CN113309984B

CN113309984B - 涉氢管阀件测试气路结构的自动吹扫置换系统及方法

Info

Publication number: CN113309984B
Application number: CN202110715059.9A
Authority: CN
Inventors: 周亮; 李明昕; 贾艳明; 黄景龙
Original assignee: Zhengxing Hydrogen Electric Technology Zhengzhou Co ltd
Current assignee: Zhengxing Hydrogen Electric Technology Zhengzhou Co ltd
Priority date: 2021-06-26
Filing date: 2021-06-26
Publication date: 2022-09-30
Anticipated expiration: 2041-06-26
Also published as: CN113309984A

Abstract

本发明公开了一种涉氢管阀件测试气路结构的自动吹扫置换系统及方法，包括吹扫气源、用于向主管路及测试管路中放送吹扫气体的吹扫置换管路及PLC控制单元，吹扫置换管路包括由对应管道依次连接的吹扫入口、气动阀、单向阀，吹扫入口用连接对应的吹扫气源；在进行管阀件的测试或调试前，开启所述测试管路结构中的所有截止阀，连通对应的集中放散管路、吹扫入口连通吹扫气源后，开启气动阀放送吹扫气流进行管路吹扫；吹扫完成后关闭所有截止阀，将待测管阀连接安装件于对应的测试管路中，进行后续测试或调试。本发明结构简单、实用，使用成本低；本发明方法能够及时有效的吹扫清理出测试管路内部的残留氢、杂质与废物，消除安全隐患，并增加测试结果的准确性、可靠性。

Description

涉氢管阀件测试气路结构的自动吹扫置换系统及方法

技术领域

本发明涉及新能源管阀件检测技术领域，具体涉及一种涉氢管阀件测试气路结构的自动吹扫置换系统及方法。

背景技术

随着人类人口数量基数的不断增长及生活水平的快速提升，化石燃料、煤炭、天然气等不可再生资源的消耗与日俱增，如此则导致了自然环境污染的日渐加剧。当前，探索、发展可持续的、清洁的能源技术已成为当务之急。而氢能源是现今可被开发的一种极其丰富，取之不尽、用之不竭的新能源；氢质是一种理想洁净能源载体，也是被世界所公认的、最有希望成为21世纪人类所企求的清洁新能源。当前人们对氢能源的开发、应用冀于极大的热忱和希望；基于此，加氢站、氢能源汽车、氢燃料电池等各种设备及衍生产品也应运而生。

然而由于氢气自身的物理、化学特性和高压氢气介质自身易燃易爆的特性，对氢用类管阀件的安全性、稳定性、连接密封性、使用寿命等指标有着严苛的技术要求。因此，现阶段各类涉氢设备生产商为满足各类氢用管阀件的安全性、多次、重复使用的要求，常要利用专业的氢用类管阀件检测装置对其进行各种专业化测试或标定。而现有涉氢管阀件性能检验、测试设备尚存在一些不足之处：

不能及时有效的清除测试或标定管路系统中的残留氢物质以及杂质，一方面由于氢气的易燃易爆性而产生安全隐患，另一方面残留物的存在还可能增大测试或标定误差，导致测试或标定结果的不可靠。

发明内容

本发明的目的在于提供一种涉氢管阀件测试气路结构的自动吹扫置换系统及方法，以解决氢能管阀件测试系统缺乏有效、可靠的清除残留氢及杂质的技术的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

设计一种涉氢管阀件测试气路结构的自动吹扫置换系统，包括吹扫气源、用于向对应的主管路（用于提供稳定的氢气流程）及测试管路用于管阀件的测试、调校等）中放送吹扫气体的吹扫置换管路及PLC控制单元；所述吹扫置换管路包括由对应管道依次连接的吹扫入口F、吹扫气动阀、止回阀；所述吹扫气动阀并联有对应的旁通支路，且该旁通支路中设有对应的截止阀；所述吹扫入口F 用于连接所述吹扫气源。

所述吹扫气动阀的气动执行机构经对应的电磁阀及气动三联件接通至对应的仪表风气源，用以实现对所述吹扫气动阀阀门的启、闭控制。

所述PLC控制单元包括PLC控制器、模拟输入模块AI、模拟输出模块AO、开关电源ZD及输入输出终端，所述PLC控制器根据设定值或输入指令控制所述电磁阀的启闭。

提供一种涉氢管阀件测试气路结构的自动吹扫置换方法，包括如下步骤：

（1）在进行管阀件的测试或调试前，将所述放散口B连通对应的集中放散管路、吹扫入口F连通所述吹扫气源；

（2）吹扫前，当待吹扫主管路中存在氢气且氢气压力≥0.2MPa时，首先开启待吹扫测试路中对应的气动阀，使主管路中的氢气流向对应的集中放散管路；当待吹扫主管路中氢气压力降至0.2MPa时，关闭所述待吹扫测试管路中的气动阀，实现主管路中氢气的自动放散；

（3）当待吹扫主管路中不存在氢气（或者氢气压力＜0.2MPa）时，开启所述吹扫气动阀阀门开启，吹扫气流经所述止回阀后进入待吹扫主管路，待吹扫气压力升至0.8MPa时，开启待吹扫测试管路中对应的气动阀阀门，使吹扫气排入集中放散管路；

（4）当吹扫时间达到设定时长后，关闭测试管路中的气动阀；重复步骤所述步骤（2）至（4）2～3次，即实对整个管路系统的气体吹扫置换。

所述吹扫气源为压缩氮气源。

与现有技术相比，本发明的主要有益技术效果在于：

1. 本发明方法能够及时有效的吹扫清理出测试管路内部的残留氢、杂质与废物，消除安全隐患，以提高测试结果的准确性、可靠性。

2. 本发明吹扫系统结构简单、实用，安全可靠，且使用维护成本低。

附图说明

图1为本发明自动吹扫置换系统的吹扫置换管路结合涉氢管阀件测试管路的系统原理图。

图2为本发明自动吹扫置换系统的吹扫置换管路结合涉氢管阀件测试管路的结构示意图。

图3为本发明自动吹扫置换系统的控制原理图。

图4为本发明自动吹扫置换方法的工艺流程图。

图5为本发明自动吹扫置换系统的逻辑控制流程图。

以上各图中，1为过滤器，2为第一气动阀，3为第二气动阀，4为吹扫气动阀，5为自动调压阀，6为止回阀，7为第一压力变送器，8为第二压力传感器，9、10、11、12、13依次为截止阀HNV101、HNV102、HNV103、HNV104、HNV105，14为第一压力表，15为第二压力表，16、17、18、19、20依次为电磁阀SV101、SV102、SV103、SV104、SV105，21为气动三联件，22为直通快插接头，23为卡套转接头，24为测试接口，25为三通阀块，26 为直角阀块，27为三通阀块，28为三通阀块，29为四通阀块，30为压力表转接头，31、32为钢管，33为聚氨酯气管，34为台架，35为安装立板，36为控制箱，37为操作控制面板，A为氢气入口，B为放散口，C为阀门测试连接出口，D为阀门测试连接入口，F 为氮气吹扫入口。

具体实施方式

下面结合附图和实施例来说明本发明的具体实施方式，但以下实施例只是用来详细说明本发明，并不以任何方式限制本发明的范围。

实施例：涉氢管阀件测试气路结构的自动吹扫置换系统，参见图1至图5，主要包括：

包括吹扫气源、PLC控制单元、用于向对应的主管路及测试管路中放送吹扫气体的吹扫置换管路，所述吹扫置换管路包括由对应管道依次连接的吹扫入口F、吹扫气动阀（XV103）4、止回阀（CV101）6，所述吹扫入口F 用连接对应的吹扫气源（压缩氮气）；所述吹扫气动阀（XV103）4并联有对应的旁通支路，且各旁通支路中设有对应的截止阀（HNV105）13。

所述吹扫气动阀（XV103）4的气动执行机构分别经对应的电磁阀（SV103）18及气动三联件接通至对应的仪表风气源，用以实现对吹扫气动阀（XV103）4阀门的启、闭控制。

参见图3，所述PLC控制单元包括PLC控制器（SR20 AC/DC/RLY）、模拟输入模块AI（EM AI04）、模拟输出模块AO（EM AQ02）、开关电源ZD（PSU100D 24V/2.1A）及输入输出终端（包括触摸屏Smart Line 700IE V3，急停按钮LA39-B2-R02Z/r），所述PLC控制器根据设定值或输入指令控制电磁阀（SV102）17、（SV103）18的开、闭。主管路氢气或氮气压力的测量采集工作均有压力变送器PI101进行实时数据采集，实时将采集数据发送到PLC控制器进行数据的收集、计算、处理后，发出不同的电信号，来控制电磁阀SV101、SV102电源开关的通、断。

参见图1、图2，所述待吹扫主管路包括由对应管道依次连接的氢气进口A、过滤器（F101）1、自动调压阀（FV101）5、第一气动阀(XV101)2、第一压力表（PI101）14、第一压力变送器（PT101）7、第二气动阀(XV102)3、用以连接对应的集中放散管路的放散口B，氢气进口A用以连接对应的氢气源；第一气动阀(XV101) 2、第二气动阀(XV102)3分别并联有对应的旁通支路，且各旁通支路中设有对应的截止阀（HNV103、HNV104）11、12；若第一气动阀（XV101）2、第二气动阀（XV102）3开启功能失效后，手动打开截止阀（HNV103）11，可实现第一气动阀（XV101）2旁通支路开启；同理，手动打开截止阀（HNV104）12，可实现第二气动阀（XV102）3旁通支路的开启，以实现手动测试操作流程；

第一气动阀、第二气动阀、自动调压阀FV101的气动执行机构分别经对应的电磁阀（SV101、SV102、SV104）16、17、19及气动三联件21 接通至对应的仪表风气源，用以实现对应的气动阀、自动调压阀阀门的启、闭控制。

氢气从氢气进口A进入主管路入口端，经过滤器（F101）1，电磁阀（SV104）19通电，仪表风气源经过气动三联件21，进入自动调压阀（FV101）5气动执行机构，自动调压阀5阀门开启，将氢气压力调定到设定压力；电磁阀（SV101）16通电，仪表风气源经过气动三联件21，进入第一气动阀（XV101）2气动执行机构，气动阀2阀门开启，氢气流经第一压力表（PI101，压力表实时测量、显示主管路压力数值）14、第一压力变送器 (PT101，实时采集主管路压力数据，并传送到后台中央处理器，可实现与自动调压阀FV101压力数据的相互校验、补偿)7。

电磁阀（SV101）16断电，阀门关闭，切断该支路仪表风气源，第一气动阀（XV101）2阀门关闭；电磁阀（SV102）17通电，仪表风气源经过气动三联件21 进入第二气动阀（XV102）3的气动执行机构，第二气动阀(XV102)3阀门开启，氢气流经第二气动阀(XV102)3、“放散口B”，排出主管路，进入集中放散管路，主管路泄压。

参见图1、图2，所述阀门测试管路以与所述第二气动阀(XV102)3并联的方式接入所述主管路，其包括压力表、压力变送器安装支路和手动放散支路；

所述压力表、压力变送器安装支路主要由对应的管道连接的变径三通阀块、前端截止阀（HNV101）9、第二压力表（PI102）15、第二压力变送器（PT102）8、阀门测试连接出口C处的连接接头、3/8"钢管等管阀件组成；该安装支路与主管路相连接，“阀门测试连接出口C”与“待测阀门入口”相连接。手动打开截止阀（HNV101）9，氢气由主管路流经第二压力表（PI102）15、第二压力变送器（PT102）8。

所述手动放散支路主要由变径三通阀块、后端截止阀（HNV102）10、阀门测试连接入口D处转接头等管阀件组成；手动放散支路位于“阀门测试连接入口D”与“放散口B”之间；“阀门测试连接入口D”与“被待测阀门出口”相连接，“放散口B” 与集中放散管路相连接。待被测阀门测试完成后，打开截止阀（HNV102）10，氢气流经手动放散支路，进入放散口B，实现高压测试“氢气介质”进入集中放散管路，实现阀门测试管路的泄压功能。

涉氢管阀件测试气路结构的自动吹扫置换方法（参见图4、图5）：

（1）在进行管阀件的测试或调试前，所述放散口B连通对应的集中放散管路、吹扫入口F连通对应的吹扫气源；

（2）若氮气吹扫气前，主管路存在氢气（氢气压力≥0.2MPa）的情况下，需要首先电磁阀（SV102）17通电，仪表风气源经过气动三联件（F.R.V101）21，进入第二气动阀（XV102）3气动执行机构，开启所述第二气动阀（XV102）3，使主管路氢气流向集中放散管路；当主管路氢气压力降至0.2MPa时，电磁阀（SV102）17断电，关闭所述第二气动阀（XV102）3，实现主管路氢气的自动放散（注：若氮气吹扫气前，主管路不存在氢气的情况下，无需执行主管路氢气的自动放散操作）；

（3）当待吹扫主管路中不存在氢气（或者氢气压力＜0.2MPa）时，电磁阀（SV103）18通电，仪表风气源经过气动三联件（F.R.V101）21，进入吹扫气动阀（XV103）4气动执行机构，吹扫气动阀（XV103）4阀门开启，氮气流经单向阀（CV101）6进入主管路，待吹扫主管路内的氮气压力升至0.8MPa时，电磁阀（SV102）17通电（通电持续时间：5～10s），仪表风气源经过气动三联件（F.R.V101）21，进入第二气动阀（XV102）2气动执行机构，第二气动阀（XV102）3阀门开启，此时氮气排入集中放散管路；

（4）电磁阀（SV102）17断电，第二气动阀（XV102）3阀门关闭；重复以上动作3次，即实现氮气对整个管路系统的氮气吹扫置换。

吹扫完成后确保所有截止阀（HNV101、HNV102、HNV103、HNV104、HNV105）为关闭状态，将待测管阀连接安装件于对应的测试管路中，进行后续测试或调试。

上面结合附图和实施例对本发明作了详细的说明，但是，所属技术领域的技术人员能够理解，在不脱离本发明构思的前提下，还可以对上述实施例中的各个具体参数进行变更，或者是对相关部件、结构及方法步骤进行等同替代，从而形成多个具体的实施例，均为本发明的常见变化范围，在此不再一一详述。

Claims

1.一种涉氢管阀件测试气路结构的自动吹扫置换方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）基于对应的吹扫置换管路而实施，所述吹扫置换管路包括由对应管道依次连接的吹扫入口F、吹扫气动阀、止回阀，在进行管阀件的测试或调试前，将放散口连通对应的集中放散管路、吹扫入口F连通吹扫气源；

（2）吹扫前，当待吹扫主管路中存在氢气且氢气压力≥0.2MPa时，首先开启待吹扫主管路中对应的气动阀，所述气动阀并联有对应的旁通支路，且该旁通支路中设有对应的截止阀，使待吹扫主管路中的氢气流向对应的集中放散管路；当待吹扫主管路中氢气压力降至0.2MPa时，关闭所述待吹扫主管路中的气动阀，实现主管路中氢气的自动放散；

（3）当待吹扫主管路中不存在氢气或者氢气压力＜0.2MPa时，所述吹扫气动阀阀门开启，吹扫气流经所述止回阀后进入待吹扫主管路，待吹扫气压力升至0.8MPa时，开启待吹扫主管路中对应的气动阀阀门，使吹扫气排入集中放散管路；

（4）当吹扫时间达到设定时长后，关闭待吹扫主管路中的气动阀；重复步骤所述步骤（2）至（4）2～3次，即实对整个管路系统的气体吹扫置换。

2.根据权利要求1所述的涉氢管阀件测试气路结构的自动吹扫置换方法，其特征在于，所述吹扫气动阀的气动执行机构经对应的电磁阀及气动三联件接通至对应的仪表风气源，用以实现对所述吹扫气动阀阀门的启、闭控制。

3.根据权利要求2所述的涉氢管阀件测试气路结构的自动吹扫置换方法，其特征在于，还包括PLC控制单元，所述PLC控制单元包括PLC控制器、模拟输入模块AI、模拟输出模块AO、开关电源ZD及输入输出终端，所述PLC控制器根据设定值或输入指令控制所述电磁阀的启闭。

4.根据权利要求1所述的涉氢管阀件测试气路结构的自动吹扫置换方法，其特征在于，所述吹扫气源为压缩氮气源。