二，打开手阀二、手阀五、手阀八和单向阀二，其他电动阀处于关闭状态，对中压储氢装置进行充氢，直至压力变送器二检测到中压储氢装置内压力增加至第一设定值时，此时关闭电动阀二，停止向中压储氢装置充氢，然后打开电动阀三，打开手阀三、手阀六、手阀九和单向阀三，其他电动阀处于关闭状态，对中压储氢装置进行充氢，直至压力变送器三检测到低压储氢装置内压力增加至第一设定值时，此时关闭电动阀三，停止向低压储氢装置充氢，完成压缩机向储氢装置充氢过程；

当储氢装置向加氢机供氢时，气体出口与加氢机入口连接，当有车辆加氢时，首先从低压储氢装置取氢，打开电动阀六、手阀三和单向阀六，直至由压力变送器三检测到的低压储氢装置内压力与车载储氢瓶内压力差为第二设定值时，停止从低压储氢装置取氢，关闭电动阀六，然后切换至从中压储氢装置取氢，打开电动阀五、手阀二和单向阀五，直至由压力变送器二检测到的中压储氢装置内压力与车载储氢瓶内压力差为第二设定值时，停止从中压储氢装置取氢，关闭电动阀五，最后切换至从高压储氢装置取氢，打开电动阀四、手阀一和单向阀四，直至由压力变送器一检测到的高压储氢装置内压力与车载储氢瓶内压力差为第二设定值时，停止从高压储氢装置取氢，关闭电动阀四，完成储氢装置向加氢机供氢的过程。

进一步地，当不断有车辆加氢时，高压储氢装置内压力与车载瓶内压力差达到第二设定值，且高压储氢装置内压力小于该第二设定值时，关闭加氢站用顺序控制系统中所有的电动阀，压缩机直接给车辆加注充氢，直至车辆达到所需加注压力时，停止压缩机加注充氢，然后采用压缩机向储氢装置充氢的方法，依次向高压储氢装置、中压储氢装置和低压储氢装置充氢，直到达到停止充氢的条件时，停止充氢。

进一步地，所述第一设定值为45MPa。

进一步地，所述第二设定值为2MPa。

一种加氢站，该加氢站包括上述的一种加氢站用顺序控制系统。

本发明提供的技术方案带来的有益效果是：通过模块化设计，每级系统组成相同，既可加注也可以充氢；节省成本，取消了仪表气管路；操作简便，自动化程度高，高、中、低压储氢装置的工作模式切换由程序自动化控制；设备可靠性和稳定性高；可以大大提高加注效率，在连续加注车辆下节省加注时间。

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是本发明实施例中一种加氢站用顺序控制系统的结构图。

图2是本发明实施例中加氢站用顺序控制系统的立体轴测图A。

图3是本发明实施例中加氢站用顺序控制系统的立体轴测图B。

图4是本发明实施例中加氢站用顺序控制系统的正视图。

附图中标号说明如下：

1、手阀一，2、手阀二，3、手阀三，4、手阀四，5、手阀五，6、手阀六，7、压力变送器一，8、压力变送器二，9、压力变送器三，10手阀七，11、手阀八，12、手阀九，13、单向阀一，14、单向阀二，15、单向阀三，16、电动阀一，17、电动阀二，18、电动阀三，19、电动阀四，20、电动阀五，21、电动阀六，22、单向阀四，23、单向阀五，24、单向阀六，25、不锈钢管，26、管夹，27、框架，28、高压储氢装置进出口，29、中压储氢装置进出口，30、低压储氢装置进出口，31、气体进口，32气体出口。

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。

本发明的实施例提供了一种加氢站用顺序控制系统、顺序控制方法及加氢站。

一种加氢站用顺序控制系统，包括手阀组、压力变送器组、单向阀组、电动阀组和若干不锈钢管25，所述手阀组、压力变送器组、单向阀组和电动阀组均通过若干不锈钢管连接在一起，所述手阀组具体包括手阀一1、手阀二2、手阀三3、手阀四4、手阀五5、手阀六6、手阀七10、手阀八11和手阀九12，所述压力变送器组具体包括压力变送器一7、压力变送器二8和压力变送器三9，所述单向阀组具体包括单向阀一13、单向阀二14、单向阀三15、单向阀四22、单向阀五23和单向阀六24，所述电动阀组具体包括电动阀一16、电动阀二17、电动阀三18、电动阀四19、电动阀五20和电动阀六21；

手阀一1一端连接高压储氢装置进出口28，另一端分别连接手阀四4、手阀七10、电动阀四19和单向阀一13，手阀四4另一端连接压力变送器一7，所述手阀七10另一端连接放空口，所述电动阀四19另一端连接连接单向阀四22，所述单向阀四22另一端连接气体出口32，所述单向阀一13另一端连接电动阀一16，所述电动阀一16另一端连接气体进口31；

手阀二2一端连接中压储氢装置进出口29，另一端分别连接手阀五5、手阀八11、电动阀五20和单向阀二14，手阀五5另一端连接压力变送器二8，所述手阀八11另一端连接放空口，所述电动阀五20另一端连接连接单向阀五23，所述单向阀五23另一端连接气体出口32，所述单向阀二14另一端连接电动阀二17，所述电动阀二17另一端连接气体进口31；

手阀三3一端连接低压储氢装置进出口30，另一端分别连接手阀六6、手阀九12、电动阀六21和单向阀三15，手阀六6另一端连接压力变送器三9，所述手阀九12另一端连接放空口，所述电动阀六21另一端连接连接单向阀六24，所述单向阀六24另一端连接气体出口32，所述单向阀三15另一端连接电动阀三18，所述电动阀三18另一端连接气体进口31。

该加氢站用顺序控制系统还包括管夹26和框架27，手阀组、压力变送器组、单向阀组、电动阀组和不锈钢管25形成管路系统，该管路系统以螺栓固定连接的方式通过管夹26固定集成于框架27。所述框架27采用铝合金型材。

所述手阀组、压力变送器组、单向阀组和电动阀组与不锈钢管间的连接方式均为高压螺纹连接。

一种加氢站用顺序控制方法，基于上述的一种加氢站用顺序控制系统实现，当压缩机向储氢装置充氢时，手阀一1、手阀二2和手阀三3接口分别与高压储氢装置、中压储氢装置和低压储氢装置连接，手阀一1、手阀二2和手阀三3保持常开状态，压缩机出口与加氢站用顺序控制系统的气体进口31连接，首先打开电动阀一16，打开手阀一1、手阀四4、手阀七10和单向阀一13，其他电动阀处于关闭状态，对高压储氢装置进行充氢，直至压力变送器一7检测到高压储氢装置内压力增加至45MPa时，此时关闭电动阀一16，停止向高压储氢装置充氢，然后打开电动阀二17，打开手阀二2、手阀五5、手阀八11和单向阀二14，其他电动阀处于关闭状态，对中压储氢装置进行充氢，直至压力变送器二8检测到中压储氢装置内压力增加至45MPa时，此时关闭电动阀二17，停止向中压储氢装置充氢，然后打开电动阀三18，打开手阀三3、手阀六6、手阀九12和单向阀三15，其他电动阀处于关闭状态，对低压储氢装置进行充氢，直至压力变送器三9检测到低压储氢装置内压力增加至45MPa时，此时关闭电动阀三18，停止向低压储氢装置充氢，完成压缩机向储氢装置充氢过程；

当储氢装置向加氢机供氢时，气体出口32与加氢机入口连接，当有车辆加氢时，首先从低压储氢装置取氢，打开电动阀六21、手阀三3和单向阀六24，直至由压力变送器三9检测到的低压储氢装置内压力与车载储氢瓶内压力差为2MPa时，停止从低压储氢装置取氢，关闭电动阀六21，然后切换至从中压储氢装置取氢，打开电动阀五20、手阀二2和单向阀五23，直至由压力变送器二9检测到的中压储氢装置内压力与车载储氢瓶内压力差为2MPa时，停止从中压储氢装置取氢，关闭电动阀五20，最后切换至从高压储氢装置取氢，打开电动阀四19、手阀一1和单向阀四22，直至由压力变送器一7检测到的高压储氢装置内压力与车载储氢瓶内压力差为2MPa时，停止从高压储氢装置取氢，关闭电动阀四19，完成储氢装置向加氢机供氢的过程。

当不断有车辆加氢时，高压储氢装置内压力与车载瓶内压力差达到2MPa，且高压储氢装置内压力小于2MPa时，关闭加氢站用顺序控制系统中所有的电动阀，压缩机直接给车辆加注充氢，直至车辆达到所需加注压力时，停止压缩机加注充氢，然后采用压缩机向储氢装置充氢的方法，依次向高压储氢装置、中压储氢装置和低压储氢装置充氢，直到达到停止充氢的条件时，停止充氢。储氢装置为储氢瓶或储氢罐。

一种加氢站，上述的一种加氢站用顺序控制系统。

通过设定的顺序控制系统，连锁压力变送器和电动阀的开关来自动实现高、中、低分级充气和加注，通过加注极大地提高了储氢装置的使用率和加注效率；采用电动阀，无需仪表气控制，取消了仪表气管路，只需电信号来控制自动切断阀开关，节省了成本，也更加方便。

本发明提供的技术方案带来的有益效果是：通过模块化设计，每级系统组成相同，既可加注也可以充氢；节省成本，取消了仪表气管路；操作简便，自动化程度高，高、中、低压储氢装置的工作模式切换由程序自动化控制；设备可靠性和稳定性高；可以提供加注效率，在连续加注车辆下节省加注时间。

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 (9)

1.一种加氢站用顺序控制系统，其特征在于：包括手阀组、压力变送器组、单向阀组、电动阀组和若干不锈钢管（25），所述手阀组、压力变送器组、单向阀组和电动阀组均通过若干不锈钢管连接在一起，所述手阀组具体包括手阀一（1）、手阀二（2）、手阀三（3）、手阀四（4）、手阀五（5）、手阀六（6）、手阀七（10）、手阀八（11）和手阀九（12），所述压力变送器组具体包括压力变送器一（7）、压力变送器二（8）和压力变送器三（9），所述单向阀组具体包括单向阀一（13）、单向阀二（14）、单向阀三（15）、单向阀四（22）、单向阀五（23）和单向阀六（24），所述电动阀组具体包括电动阀一（16）、电动阀二（17）、电动阀三（18）、电动阀四（19）、电动阀五（20）和电动阀六（21）；

手阀一（1）一端连接高压储氢装置进出口（28），另一端分别连接手阀四（4）、手阀七（10）、电动阀四（19）和单向阀一（13），手阀四（4）另一端连接压力变送器一（7），所述手阀七（10）另一端连接放空口，所述电动阀四（19）另一端连接连接单向阀四（22），所述单向阀四（22）另一端连接气体出口（32），所述单向阀一（13）另一端连接电动阀一（16），所述电动阀一（16）另一端连接气体进口（31）；

手阀二（2）一端连接中压储氢装置进出口（29），另一端分别连接手阀五（5）、手阀八（11）、电动阀五（20）和单向阀二（14），手阀五（5）另一端连接压力变送器二（8），所述手阀八（11）另一端连接放空口，所述电动阀五（20）另一端连接连接单向阀五（23），所述单向阀五（23）另一端连接气体出口（32），所述单向阀二（14）另一端连接电动阀二（17），所述电动阀二（17）另一端连接气体进口（31）；

手阀三（3）一端连接低压储氢装置进出口（30），另一端分别连接手阀六（6）、手阀九（12）、电动阀六（21）和单向阀三（15），手阀六（6）另一端连接压力变送器三（9），所述手阀九（12）另一端连接放空口，所述电动阀六（21）另一端连接连接单向阀六（24），所述单向阀六（24）另一端连接气体出口（32），所述单向阀三（15）另一端连接电动阀三（18），所述电动阀三（18）另一端连接气体进口（31）。

2.如权利要求1所述的一种加氢站用顺序控制系统，其特征在于：还包括管夹（26）和框架（27），手阀组、压力变送器组、单向阀组、电动阀组和若干不锈钢管（25）形成管路系统，该管路系统以螺栓固定连接的方式通过管夹（26）固定集成于框架（27）。

3.如权利要求2所述的一种加氢站用顺序控制系统，其特征在于：所述框架（27）采用铝合金型材。

4.如权利要求1所述的一种加氢站用顺序控制系统，其特征在于：所述手阀组、压力变送器组、单向阀组和电动阀组与不锈钢管间的连接方式均为高压螺纹连接。

5.一种加氢站用顺序控制方法，基于如权利要求1-4任一项所述的一种加氢站用顺序控制系统实现，其特征在于：

当压缩机向储氢装置充氢时，手阀一（1）、手阀二（2）和手阀三（3）接口分别与高压储氢装置、中压储氢装置和低压储氢装置连接，手阀一（1）、手阀二（2）和手阀三（3）保持常开状态，压缩机出口与加氢站用顺序控制系统的气体进口（28）连接，首先打开电动阀一（16），打开手阀一（1）、手阀四（4）、手阀七（10）和单向阀一（13），其他电动阀处于关闭状态，对高压储氢装置进行充氢，直至压力变送器一（7）检测到高压储氢装置内压力增加至第一设定值时，此时关闭电动阀一（16），停止向高压储氢装置充氢，然后打开电动阀二（17），打开手阀二（2）、手阀五（5）、手阀八（11）和单向阀二（14），其他电动阀处于关闭状态，对中压储氢装置进行充氢，直至压力变送器二（8）检测到中压储氢装置内压力增加至第一设定值时，此时关闭电动阀二（17），停止向中压储氢装置充氢，然后打开电动阀三（18），打开手阀三（3）、手阀六（6）、手阀九（12）和单向阀三（15），其他电动阀处于关闭状态，对中压储氢装置进行充氢，直至压力变送器三（9）检测到低压储氢装置内压力增加至第一设定值时，此时关闭电动阀三（18），停止向低压储氢装置充氢，完成压缩机向储氢装置充氢过程；

当储氢装置向加氢机供氢时，气体出口（32）与加氢机入口连接，当有车辆加氢时，首先从低压储氢装置取氢，打开电动阀六（21）、手阀三（3）和单向阀六（24），直至由压力变送器三（9）检测到的低压储氢装置内压力与车载储氢瓶内压力差为第二设定值时，停止从低压储氢装置取氢，关闭电动阀六（21），然后切换至从中压储氢装置取氢，打开电动阀五（20）、手阀二（2）和单向阀五（23），直至由压力变送器二（9）检测到的中压储氢装置内压力与车载储氢瓶内压力差为第二设定值时，停止从中压储氢装置取氢，关闭电动阀五（20），最后切换至从高压储氢装置取氢，打开电动阀四（19）、手阀一（1）和单向阀四（22），直至由压力变送器一（7）检测到的高压储氢装置内压力与车载储氢瓶内压力差为第二设定值时，停止从高压储氢装置取氢，关闭电动阀四（19），完成储氢装置向加氢机供氢的过程。

6.如权利要求5所述的一种加氢站用顺序控制方法，其特征在于：当不断有车辆加氢时，高压储氢装置内压力与车载瓶内压力差达到第二设定值，且高压储氢装置内压力小于该第二设定值时，关闭加氢站用顺序控制系统中所有的电动阀，压缩机直接给车辆加注充氢，直至车辆达到所需加注压力时，停止压缩机加注充氢，然后采用压缩机向储氢装置充氢的方法，依次向高压储氢装置、中压储氢装置和低压储氢装置充氢，直到达到停止充氢的条件时，停止充氢。

7.如权利要求5所述的一种加氢站用顺序控制方法，其特征在于：所述第一设定值为45MPa。

8.如权利要求5或6所述的一种加氢站用顺序控制方法，其特征在于：所述第二设定值为2MPa。

9.一种加氢站，其特征在于：该加氢站包括如权利要求1-4任一项所述的一种加氢站用顺序控制系统。

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