CN113252591A - 一种应用于氢气分配站的检测系统及检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种应用于氢气分配站的检测系统及检测方法，涉及氢气检测领域。一种应用于氢气分配站的检测系统，包括氢气分离装置、氢气收集装置、尾气收集装置、光腔衰荡光谱仪和上位机，氢气分离装置具有颗粒采样腔室。在本发明中，利用氢气分离装置分离出氢气，通过氢气收集装置收集经分离后的氢气，尾气收集装置收集氢气分离装置内的尾气，颗粒采样腔室采集颗粒物质。上位机根据收集氢气的质量和通入氢气分离装置的气体总量计算氢气浓度，并通过红外光谱识别出尾气的种类和颗粒物质。如此，实现既能检测出氢气源的氢气浓度，又能识别出该氢气源中掺杂的气体种类和颗粒物质，从而实现辨识该氢气源中存在的杂质，进而合理地分配到相应的需求端。
Description
技术领域
本发明涉及氢气检测领域，尤其涉及一种应用于氢气分配站的检测系统及检测方法。
背景技术
氢气分配站，又叫氢气站，用于将不同来源的氢气分配到不同的需求行业中。制氢行业中，制备氢气的方式多种，常见的工业制作法有水煤气法、电解水和电解饱和食盐水等。由于不同的氢气制备方法，会产生不同的附带物，虽然制氢厂会进行过滤提纯才输送到氢气分配站，但仍会掺杂有一定量的副产物或者运输过程产生的颗粒物，如水煤气法会掺杂有一氧化氮副产物，电解饱和食盐水会掺杂氯气副产物，运输过程产生的颗粒物如灰尘、管道或输送瓶内的漆粉等颗粒物。
而现有的氢气分配站普遍会以氢气浓度作为主要指标，通过氢气浓度检测器检测出氢气浓度，只要氢气浓度满足即可，并不在意氢气源中的杂质。但在不同行业中，氢气源中的杂质也是会产生较大的影响。如若将掺杂有副产物为一氧化碳的氢气源输输送到需求端中进行燃烧产生热能，是不会产生太大影响，但若将夹杂有副产物为氯气的氢气源输送到需求端中进行燃烧产生热能，则会使氯气燃烧后回归到大气，造成污染环境，产生不利影响。如此可见，氢气分配站是有必要辨识氢气源中存在的杂质，进而合理地分配到相应的需求端，以减小氢气源杂质产生的不利影响。
发明内容
本发明的目的在于提出一种应用于氢气分配站的检测系统及检测方法，以解决现有氢气分配站没有检测系统辨识氢气源中存在的杂质的问题，利于氢气分配站合理地将氢气分配到相应的需求端，以减小氢气源杂质产生的不利影响。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：一种应用于氢气分配站的检测系统，其特征在于：包括氢气分离装置、氢气收集装置、尾气收集装置、光腔衰荡光谱仪和上位机；
所述氢气分离装置具有流量计、总开关阀、第一开关阀、第二开关阀、颗粒采样腔室、氢气分离膜管和加热套管；
所述流量计和所述总开关阀分别设置在所述氢气分离装置的输入端，所述流量计与所述上位机信号连接；
所述颗粒采样腔室内设有可拆卸的滤网，所述滤网将所述颗粒采样腔室分隔出第一腔室和第二腔室；
所述加热套管设有氢气排出口，所述第一开关阀设置在所述氢气排出口；
所述第二腔室设有尾气排出口，所述第二开关阀设置在所述尾气排出口；
所述氢气分离装置的进气端连通至所述第一腔室，所述氢气分离膜管连通至所述第二腔室；所述加热套管完整地套设在氢气分离膜管的外周，所述氢气排出口连通至所述氢气收集装置的进气端；所述尾气排出口连通至所述尾气收集装置的进气端；
所述氢气分离膜管用于选择性地分离出氢气；
所述加热套管用于加热所述氢气分离膜管；
所述氢气收集装置与所述上位机信号连接，用于抽出所述加热套管内的气体，并用于计算出收集到的氢气的质量，且发送到上位机；
所述尾气收集装置用于抽出所述颗粒采样腔室和所述氢气分离膜管的气体；
所述光腔衰荡光谱仪用于识别出尾气的气体种类和粘附在所述滤网上的颗粒，并将识别结果发送到所述上位机；
所述上位机用于接收所述光腔衰荡光谱仪发出的识别结果和接收所述氢气收集装置发出的氢气重量，并根据所述流量计获取输入所述氢气分离装置的气体总量；
所述上位机还用于根据气体总量和氢气重量计算出氢气的浓度。
进一步，所述氢气收集装置的输入端设有第一动力泵，所述第一动力泵用于将所述加热套管内的气体定向地泵进所述氢气收集装置中。
进一步，所述尾气收集装置的输入端设有第二动力泵，所述第二动力泵用于将所述颗粒采样腔室和所述氢气分离膜管内的气体定向地泵进所述尾气收集装置中。
进一步，所述颗粒采样腔室由第一壳体和第二壳体组成，所述第一壳体与所述第二壳体可拆卸连接，所述滤网夹设在所述第一壳体与所述第二壳体之间。
进一步，所述总开关阀、所述第一开关阀和所述第二开关阀分别与所述上位机信号连接。
本发明还提供一种应用于氢气分配站的检测方法，应用在上述的一种应用于氢气分配站的检测系统中，包括以下步骤：
步骤S1：关闭总开关阀，打开第一开关阀和第二开关阀，氢气收集装置抽空所述加热套管内的气体，同时所述尾气收集装置抽空所述颗粒采样腔室和所述氢气分离膜管内的空气；
步骤S2：关闭第一开关阀和第二开关阀，启动所述加热套管对所述氢气分离膜管进行预热；
步骤S3：打开总开关阀向所述颗粒采样腔室通入一定量的待测氢气源，同时打开第一开关阀，所述氢气收集装置抽取所述加热套管内经所述氢气分离膜管分离后的氢气；
步骤S4：关闭总开关阀和第一开关阀，所述上位机根据所述流量计获取输入所述氢气分离装置的气体总量，所述氢气收集装置计算收集到的氢气的质量，并发送到所述上位机；
步骤S5：所述上位机根据气体总量和氢气的质量计算出氢气浓度；
步骤S6：打开所述第二开关阀，所述尾气收集装置抽出所述颗粒采样腔室和所述氢气分离膜管的气体；
步骤S7：打开所述颗粒采样腔室，取出所述滤网；
步骤S8：所述光腔衰荡光谱仪识别出尾气的气体种类和粘附在所述滤网上的颗粒，并将识别结果发送到所述上位机，所述上位机存储所述识别结果。
进一步，所述上位机根据气体总量和氢气的质量计算出氢气浓度时，引入氢气分离装置对应温度下的氢气分离效率补偿氢气分离损失量。
进一步，所述氢气分离效率通过以下步骤获取：
步骤A1：关闭总开关阀，打开第一开关阀和第二开关阀，氢气收集装置抽空所述加热套管内的气体，同时所述尾气收集装置抽空所述颗粒采样腔室和所述氢气分离膜管内的空气；
步骤A2：关闭第一开关阀和第二开关阀，启动所述加热套管对所述氢气分离膜管预热至指定温度；
步骤A3：打开总开关阀向所述颗粒采样腔室通入指定量的纯氢，同时打开第一开关阀，所述氢气收集装置抽取所述加热套管内经所述氢气分离膜管分离后的氢气；
步骤A4：关闭总开关阀和第一开关阀，所述氢气收集装置计算收集到的氢气的质量，并发送到所述上位机；
步骤A5：所述上位机根据所述氢气收集装置计算收集到的氢气的质量和通入已知量的纯氢计算出氢气分离效率。
上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：
1、既能检测出氢气源的氢气浓度，又能识别出该氢气源中掺杂的气体种类和颗粒物质，从而实现辨识该氢气源中存在的杂质，进而合理地分配到相应的需求端，以减小氢气源杂质产生的不利影响。相对于直接利用光腔衰荡光谱仪识别氢气源的技术方案，本技术方案先通过分离出氢气源中的氢气，使杂质气体集中在尾气中进行识别检测，利于光腔衰荡光谱仪辨识出氢气源中各种杂质气体，可有效解决氢气源因氢气浓度过大导致光腔衰荡光谱仪难以辨识出各种杂质气体。
2、通入的氢气源先在颗粒采样腔室被滤网过滤，实现颗粒采样的同时避免颗粒进入到氢气分离膜管对氢气分离膜管造成损害，以延长氢气分离膜管的使用寿命。
3、氢气收集装置采用抽取的方式采集氢气，使加热套管能一直处于低浓度阶级，促使氢气分离膜管分离出在加热套管内析出氢气，进而提高氢气分离效率。且利于提高氢气收集量，从而确保氢气浓度的准确性。
4、尾气收集装置也采用抽取的方式采集尾气，实现完整地收集到掺杂在氢气中的其他气体，利于全面地识别出掺杂在氢气中的所有气体成分，进而利于氢气分配站合理地分配到相应的需求端，减少杂质产生的不利影响。
附图说明
图1是本发明其中一个实施例的氢气分离装置与氢气收集装置和尾气收集装置的连接示意图。
附图中：100-氢气分离装置、110-总开关阀、120-第一开关阀、130-第二开关阀、140-颗粒采样腔室、141-滤网、142-第一腔室、143-第二腔室、144-尾气排出口、145-第一壳体、146-第二壳体、150-氢气分离膜管、160-加热套管、161-氢气排出口、200-氢气收集装置、210-第一动力泵、300-尾气收集装置、310-第二动力泵。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征，用于区别描述特征，无顺序之分，无轻重之分。
下面结合图1，描述本发明实施例的一种应用于氢气分配站的检测系统，包括氢气分离装置100、氢气收集装置200、尾气收集装置300、光腔衰荡光谱仪和上位机。所述氢气分离装置100具有流量计（图中未画出）、总开关阀110、第一开关阀120、第二开关阀130、颗粒采样腔室140、氢气分离膜管150和加热套管160。所述流量计和所述总开关阀110分别设置在所述氢气分离装置100的输入端，所述流量计与所述上位机信号连接。具体地，流量计通过PLC或单片机等下位机与上位机信号连接，利用PLC或单片机等下位机读取流量计的状态数据，并将流量计的状态数据传输到上位机，实现上位机获取流量计的数值，计算出通过氢气分离装置100的气体总量。所述颗粒采样腔室140内设有可拆卸的滤网141，所述滤网141将所述颗粒采样腔室140分隔出第一腔室142和第二腔室143。所述加热套管160设有氢气排出口161，所述第一开关阀120设置在所述氢气排出口161。所述第二腔室143设有尾气排出口144，所述第二开关阀130设置在所述尾气排出口144。所述氢气分离装置100的进气端连通至所述第一腔室142，所述氢气分离膜管150连通至所述第二腔室143。所述加热套管160完整地套设在氢气分离膜管150的外周，所述氢气排出口161连通至所述氢气收集装置200的进气端。所述尾气排出口144连通至所述尾气收集装置300的进气端。所述氢气分离膜管150用于选择性地分离出氢气。具体地，所述氢气分离膜管150膜管可以是纯钯膜膜管、钯合金膜管、钯复合膜管中任一种。所述加热套管160用于加热所述氢气分离膜管150。具体地，所述加热套管160通过PLC或单片机等下位机与所述上位机信号连接，使上位机能采集并控制到加热套管的加热温度。所述氢气收集装置200通过PLC或单片机等下位机与所述上位机信号连接，用于抽出所述加热套管160内的气体，并用于计算出收集到的氢气的质量，且发送到上位机。具体地，本发明的一个实施例，所述氢气收集装置200包括收集罐和称重设备，收集罐为一个固定容量的容器，称重设备根据收集罐收集氢气前后的重量变换既能获取出收集到氢气的质量，并将得到的结果发送到上位机。所述尾气收集装置300用于抽出所述颗粒采样腔室140和所述氢气分离膜管150的气体。所述光腔衰荡光谱仪用于识别出尾气的气体种类和粘附在所述滤网141上的颗粒，并将识别结果发送到所述上位机。所述上位机用于接收所述光腔衰荡光谱仪发出的识别结果和接收所述氢气收集装置200发出的氢气重量，并根据所述流量计获取输入所述氢气分离装置100的气体总量。所述上位机还用于根据气体总量和氢气重量计算出氢气的浓度。
具体地，本发明的一个实施例，待测氢气源与氢气分离装置100的输入端相接后，首先关闭总开关阀110，并打开第一开关阀120和第二开关阀130，氢气收集装置200抽空加热套管160内的气体，同时尾气收集装置300抽空颗粒采样腔室140和氢气分离膜管150内的空气。接着，关闭第一开关阀120和第二开关阀130，启动加热套管160对氢气分离膜管150进行预热。然后，打开总开关阀110向颗粒采样腔室140通入一定量的待测氢气源，同时打开第一开关阀120，氢气收集装置200抽取加热套管160内经氢气分离膜管150分离后的氢气。氢气分离并收集完毕后，关闭总开关阀110和第一开关阀120，上位机根据流量计获取输入氢气分离装置100的气体总量，氢气收集装置200计算收集到的氢气的质量，并发送到上位机。接着，上位机根据气体总量和氢气的质量计算出氢气浓度。然后，打开第二开关阀130，尾气收集装置300抽出颗粒采样腔室140和氢气分离膜管150的气体，实现对氢气分离装置100内的尾气进行采集回收。接着，打开颗粒采样腔室140，取出滤网141，从而获取到颗粒样本。最后利用光腔衰荡光谱仪识别出尾气的气体种类和粘附在滤网141上的颗粒，并将识别结果发送到上位机，上位机存储识别结果。
在本发明提供的一种应用于氢气分配站的检测系统，既能检测出氢气源的氢气浓度，又能识别出该氢气源中掺杂的气体种类和颗粒物质，从而实现辨识该氢气源中存在的杂质，进而合理地分配到相应的需求端，以减小氢气源杂质产生的不利影响。相对于直接利用光腔衰荡光谱仪识别氢气源的技术方案，本技术方案先通过分离出氢气源中的氢气，使杂质气体集中在尾气中进行识别检测，利于光腔衰荡光谱仪辨识出氢气源中各种杂质气体，可有效解决氢气源因氢气浓度过大导致光腔衰荡光谱仪难以辨识出各种杂质气体。
通入的氢气源先在颗粒采样腔室140被滤网141过滤，实现颗粒采样的同时避免颗粒进入到氢气分离膜管150对氢气分离膜管150造成损害，以延长氢气分离膜管150的使用寿命。
氢气收集装置200采用抽取的方式采集氢气，使加热套管160能一直处于低浓度阶级，促使氢气分离膜管150分离出在加热套管160内析出氢气，进而提高氢气分离效率。且利于提高氢气收集量，从而确保氢气浓度的准确性。
尾气收集装置300也采用抽取的方式采集尾气，实现完整地收集到掺杂在氢气中的其他气体，利于全面地识别出掺杂在氢气中的所有气体成分，进而利于氢气分配站合理地分配到相应的需求端，减少杂质产生的不利影响。
具体地，所述氢气收集装置200的输入端设有第一动力泵210，所述第一动力泵210用于将所述加热套管160内的气体定向地泵进所述氢气收集装置200中。由于氢气分离膜管150分离氢气是扩散机制，如此，收集氢气时，打开第一动力泵210，实现定向地将加热套管160内的氢气泵入氢气收集装置200中，使加热套管160一直处于低浓度阶级，促使氢气分离膜管150分离出在加热套管160内析出氢气，进而提高氢气分离效率。且利于提高氢气收集量，从而确保氢气浓度的准确性。
进一步，所述尾气收集装置300的输入端设有第二动力泵310，所述第二动力泵310用于将所述颗粒采样腔室140和所述氢气分离膜管150内的气体定向地泵进所述尾气收集装置300中。如此，当需要回收尾气时，打开第二动力泵310，使颗粒采样腔室140和氢气分离膜管150内的气体定向的输入尾气收集装置300中，从而实现完整地收集到掺杂在氢气中的其他气体，利于全面地识别出掺杂在氢气中的所有气体成分，进而利于氢气分配站合理地分配到相应的需求端，减少杂质产生的不利影响。
值得说明的是，所述颗粒采样腔室140由第一壳体145和第二壳体146组成，所述第一壳体145与所述第二壳体146可拆卸连接，所述滤网141夹设在所述第一壳体145与所述第二壳体146之间。具体地，第一壳体145与第二壳体146采用卡扣连接或螺纹连接的方式进行对接，实现可拆卸连接，拆装方便，利于打开颗粒采样腔室140取出滤网141。进一步，在第一壳体145与第二壳体146对接时夹住滤网141，实现滤网141夹设在第一壳体145与第二壳体146之间，进而实现滤网141将颗粒采样腔室140分割出第一腔室142和第二腔室143，无需其他固定件即可固定滤网141，拆装方便。
优选地，所述总开关阀110、所述第一开关阀120和所述第二开关阀130分别与所述上位机信号连接。具体地，在本实施例中，总开关阀110、第一开关阀120和第二开关阀130分别为电子阀。总开关阀110、第一开关阀120和第二开关阀130通过PLC或单片机等下位机与上位机信号连接，上位机发出的控制命令首先给PLC或单片机等下位机，PLC或单片机等下位机再根据此控制命令解释成相应时序信号直接控制相应的总开关阀110、第一开关阀120和第二开关阀130。如此，通过将总开关阀110、第一开关阀120和第二开关阀130开关通过与上位机信号连接，使上位机能控制总开关阀110、第一开关阀120和第二开关阀130进行开关，实现自动化控制，操作方便。
本发明还提供一种应用于氢气分配站的检测方法，应用在上述任一实施例的一种应用于氢气分配站的检测系统中，包括以下步骤：
步骤S1：关闭总开关阀110，打开第一开关阀120和第二开关阀130，氢气收集装置200抽空所述加热套管160内的气体，同时所述尾气收集装置300抽空所述颗粒采样腔室140和所述氢气分离膜管150内的空气。实现抽空氢气分离装置100内的气体，以确保检测的精度。其中，值得说明的是，氢气收集装置200与尾气收集装置300同时抽动氢气分离装置100的内部气体，使氢气分离膜管150内外的气压同步下降，避免氢气分离膜管150内外产生过大的压力差而损坏，延长氢气分离膜管150的使用寿命。
步骤S2：关闭第一开关阀120和第二开关阀130，启动所述加热套管160对所述氢气分离膜管150进行预热。实现提高氢气分离膜管150分离氢气的性能。具体地，所述加热套管160的加热温度为350-400℃。
步骤S3：打开总开关阀110向所述颗粒采样腔室140通入一定量的待测氢气源，同时打开第一开关阀120，所述氢气收集装置200抽取所述加热套管160内经所述氢气分离膜管150分离后的氢气。实现收集加热套管160内经氢气分离膜管150分离的氢气。其中，值得说明的是，氢气收集装置200采用抽取的方式采集氢气，使加热套管160一直处于低浓度阶级，促使氢气分离膜管150分离出在加热套管160内析出氢气，进而提高氢气分离效率。且利于提高氢气收集量，从而确保氢气浓度的准确性。
步骤S4：关闭总开关阀110和第一开关阀120，所述上位机根据所述流量计获取输入所述氢气分离装置100的气体总量，所述氢气收集装置200计算收集到的氢气的质量，并发送到所述上位机。
步骤S5：所述上位机根据气体总量和氢气的质量计算出氢气浓度。实现检测出待测氢气源的氢气浓度。
步骤S6：打开所述第二开关阀130，所述尾气收集装置300抽出所述颗粒采样腔室140和所述氢气分离膜管150的气体。实现对氢气分离装置100内的尾气进行采集回收。
步骤S7：打开所述颗粒采样腔室140，取出所述滤网141。从而获取到颗粒样本。
步骤S8：所述光腔衰荡光谱仪识别出尾气的气体种类和粘附在所述滤网141上的颗粒，并将识别结果发送到所述上位机，所述上位机存储所述识别结果。实现辨识出氢气源中的杂质。
通过上述步骤S1-S8，既实现检测出氢气源的氢气浓度，又能识别出该氢气源中掺杂的气体种类和颗粒物质，从而实现辨识该氢气源中存在的杂质，进而合理地分配到相应的需求端，以减小氢气源杂质产生的不利影响。相对于直接利用光腔衰荡光谱仪识别氢气源的技术方案，本技术方案先通过分离出氢气源中的氢气，使杂质气体集中在尾气中进行识别检测，利于光腔衰荡光谱仪辨识出氢气源中各种杂质气体，可有效解决氢气源因氢气浓度过大导致光腔衰荡光谱仪难以辨识出各种杂质气体。
步骤S1中，抽空氢气分离装置100内的气体以确保检测的精度时，氢气收集装置200与尾气收集装置300同时抽动氢气分离装置100的内部气体，使氢气分离膜管150内外的气压同步下降，避免氢气分离膜管150内外产生过大的压力差而损坏，延长氢气分离膜管150的使用寿命。
通入的氢气源先在颗粒采样腔室140被滤网141过滤，实现颗粒采样的同时避免颗粒进入到氢气分离膜管150对氢气分离膜管150造成损害，以延长氢气分离膜管150的使用寿命。
氢气收集装置200采用抽取的方式采集氢气，使加热套管160能一直处于低浓度阶级，促使氢气分离膜管150分离出在加热套管160内析出氢气，进而提高氢气分离效率。且利于提高氢气收集量，从而确保氢气浓度的准确性。
尾气收集装置300也采用抽取的方式采集尾气，实现完整地收集到掺杂在氢气中的其他气体，利于全面地识别出掺杂在氢气中的所有气体成分，进而利于氢气分配站合理地分配到相应的需求端，减少杂质产生的不利影响。
本发明的优选实施例，所述上位机根据气体总量和氢气的质量计算出氢气浓度时，引入氢气分离装置100对应温度下的氢气分离效率补偿氢气分离损失量。由于氢气分离不能实现百分百分离，会存有一定量的氢气损失，因此，本实施例通过氢气分离效率补偿氢气分离损失量，进而提高氢气浓度检测的准确性。具体地，上位机将收集装置得到的氢气质量（mg）除以氢气分离效率，得到总的氢气质量（mg），然后将总的氢气质量（mg）除以气体总量（m3），从而计算得到氢气浓度（mg/m3）。
具体地，所述氢气分离效率通过以下步骤获取：
步骤A1：关闭总开关阀110，打开第一开关阀120和第二开关阀130，氢气收集装置200抽空所述加热套管160内的气体，同时所述尾气收集装置300抽空所述颗粒采样腔室140和所述氢气分离膜管150内的空气。
步骤A2：关闭第一开关阀120和第二开关阀130，启动所述加热套管160对所述氢气分离膜管150预热至指定温度。
步骤A3：打开总开关阀110向所述颗粒采样腔室140通入指定量的纯氢，同时打开第一开关阀120，所述氢气收集装置200抽取所述加热套管160内经所述氢气分离膜管150分离后的氢气。
步骤A4：关闭总开关阀110和第一开关阀120，所述氢气收集装置200计算收集到的氢气的质量，并发送到所述上位机。
步骤A5：所述上位机根据所述氢气收集装置200计算收集到的氢气的质量和通入已知量的纯氢计算出氢气分离效率。具体地，上位机将经分离后的氢气质量除以纯氢的通入量即可得到氢气分离效率。
如此，通过上述步骤A1-A5，得到指定温度下氢气分离装置100的氢气分离效率。值得说明的是，由于温度是影响氢气分离装置100的重要因素，因此可进行多次试验，得到加热套管160加热不同温度下的氢气分离效率，上位机存储不同温度下的氢气分离效率。如此，当上位机因计算氢气浓度而取用氢气分离效率时，根据氢气分离过程中的温度，取用对应温度下的氢气分离效率，实现一一对应，以提高氢气浓度的准确性。
根据本发明实施例的一种应用于氢气分配站的检测系统及检测方法的其他构成等以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。
在本说明书的描述中，参考术语“实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.一种应用于氢气分配站的检测系统，其特征在于：包括氢气分离装置、氢气收集装置、尾气收集装置、光腔衰荡光谱仪和上位机；
所述氢气分离装置具有流量计、总开关阀、第一开关阀、第二开关阀、颗粒采样腔室、氢气分离膜管和加热套管；
所述流量计和所述总开关阀分别设置在所述氢气分离装置的输入端，所述流量计与所述上位机信号连接；
所述颗粒采样腔室内设有可拆卸的滤网，所述滤网将所述颗粒采样腔室分隔出第一腔室和第二腔室；
所述加热套管设有氢气排出口，所述第一开关阀设置在所述氢气排出口；
所述第二腔室设有尾气排出口，所述第二开关阀设置在所述尾气排出口；
所述氢气分离装置的进气端连通至所述第一腔室，所述氢气分离膜管连通至所述第二腔室；所述加热套管完整地套设在氢气分离膜管的外周，所述氢气排出口连通至所述氢气收集装置的进气端；所述尾气排出口连通至所述尾气收集装置的进气端；
所述氢气分离膜管用于选择性地分离出氢气；
所述加热套管用于加热所述氢气分离膜管；
所述氢气收集装置与所述上位机信号连接，用于抽出所述加热套管内的气体，并用于计算出收集到的氢气的质量，且发送到上位机；
所述尾气收集装置用于抽出所述颗粒采样腔室和所述氢气分离膜管的气体；
所述光腔衰荡光谱仪用于识别出尾气的气体种类和粘附在所述滤网上的颗粒，并将识别结果发送到所述上位机；
所述上位机用于接收所述光腔衰荡光谱仪发出的识别结果和接收所述氢气收集装置发出的氢气重量，并根据所述流量计获取输入所述氢气分离装置的气体总量；
所述上位机还用于根据气体总量和氢气重量计算出氢气的浓度。
2.根据权利要求1所述的一种应用于氢气分配站的检测系统，其特征在于：所述氢气收集装置的输入端设有第一动力泵，所述第一动力泵用于将所述加热套管内的气体定向地泵进所述氢气收集装置中。
3.根据权利要求1所述的一种应用于氢气分配站的检测系统，其特征在于：所述尾气收集装置的输入端设有第二动力泵，所述第二动力泵用于将所述颗粒采样腔室和所述氢气分离膜管内的气体定向地泵进所述尾气收集装置中。
4.根据权利要求1所述的一种应用于氢气分配站的检测系统，其特征在于：所述颗粒采样腔室由第一壳体和第二壳体组成，所述第一壳体与所述第二壳体可拆卸连接，所述滤网夹设在所述第一壳体与所述第二壳体之间。
5.根据权利要求1所述的一种应用于氢气分配站的检测系统，其特征在于：所述总开关阀、所述第一开关阀和所述第二开关阀分别与所述上位机信号连接。
6.一种应用于氢气分配站的检测方法，应用在如权利要求1-5任一项所述的一种应用于氢气分配站的检测系统中，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：关闭总开关阀，打开第一开关阀和第二开关阀，氢气收集装置抽空所述加热套管内的气体，同时所述尾气收集装置抽空所述颗粒采样腔室和所述氢气分离膜管内的空气；
步骤S2：关闭第一开关阀和第二开关阀，启动所述加热套管对所述氢气分离膜管进行预热；
步骤S3：打开总开关阀向所述颗粒采样腔室通入一定量的待测氢气源，同时打开第一开关阀，所述氢气收集装置抽取所述加热套管内经所述氢气分离膜管分离后的氢气；
步骤S4：关闭总开关阀和第一开关阀，所述上位机根据所述流量计获取输入所述氢气分离装置的气体总量，所述氢气收集装置计算收集到的氢气的质量，并发送到所述上位机；
步骤S5：所述上位机根据气体总量和氢气的质量计算出氢气浓度；
步骤S6：打开所述第二开关阀，所述尾气收集装置抽出所述颗粒采样腔室和所述氢气分离膜管的气体；
步骤S7：打开所述颗粒采样腔室，取出所述滤网；
步骤S8：所述光腔衰荡光谱仪识别出尾气的气体种类和粘附在所述滤网上的颗粒，并将识别结果发送到所述上位机，所述上位机存储所述识别结果。
7.根据权利要求6所述的一种应用于氢气分配站的检测方法，其特征在于：所述上位机根据气体总量和氢气的质量计算出氢气浓度时，引入氢气分离装置对应温度下的氢气分离效率补偿氢气分离损失量。
8.根据权利要求7所述的一种应用于氢气分配站的检测方法，其特征在于：所述氢气分离效率通过以下步骤获取：
步骤A1：关闭总开关阀，打开第一开关阀和第二开关阀，氢气收集装置抽空所述加热套管内的气体，同时所述尾气收集装置抽空所述颗粒采样腔室和所述氢气分离膜管内的空气；
步骤A2：关闭第一开关阀和第二开关阀，启动所述加热套管对所述氢气分离膜管预热至指定温度；
步骤A3：打开总开关阀向所述颗粒采样腔室通入指定量的纯氢，同时打开第一开关阀，所述氢气收集装置抽取所述加热套管内经所述氢气分离膜管分离后的氢气；
步骤A4：关闭总开关阀和第一开关阀，所述氢气收集装置计算收集到的氢气的质量，并发送到所述上位机；
步骤A5：所述上位机根据所述氢气收集装置计算收集到的氢气的质量和通入已知量的纯氢计算出氢气分离效率。
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Citations (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20070240565A1 (en) * | 2006-04-18 | 2007-10-18 | Gas Technology Institute | Membrane reactor for H2S, CO2 and H2 separation |
| US7396385B1 (en) * | 2005-03-31 | 2008-07-08 | Bossard Peter R | System and method for efficiently separating hydrogen gas from a mixed gas source |
| US20080210088A1 (en) * | 2006-10-23 | 2008-09-04 | Idatech, Llc | Hydrogen purification membranes, components and fuel processing systems containing the same |
| CN101372314A (zh) * | 2008-07-15 | 2009-02-25 | 华南理工大学 | 利用钯膜从含氢合成气中生产高纯度氢气的方法和装置 |
| CN104785074A (zh) * | 2014-01-16 | 2015-07-22 | 日本派欧尼株式会社 | 钯合金膜组件、其收纳构造体以及采用它们的氢提炼方法 |
| CN105967145A (zh) * | 2016-05-09 | 2016-09-28 | 中国船舶重工集团公司第七〇二研究所 | 一种钯/钯合金膜纯化器及其使用方法 |
| CN110171805A (zh) * | 2019-06-26 | 2019-08-27 | 中国计量大学 | 一种氢气纯化装置及其纯化氢气效率的检测方法 |
| CN111504732A (zh) * | 2020-05-27 | 2020-08-07 | 佛山绿色发展创新研究院 | 一种高压气体颗粒物采样装置 |
| US20200261841A1 (en) * | 2015-12-07 | 2020-08-20 | Showa Denko K. K. | Ammonia removal equipment, ammonia removal method, and hydrogen gas production method |
| CN111638160A (zh) * | 2020-05-27 | 2020-09-08 | 佛山绿色发展创新研究院 | 一种高压氢气检测系统及其检测方法 |
| CN212301312U (zh) * | 2020-09-30 | 2021-01-05 | 佛山绿色发展创新研究院 | 一种氢气检测系统 |
| CN112263895A (zh) * | 2020-09-30 | 2021-01-26 | 武汉船用电力推进装置研究所（中国船舶重工集团公司第七一二研究所） | 一种钯/钯合金膜纯化器及其使用方法 |
| CN213011959U (zh) * | 2020-06-29 | 2021-04-20 | 苏州鼎德电环保科技有限公司 | 一种氢气回收系统的氢气分离装置 |
-
2021
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Patent Citations (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7396385B1 (en) * | 2005-03-31 | 2008-07-08 | Bossard Peter R | System and method for efficiently separating hydrogen gas from a mixed gas source |
| US20070240565A1 (en) * | 2006-04-18 | 2007-10-18 | Gas Technology Institute | Membrane reactor for H2S, CO2 and H2 separation |
| US20080210088A1 (en) * | 2006-10-23 | 2008-09-04 | Idatech, Llc | Hydrogen purification membranes, components and fuel processing systems containing the same |
| CN101372314A (zh) * | 2008-07-15 | 2009-02-25 | 华南理工大学 | 利用钯膜从含氢合成气中生产高纯度氢气的方法和装置 |
| CN104785074A (zh) * | 2014-01-16 | 2015-07-22 | 日本派欧尼株式会社 | 钯合金膜组件、其收纳构造体以及采用它们的氢提炼方法 |
| US20200261841A1 (en) * | 2015-12-07 | 2020-08-20 | Showa Denko K. K. | Ammonia removal equipment, ammonia removal method, and hydrogen gas production method |
| CN105967145A (zh) * | 2016-05-09 | 2016-09-28 | 中国船舶重工集团公司第七〇二研究所 | 一种钯/钯合金膜纯化器及其使用方法 |
| CN110171805A (zh) * | 2019-06-26 | 2019-08-27 | 中国计量大学 | 一种氢气纯化装置及其纯化氢气效率的检测方法 |
| CN111504732A (zh) * | 2020-05-27 | 2020-08-07 | 佛山绿色发展创新研究院 | 一种高压气体颗粒物采样装置 |
| CN111638160A (zh) * | 2020-05-27 | 2020-09-08 | 佛山绿色发展创新研究院 | 一种高压氢气检测系统及其检测方法 |
| CN213011959U (zh) * | 2020-06-29 | 2021-04-20 | 苏州鼎德电环保科技有限公司 | 一种氢气回收系统的氢气分离装置 |
| CN212301312U (zh) * | 2020-09-30 | 2021-01-05 | 佛山绿色发展创新研究院 | 一种氢气检测系统 |
| CN112263895A (zh) * | 2020-09-30 | 2021-01-26 | 武汉船用电力推进装置研究所（中国船舶重工集团公司第七一二研究所） | 一种钯/钯合金膜纯化器及其使用方法 |
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