CN113375046B - 一种充装、加注时自动选择储氢瓶的控制系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种充装、加注时自动选择储氢瓶的控制系统及方法，包括控制系统、罐体组、压力变送器和阀门组件；所述罐体组包括多个储氢罐，所述压力送变器设置在储氢罐中，所述阀门组件设置在储氢罐上，所述压力变送器和阀门组件与控制系统连接；本发明采用PLC系统采集储氢瓶压力信号进行逻辑判断，对多个储氢瓶进行压力排序顺序在充装时控制开启每个储氢瓶的充装阀门，在加氢时控制开启每个储氢瓶的加氢阀门，实现自动选择的充装、加氢控制。

Description

一种充装、加注时自动选择储氢瓶的控制系统及方法
技术领域
本发明涉及加注站技术领域，尤其涉及一种充装、加注时自动选择储氢瓶的控制系统及方法。
背景技术
目前随着国家清洁能源的发展，氢能源汽车的增加，对加氢站的使用要求逐步增加，同时对加氢站的自动化控制要求也相应的提高。
在现有技术中，在对罐体充装和对外界车辆进行加注时，常常是根据不同罐体的预定压力值进行充装（如，高压罐充装高压氢气，中压罐充装次高压氢气，低压罐充装低压氢气）和向外加注，这就使得在充装时，不同压力瓶的疲劳受损度不同，导致每个罐体的使用寿命相差过大（通常高压罐体疲劳受损情况会较低压罐体更严重），在进行更换时，通常是整体上对罐体组进行一并更换，这就会导致能正常使用的罐体也会被更换掉，造成资源的浪费。
虽然现有技术中也有依照罐体压力对外进行加注，如申请号CN201810672973.8公开的一种基于加氢站氢能源快速充装的控制方法及系统，其包括步骤：S10：控制预设加氢设备对待加氢设备进行氢能源充装；S20：获取所述预设加氢设备的氢能源充装流速，判断是否低于预设最低流速，若是，则关闭所述预设加氢设备的预设开关阀，并与所述待加氢设备断开连接；S30：获取预设缓冲瓶内的压力值，根据所述预设缓冲瓶内的压力值大小依次控制相应的预设缓冲瓶对所述待加氢设备进行氢能源充装；但是所采用的充装和加注是不同的控制系统，成本更高；
又如申请号CN201811105454.X公开的一种应用于加氢站的氢气供给方法及提供，其包括步骤：S10：获取加氢站中各组氢气缓冲瓶中的气体压力值，判断各组氢气缓冲瓶的气体压力值是否低于预设压力值，若是，则进入步骤S20；S20：获取气体压力值低于预设压力值的氢气缓冲瓶组的数量，若数量为两组或以上，则进入步骤S30，若数量为一组，则通过压缩机将第一氢气供给设备内的氢气压缩充装至该氢气缓冲瓶组中；S30：获取所述两组或以上的氢气缓冲瓶组的充装优先级，通过所述压缩机将氢气供给设备内的氢气压缩，充装至优先级较高的氢气缓冲瓶组中。本发明通过对氢气缓冲瓶内的气体进行及时的补充，能够提高加氢站的加氢效率，也能够提高对氢气缓冲瓶的气体补充效率。
并且现有技术中，对罐体的充装和对外界车辆的加注是分离的系统进行处理，这在一定程度上增大了制造成本。
发明内容
本发明的目的是，针对上述不足之处提供一种充装、加注时自动选择储氢瓶的控制的系统及方法，解决了现有技术中，采用固定罐体充装和加注时，储罐使用时寿命不同的，导致更换成本增加，造成资源浪费的问题。
本方案是这样进行实现的：
一种充装、加注时自动选择储氢瓶的控制方法，包括控制系统、罐体组、压力变送器和阀门组件；所述罐体组包括多个储氢罐，所述压力变送器设置在储氢罐中，所述阀门组件设置在储氢罐上，所述压力变送器和阀门组件与控制系统连接。
基于上述一种充装、加注时自动选择储氢瓶的控制系统结构，所述阀门组件包括电磁阀和气动阀门，所述气动阀门设置在储氢罐进口位置，所述电磁阀与气动阀门连接，电磁阀与控制系统连接，电磁阀的信号接入到控制系统中。
基于上述一种充装、加注时自动选择储氢瓶的控制系统结构，所述控制系统为PLC控制系统。
本发明还提供一种充装、加注时自动选择储氢瓶的控制方法，其具体包括罐体充装方法和加注方法：
在充装时，控制系统检测储氢罐的压力值，控制系统开始自动比较各个储氢罐中的实际测量压力值，并对各个实际测量压力值进行排序，然后根据实际测量压力值从高到低依次对其所在储氢罐进行充装；
在加注时，控制系统检测储氢罐的压力值，控制系统开始自动比较各个储氢罐中的实际测量压力值，并对各个实际测量压力值进行排序，然后根据实际测量压力值从低到高依次选用储氢罐对外进行加注。
基于上一种充装、加注时自动选择储氢瓶的控制方法步骤，其充装方法具体为，
首先对罐体组中每个储氢罐进行标号为1、2、3、……、N-1，N；各个储氢罐中压力数据传递到控制系统中，控制系统对每个储氢罐设定充装预定压力值和停止充装压力值；
当控制系统接收到储氢罐充装指令时，控制系统对罐体组中各个储氢罐的压力值进行判断，当全部储氢罐中至少有一个出现实际检测压力值小于其所在充装预定压力值时；
控制系统开始自动比较各个储氢罐中的实际测量压力值，并对各个实际测量压力值进行排序，然后根据实际测量压力值从高到低依次对其所在罐体进行充装。
基于上一种充装、加注时自动选择储氢瓶的控制方法步骤，其充装方法具体为，
首先对罐体组中每个储氢罐进行标号为1、2、3、……、N-1，N，（N为大于等于4的整数）；各个储氢罐中压力数据传递到控制系统中，
当控制系统接收到储氢罐对外加注指令时，控制系统对罐体组中各个储氢罐的压力值进行判断，并对所有储氢罐的实际测量压力值进行排序，按照实际测量压力值从小到大的顺序，选择储氢罐对外进行加注作业。
基于上一种充装、加注时自动选择储氢瓶的控制方法步骤，所述停止加注预设值为2~5MPa。
基于上一种充装、加注时自动选择储氢瓶的控制方法步骤，当加氢机压力值大于系统预设的停机值时，或者加氢机接收到加氢停止信号时，控制系统控制关闭所有的储氢罐阀门组件；停止加注作业。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本申请中采用一套系统同时完成对于储氢罐的充装，和对外部加注的作业，两种作业方式互不干扰，独立运行，整体上实现一套系统完成2种作业流程，节约了制造成本，并且采用本方法进行充装和加注，更加的智能化。
2、本发明的方法根据压力每次进行排序，不去固定充装、加氢时储罐的顺序，这样使每个储罐在运行的过程中疲劳度比较平均，使每个储罐的使用寿命不会相差过大。
3、无需人工选择，通过采集信号程序自动进行逻辑判断进行选择充装和选择加氢，降低人为误差带来的不稳定性。
4、所有储氢罐可以随意设定高、中、低压或者设定成统一压力由程序自动选择充装和加氢。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
本发明提供一种技术方案：
一种充装、加注时自动选择储氢瓶的控制方法，包括控制系统、罐体组、压力变送器和阀门组件；所述罐体组包括多个储氢罐，所述压力变送器设置在储氢罐中，所述阀门组件设置在储氢罐上，所述压力变送器和阀门组件与控制系统连接；
基于上述结构，所述压力变送器设置在储氢罐中，压力变送器用于检测其所在储氢罐的实时压力，所述阀门组件用于控制其所在储氢罐的开启或关闭，所述控制系统用于整体上对压力数据的收集，并根据接收的充装还是加注指令对阀门组件进行控制。
所述阀门组件包括电磁阀和气动阀门，所述气动阀门设置在储氢罐进口位置，所述电磁阀与气动阀门连接，电磁阀与控制系统连接，电磁阀的信号接入到控制系统中；整体有控制系统控制。
所述控制系统为PLC控制系统。
实施例2
基于上述实施例，本实施例提供一种充装、加注时自动选择储氢瓶的控制方法，其具体包括罐体充装方法：
首先对罐体组中每个储氢罐进行标号为1、2、3、……、N-1，N，（N为大于等于4的整数）；各个储氢罐中压力数据传递到控制系统中，控制系统对每个储氢罐设定充装预定压力值和停止充装压力值；
当控制系统接收到储氢罐充装指令时，控制系统对罐体组中各个储氢罐的压力值进行判断，当全部储氢罐中至少有一个出现实际检测压力值小于其所在充装预定压力值时；
控制系统开始自动比较各个储氢罐中的实际测量压力值，并对各个实际测量压力值进行排序，然后根据实际测量压力值从高到低依次对其所在罐体进行充装；
其具体步骤为：当储氢罐N的实测压力值＞储氢罐N-1的实测压力值＞储氢罐……的实测压力值＞储氢罐3的实测压力值＞储氢罐2的实测压力值＞储氢罐1的实测压力值时；
控制系统开启储氢罐N的阀门组件，对于储氢罐N进行充装，在充装过程中，对储氢罐N内实际测量压力进行判断，当储氢罐N内实际测量压力大于储氢罐内停止充装压力值时，关闭储氢罐N的阀门组件；否则，则持续开启储氢罐N的阀门组件对其进行持续充装；
当储氢罐N充装完毕后，关闭储氢罐N的阀门组件；开启储氢罐N-1的阀门组件，在充装过程中，对储氢罐N-1内实际测量压力进行判断，当储氢罐N-1内实际测量压力大于储氢罐内停止充装压力值时，关闭储氢罐N-1的阀门组件；否则，则持续开启储氢罐N-1的阀门组件对其进行持续充装；
当储氢罐N-1充装完毕后，关闭储氢罐N-1的阀门组件；开启压力次一级储氢罐的阀门组件，在充装过程中，对压力次一级储氢罐内实际测量压力进行判断，当压力次一级储氢罐内实际测量压力大于储氢罐内停止充装压力值时，关闭压力次一级储氢罐的阀门组件；否则，则持续开启压力次一级储氢罐的阀门组件对其进行持续充装；
直到开启充装到储氢罐3，当储氢罐3上一级罐体充装完毕后，关闭储氢罐3上一级罐体的阀门组件；开启储氢罐3的阀门组件，在充装过程中，对储氢罐3内实际测量压力进行判断，当储氢罐3内实际测量压力大于储氢罐内停止充装压力值时，关闭储氢罐3的阀门组件；否则，则持续开启储氢罐3的阀门组件对其进行持续充装；
当储氢罐3充装完毕后，关闭储氢罐3的阀门组件；开启储氢罐2的阀门组件，在充装过程中，对储氢罐2内实际测量压力进行判断，当储氢罐2内实际测量压力大于储氢罐内停止充装压力值时，关闭储氢罐2的阀门组件；否则，则持续开启储氢罐2的阀门组件对其进行持续充装；
当储氢罐2充装完毕后，关闭储氢罐2的阀门组件；开启储氢罐1的阀门组件，在充装过程中，对储氢罐1内实际测量压力进行判断，当储氢罐1内实际测量压力大于储氢罐内停止充装压力值时，关闭储氢罐1的阀门组件；否则，则持续开启储氢罐1的阀门组件对其进行持续充装；
最后结束自动充装模式。
优先对储氢罐N进行充装，当达到储氢罐N的停止充装压力时，依次开启对储氢罐N-1、储氢罐……、储氢罐2、储氢罐3、储氢罐1进行充装，直到结束自动充装模式。
当储氢罐N的实测压力值＞储氢罐N-1的实测压力值＞储氢罐……的实测压力值＞储氢罐3的实测压力值＞储氢罐1的实测压力值＞储氢罐2的实测压力值时；
优先对储氢罐N进行充装，当达到储氢罐N的停止充装压力时，依次开启对储氢罐N-1、储氢罐……、储氢罐3、储氢罐1、储氢罐2进行充装，直到结束自动充装模式。
当储氢罐N的实测压力值＞储氢罐N-1的实测压力值＞储氢罐……的实测压力值＞储氢罐2的实测压力值＞储氢罐1的实测压力值＞储氢罐3的实测压力值时；
优先对储氢罐N进行充装，当达到储氢罐N的停止充装压力时，依次开启对储氢罐N-1、储氢罐……、储氢罐2、储氢罐1、储氢罐3进行充装，直到结束自动充装模式。
当储氢罐N的实测压力值＞储氢罐N-1的实测压力值＞储氢罐……的实测压力值＞储氢罐1的实测压力值＞储氢罐2的实测压力值＞储氢罐3的实测压力值时；
优先对储氢罐N进行充装，当达到储氢罐N的停止充装压力时，依次开启对储氢罐N-1、储氢罐……、储氢罐1、储氢罐2、储氢罐3进行充装，直到结束自动充装模式。
通过上述不同的充装流程可以知晓，在当不同罐体消耗量和压力值不同的时候，在后期进行充装时，是根据罐体的压力顺序进行充装，而不会像现有技术一样对于特定固定压力值进行充装，这样可以保证各个罐体在使用时，每个储罐在运行的过程中疲劳度比较平均，使每个储罐的使用寿命不会相差过大；尽可能保证了在后期更换储氢罐时，能够同步进行更换，更加的经济，并且更加环保。
本方法还包括其一种加注方法：
首先对罐体组中每个储氢罐进行标号为1、2、3、……、N-1，N，（N为大于等于4的整数）；各个储氢罐中压力数据传递到控制系统中，
当控制系统接收到储氢罐对外加注指令时，控制系统对罐体组中各个储氢罐的压力值进行判断，并对所有储氢罐的实际测量压力值进行排序，按照实际测量压力值从小到大的顺序，选择储氢罐对外进行加注作业；
其具体为：当储氢罐N的实测压力值＞储氢罐N-1的实测压力值＞储氢罐……的实测压力值＞储氢罐3的实测压力值＞储氢罐2的实测压力值＞储氢罐1的实测压力值时；
控制系统开启储氢罐1的阀门组件，使储氢罐1对外进行加注，在对外加注过程中，控制系统实时进行判断，当储氢罐1与加氢机压力之差小于停止加注预设值时，则关闭储氢罐1的阀门组件，停止储氢罐1向外加注，开启储氢罐2的阀门组件，否则，则持续开启储氢罐1的阀门组件；
控制系统开启储氢罐2的阀门组件，使储氢罐2对外进行加注，在对外加注过程中，控制系统实时进行判断，当储氢罐2与加氢机压力之差小于停止加注预设值时，则关闭储氢罐2的阀门组件，停止储氢罐2向外加注，开启储氢罐3的阀门组件，否则，则持续开启储氢罐2的阀门组件；
控制系统开启储氢罐3的阀门组件，使储氢罐3对外进行加注，在对外加注过程中，控制系统实时进行判断，当储氢罐3与加氢机压力之差小于停止加注预设值时，则关闭储氢罐3的阀门组件，停止储氢罐3向外加注，直到开启储氢罐N-1的阀门组件，否则，则持续开启储氢罐3的阀门组件；
控制系统开启储氢罐N-1的阀门组件，使储氢罐N-1对外进行加注，在对外加注过程中，控制系统实时进行判断，当储氢罐N-1与加氢机压力之差小于停止加注预设值时，则关闭储氢罐N-1的阀门组件，停止储氢罐N-1向外加注，开启储氢罐N的阀门组件，否则，则持续开启储氢罐N-1的阀门组件；
控制系统开启储氢罐N的阀门组件，使储氢罐N对外进行加注，在对外加注过程中，控制系统实时进行判断，当储氢罐N与加氢机压力之差小于停止加注预设值时，则关闭储氢罐N的阀门组件，停止储氢罐N向外加注；
最后，结束自动向外加注模式。
在上述步骤中，所述停止加注预设值为2~5MPa；即加注时储氢罐的压力值与加氢机当前压力值之差小于2~5MPa时，切换下一级储氢罐进行加注；
在上述步骤中，当加氢机压力值大于系统预设的停机值时，或者加氢机接收到加氢停止信号时，控制系统控制关闭所有的储氢罐阀门组件；停止加注作业。
在其他实施例中，当储氢罐N的实测压力值＞储氢罐N-1的实测压力值＞储氢罐……的实测压力值＞储氢罐2的实测压力值＞储氢罐3的实测压力值＞储氢罐1的实测压力值时；
优先采用储氢罐1对外进行加注，当储氢罐1与加氢机压力之差小停止加注预设值时，依次采用储氢罐3、储氢罐2、储氢罐……、储氢罐N-1、储氢罐N进行充装，直到结束自动加注模式。
在其他实施例中，当储氢罐N的实测压力值＞储氢罐N-1的实测压力值＞储氢罐……的实测压力值＞储氢罐3的实测压力值＞储氢罐1的实测压力值＞储氢罐2的实测压力值时；
优先采用储氢罐2对外进行加注，当储氢罐2与加氢机压力之差小停止加注预设值时，依次采用储氢罐1、储氢罐3、储氢罐……、储氢罐N-1、储氢罐N进行充装，直到结束自动加注模式。
在其他实施例中，当储氢罐N的实测压力值＞储氢罐N-1的实测压力值＞储氢罐……的实测压力值＞储氢罐1的实测压力值＞储氢罐3的实测压力值＞储氢罐2的实测压力值时；
优先采用储氢罐2对外进行加注，当储氢罐2与加氢机压力之差小停止加注预设值时，依次采用储氢罐3、储氢罐1、储氢罐……、储氢罐N-1、储氢罐N进行充装，直到结束自动加注模式。
在其他实施例中，当储氢罐N的实测压力值＞储氢罐N-1的实测压力值＞储氢罐……的实测压力值＞储氢罐2的实测压力值＞储氢罐1的实测压力值＞储氢罐3的实测压力值时；
优先采用储氢罐3对外进行加注，当储氢罐3与加氢机压力之差小停止加注预设值时，依次采用储氢罐1、储氢罐2、储氢罐……、储氢罐N-1、储氢罐N进行充装，直到结束自动加注模式。
在其他实施例中，当储氢罐N的实测压力值＞储氢罐N-1的实测压力值＞储氢罐……的实测压力值＞储氢罐1的实测压力值＞储氢罐2的实测压力值＞储氢罐3的实测压力值时；
优先采用储氢罐3对外进行加注，当储氢罐3与加氢机压力之差小停止加注预设值时，依次采用储氢罐2、储氢罐1、储氢罐……、储氢罐N-1、储氢罐N进行充装，直到结束自动加注模式。
本申请中采用一套系统同时完成对于储氢罐的充装，和对外部加注的作业，两种作业方式互不干扰，独立运行，整体上实现一套系统完整2种作业流程，节约了制造成本，并且采用本方法进行充装和加注，更加的智能化，根据压力每次进行排序，不去固定充装、加氢时储罐的顺序，这样使每个储罐在运行的过程中疲劳度比较平均，使每个储罐的使用寿命不会相差过大。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种充装、加注时自动选择储氢瓶的控制方法，其特征在于：该方法包括一种充装、加注时自动选择储氢瓶的控制系统，该系统包括控制系统、罐体组、压力变送器和阀门组件；所述罐体组包括多个储氢罐，所述压力变送器 设置在储氢罐中，所述阀门组件设置在储氢罐上，所述压力变送器和阀门组件与控制系统连接；所述阀门组件包括电磁阀和气动阀门，所述气动阀门设置在储氢罐进口位置，所述电磁阀与气动阀门连接，电磁阀与控制系统连接，电磁阀的信号接入到控制系统中；
该控制方法具体包括罐体充装方法和加注方法：
在充装时，控制系统检测储氢罐的压力值，控制系统开始自动比较各个储氢罐中的实际测量压力值，并对各个实际测量压力值进行排序，然后根据实际测量压力值从高到低依次对其所在储氢罐进行充装；
在加注时，控制系统检测储氢罐的压力值，控制系统开始自动比较各个储氢罐中的实际测量压力值，并对各个实际测量压力值进行排序，然后根据实际测量压力值从低到高依次选用储氢罐对外进行加注。
2.根据权利要求1所述的一种充装、加注时自动选择储氢瓶的控制方法，其特征在于：其充装方法具体为，
首先对罐体组中每个储氢罐进行标号为1、2、3、……、N-1，N；各个储氢罐中压力数据传递到控制系统中，控制系统对每个储氢罐设定充装预定压力值和停止充装压力值；
当控制系统接收到储氢罐充装指令时，控制系统对罐体组中各个储氢罐的压力值进行判断，当全部储氢罐中至少有一个出现实际检测压力值小于其所在充装预定压力值时；
控制系统开始自动比较各个储氢罐中的实际测量压力值，并对各个实际测量压力值进行排序，然后根据实际测量压力值从高到低依次对其所在罐体进行充装。
3.根据权利要求2所述的一种充装、加注时自动选择储氢瓶的控制方法，其特征在于：其加注方法具体为，
首先对罐体组中每个储氢罐进行标号为1、2、3、……、N-1，N，N为大于等于4的整数；各个储氢罐中压力数据传递到控制系统中，
当控制系统接收到储氢罐对外加注指令时，控制系统对罐体组中各个储氢罐的压力值进行判断，并对所有储氢罐的实际测量压力值进行排序，按照实际测量压力值从小到大的顺序，选择储氢罐对外进行加注作业。
4.根据权利要求3所述的一种充装、加注时自动选择储氢瓶的控制方法，其特征在于：停止加注预设值为2~5MPa。
5.根据权利要求4所述的一种充装、加注时自动选择储氢瓶的控制方法，其特征在于：当加氢机压力值大于系统预设的停机值时，或者加氢机接收到加氢停止信号时，控制系统控制关闭所有的储氢罐阀门组件；停止加注作业。
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