CN113944872A - 一种海上液氢加注系统 - Google Patents

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张荣沛
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Abstract

本发明属于加氢站技术领域，公开了一种海上液氢加注系统，包括浮式平台、加注臂和控制模块，浮式平台上设置有液氢储罐，加注臂与液氢储罐通过加注管路连通设置，加注臂设置于浮式平台上，加注臂的端部设置有加注装置，加注装置能够连接船舶的注液口以进行液氢加注，控制模块与加注装置电连接，控制模块能够控制加注装置进行加注工作。本发明提供的海上液氢加注系统，浮式平台设置于海上，控制模块能够自动控制加注装置对船舶进行液氢加注，从而能够在海上直接对船舶进行液氢加注，船舶无需再返回岸边进行液氢加注，提升了船舶在海上加注液氢的便捷性。

Description

一种海上液氢加注系统
技术领域
本发明涉及加氢站技术领域，尤其涉及一种海上液氢加注系统。
背景技术
为了减少全球船舶运输对环境的影响，液化氢燃料逐渐成为新能源船舶运输中的优选动力源，使用液氢作为燃料的船舶也越来越多。现有技术中并没有设置于海上的液氢加注系统，加氢站普遍设置于陆地岸边，这就使得船舶出海途中在液氢燃料不足时需要返回岸边进行液氢加注，液氢燃料补充的问题影响船舶的航行里程，会对船舶的出行造成限制，因此研制一种专门针对船舶液氢加注的海上液氢加注系统就成了当前亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种海上液氢加注系统，以解决现有技术中船舶海上液氢加注困难不便的问题。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种海上液氢加注系统，包括：
浮式平台，所述浮式平台设置于海面上，所述浮式平台上设置有液氢储罐，所述液氢储罐内储存有液氢；
加注臂，所述加注臂与所述液氢储罐通过加注管路连通设置，所述加注臂设置于所述浮式平台上，所述加注臂的端部设置有加注装置，所述加注装置能够连接船舶的注液口以进行液氢加注；
控制模块，所述控制模块与所述加注装置电连接，所述控制模块能够控制所述加注装置进行加注工作。
可选地，所述加注装置上设置有注液阀，所述控制模块与所述注液阀电连接，所述控制模块能够控制所述注液阀的开闭。
可选地，所述加注装置上设置有定位部，所述控制模块与所述定位部电连接，当所述加注装置加注所述液氢时，所述控制模块能够控制所述定位部对所述船舶进行定位，当所述加注装置加注完毕时，所述控制模块能够控制所述定位部解除对所述船舶的定位。
可选地，还包括：
第一增压泵，设置于所述加注管路上，所述第一增压泵能够对所述加注管路内的所述液氢进行增压；
第一阀门，设置于所述加注管路上，所述第一阀门能够控制所述加注管路内的所述液氢的流量。
可选地，所述第一增压泵和所述第一阀门均与所述控制模块电连接，所述控制模块能够对所述第一增压泵的增压压力及所述第一阀门的阀口开度进行控制。
可选地，还包括第一回收管路，所述第一回收管路一端连接所述加注臂，所述第一回收管路另一端连接气氢储罐，所述气氢储罐设置于所述浮式平台上，所述第一回收管路能够将所述加注臂内汽化的氢气输送至所述气氢储罐。
可选地，还包括：
第二增压泵，设置于所述第一回收管路上，所述第二增压泵能够对所述第一回收管路内汽化的所述氢气进行增压；
第二阀门，设置于所述第一回收管路上，所述第二阀门能够控制所述第一回收管路内汽化的所述氢气的流量。
可选地，所述第二增压泵和所述第二阀门均与所述控制模块电连接，所述控制模块能够对所述第二增压泵的增压压力及所述第二阀门的阀口开度进行控制。
可选地，还包括第二回收管路，所述液氢储罐上设置有排气阀，所述第二回收管路一端连接所述排气阀，所述第二回收管路另一端连接所述气氢储罐。
可选地，所述加注臂包括升降装置，所述升降装置与所述控制模块电连接，所述控制模块能够控制所述升降装置升降以调节所述加注装置的升降高度。
有益效果：
本发明的海上液氢加注系统，加注臂、液氢储罐、均设置于浮式平台，浮式平台设置于海面上，加注臂与液氢储罐通过加注管路连通设置，当对船舶进行液氢加注时，加注装置能够连接船舶的注液口以进行液氢加注，并且通过控制模块能够对加注装置的加注工作进行自动控制，从而能够在海上直接对船舶进行液氢加注，船舶无需再返回岸边进行液氢加注，提升了船舶在海上加注液氢的便捷性，有效提升船舶航行效率。
附图说明
图1是本发明海上液氢加注系统的结构示意图。
图中：
100、浮式平台；
200、加注臂；210、加注装置；211、注液阀；
300、加注管路；310、第一增压泵；320、第一阀门；
400、第一回收管路；410、第二增压泵；420、第二阀门；
500、第二回收管路；
600、液氢储罐；610、排气阀；
700、气氢储罐。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
本实施例提供一种海上液氢加注系统，如图1所示，海上液氢加注系统包括浮式平台100、加注臂200、液氢储罐600及控制模块，其中浮式平台100设置于海面上，浮式平台100上设置有液氢储罐600，液氢储罐600内储存有液氢，加注臂200与液氢储罐600通过加注管路300连通设置，加注臂200设置于浮式平台100上，加注臂200的端部设置有加注装置210，加注装置210能够连接船舶的注液口以进行液氢加注，控制模块与加注装置210电连接，控制模块能够控制加注装置210进行加注工作。
于本实施例中，浮式平台100设置于海面上，加注臂200与液氢储罐600通过加注管路300连通设置，当船舶需要进行液氢加注时，待加注船舶停靠至浮式平台100侧面预设的加注位置，加注装置210能够连接待加注船舶的注液口以进行液氢加注，从而能够在海上直接对船舶进行液氢加注，船舶无需再返回岸边进行液氢加注，进一步减轻了加氢站位置对船舶航行的限制，有效提升船舶航行效率。进一步地，通过设置控制模块，控制模块与加注装置210电连接，控制模块能够实现对氢气加注工作的自动控制，使加注工作更加快捷化、智能化，并且控制模块优选可以设置在岸边或者便于操作人员观察操作的地点，避免操作人员身处海面的复杂环境下，进而对相关操作人员也能起到更好的保护作用。
进一步地，加注装置210上设置有注液阀211，控制模块与注液阀211电连接，控制模块能够控制注液阀211的开闭。于本实施例中，通过控制模块控制注液阀211开闭可以实现加注装置210的自动加注，具体地，当加注装置210与待加注船舶的注液口连接完毕准备进行加注工作时，控制模块能够给注液阀211发送开阀信号，注液阀211在接收到开阀信号后能够将自身阀口打开，从而使液氢能够通过注液阀211加注至船舶内；当加注装置210加注完成后，控制模块能够给注液阀211发送闭阀信号，注液阀211在接收到闭阀信号后能够将自身阀口关闭，从而完成对船舶的液氢加注工作，于本实施例中，控制模块控制注液阀211开闭的原理及过程为现有技术，在此不做过多赘述。
进一步地，加注装置210上设置有定位部，控制模块与定位部电连接，当加注装置210加注液氢时，控制模块能够控制定位部对船舶进行定位，当加注装置210加注完毕时，控制模块能够控制定位部接触对船舶的定位。于本实施例中，通过设置定位部，使得加注装置210在加注的过程中可以更加稳定的与船舶连接，保证加注装置210与船舶注液口之间的相对位置能够保持稳定，避免注液过程中加注装置210与船舶注液口之间发生错位导致加注失败。
可选地，定位部优选设置为多个设置于加注装置210端部的定位头，多个定位部均可伸缩于加注装置210，待加注船舶对应设置有多个与定位头一一对应的定位槽，当加注装置210加注液氢时，多个定位头可以伸出于加注装置210并插接在定位槽中，保证加注装置210与船舶注液口之间的相对位置保持稳定，从而实现定位功能，当加注装置210加注完毕时，多个定位头能够缩回至加注装置210，从而解除加注装置210与船舶间的定位。于本实施例中，定位部还可以是其他定位结构，在此不做过多限定。
于本实施例中，加注臂200包括升降装置，升降装置能够调节加注装置210的升降高度。由于待加注的船舶型号不一，不同型号船舶的注液口的高度也有所不同，因此通过设置升降装置，可以对加注装置210的高度进行适应性调整以适配不同型号船舶的注液口高度，进而增强实用性与兼容性。可选地，升降装置可以是多级伸缩杆，也可以是升降气缸或者伺服模组，在此不做过多限定。进一步地，升降装置与控制模块电连接，控制模块能够控制升降装置升降。通过控制模块与升降装置电连接，相关操作人员可以在控制模块中编写升降调整的控制指令，当加注装置210与船舶注液口进行连接时可以远程对升降装置的高度进行自动控制，省去了复杂的人力调整过程，节省了人力成本。
作为优选地，浮式平台100侧面设置有推进系统，推进系统与控制模块电连接，通过设置推进系统可以使浮式平台100在海面上进行移动，并且通过设置推进系统与控制模块电连接，控制模块可以实现对浮式平台100移动的自动控制，控制模块对推进系统的具体控制过程为现有技术，在此不做过多赘述。
于本实施例中，海上液氢加注系统还包括第一增压泵310和第一阀门320，其中第一增压泵310与第一阀门320均设置于加注管路300上，第一增压泵310能够对加注管路300内的液氢进行增压，第一阀门320能够控制加注管路300内液氢的流量。通过第一增压泵310的增压作用能够使液氢可靠迅速地供应至加注装置210，并且第一阀门320可以配合第一增压泵310共同确保液氢的可靠供应。此外，第一增压泵310与第一阀门320也可以对加注管路300起到保护作用，当液氢给加注管路300的压力过高时，第一增压泵310适应性减小增压压力，第一阀门320适应性地减小阀口开度，进而能够对加注管路300起到可靠有效地的保护。
进一步地，第一增压泵310和第一阀门320均与控制模块电连接，控制模块能够对第一增压泵310的增压压力及第一阀门320的阀口开度进行控制。具体地，通过设置第一增压泵310和第一阀门320均与控制模块电连接，通过控制模块能够远程对第一增压泵310的增压压力和第一阀门320的阀口开度进行自动控制。作为优选地，加注管路300内设置有与控制模块电连接的传感器，传感器实时监测加注管路300内的压力及流量情况，当加注管路300内压力过高或者流量过大以影响加注管路300自身的稳定时，传感器能够向控制模块发送预警信号，控制模块在接收到预警信号后能够分别向第一增压泵310和第一阀门320发送减压信号和限流信号，第一增压泵310在接收到减压信号后会减小自身的增压压力，第一阀门320在接收到限流信号后会减小自身阀口的开度，从而实现对加注管路300保护的自动控制，更加全面可靠地对加注管路300进行保护，控制模块对第一增压泵310、第一阀门320及传感器的控制过程均为现有技术，在此不做过多赘述。
于本实施例中，海上液氢加注系统还包括第一回收管路400，第一回收管路400一端连接加注臂200，第一回收管路400另一端连接气氢储罐700，气氢储罐700设置于浮式平台100上，第一回收管路400能够将加注臂200内汽化的氢气输送至气氢储罐700。于本实施例中，在进行液氢加注时，液氢从液氢储罐600中被输出，在通过加注管路300到达加注臂200时温度逐渐升高，过程中部分液氢受热汽化成氢气，通过设置第一回收管路400，加注臂200通过第一回收管路400连接气氢储罐700，在氢气加注时能够将加注臂200内汽化的氢气输送至气氢储罐700进行储存，气氢储罐700中的氢气可用作备气源供其他用氢装置或氢气液化使用，避免了对该部分氢能源的浪费，也进一步提升的氢能源的使用效率。在本实施例中，第一回收管400路优选设置于靠近加注装置210的位置，在升降装置工作时，第一回收管路400可以与加注装置210同步升降。液氢储罐600中的液氢优选依次通过海上电解水制氢以及氢气液化步骤获得，并且在本实施例中，液氢储罐600的容量可以根据待加注船舶的数量及需求进行适应性的调整，在此不做过多限定。
于本实施例中，海上液氢加注系统还包括第二增压泵410和第二阀门420，其中第二增压泵410与第二阀门420均设置于第一回收管路400上，第二增压泵410能够对第一回收管路400内的氢气进行增压，第二阀门420能够控制第一回收管路400内氢气的流量。于本实施例中，通过设置第二增压泵410，能够对部分汽化的氢气进行压缩，使得该部分氢气压力升高，以满足气氢储罐700的高压环境，从而更加可靠稳定地将氢气储存于气氢储罐700中，并且通过设置第二阀门420适应性地调节第一回收管路400内氢气的流量，也可以配合第二增压泵410共同确保氢气快速有效地储存至气氢储罐700。同时，第二增压泵410与第二阀门420也可以对第一回收管路400起到保护作用，当第一回收管路400内的压力过高时，第二增压泵410适应性减小增压压力，第二阀门420适应性地减小阀口开度，进而对第二回收管路400起到可靠地保护作用。
进一步地，第二增压泵410和第二阀门420均与控制模块电连接，控制模块能够对第二增压泵410的增压压力及第二阀门420的阀口开度进行控制。具体地，通过设置第二增压泵410和第二阀门420均与控制模块电连接，通过控制模块能够远程对第二增压泵410的增压压力和第二阀门420的阀口开度进行自动控制。作为优选地，第一回收管路400也内设置有与控制模块电连接的传感器，传感器实时监测第一回收管路400内的压力及流量情况，当第一回收管路400内压力过高或者流量过大以影响第一回收管路400自身的稳定时，传感器能够向控制模块发送预警信号，控制模块在接收到预警信号后能够分别向第二增压泵410和第二阀门420发送减压信号和限流信号，第二增压泵410在接收到减压信号后会减小自身的增压压力，第二阀门420在接收到限流信号后会减小自身阀口的开度，从而实现对第一回收管路400保护的自动控制，更加全面可靠地对第一回收管路400进行保护，在本实施例中，控制模块对第二增压泵410、第二阀门420及传感器的控制过程也均为现有技术，在此不做过多赘述。
进一步地，海上液氢加注系统还包括第二回收管路500，液氢储罐600上设置有排气阀610，第二回收管路500一端连接排气阀610，第二回收管路500另一端连接气氢储罐700。于本实施例中，由于液氢储罐600无法做到完全隔热，且液氢中仲氢比例无法达到100％，因此液氢储罐600内会有部分液氢汽化为氢气，当氢气逐渐增多时，液氢储罐600内的压力也会越来越大，因此通过设置排气阀610，液氢储罐600内汽化的氢气能够在压力作用下依次通过排气阀610与第二回收管路500后被输送至气氢储罐700中，从而能够避免对该部分液化氢气的浪费。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。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，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种海上液氢加注系统，其特征在于，包括：
浮式平台(100)，所述浮式平台(100)设置于海面上，所述浮式平台上设置有液氢储罐(600)，所述液氢储罐(600)内储存有液氢；
加注臂(200)，所述加注臂(200)与所述液氢储罐(600)通过加注管路(300)连通设置，所述加注臂(200)设置于所述浮式平台(100)上，所述加注臂(200)的端部设置有加注装置(210)，所述加注装置(210)能够连接船舶的注液口以进行液氢加注；
控制模块，所述控制模块与所述加注装置(210)电连接，所述控制模块能够控制所述加注装置(210)进行加注工作。
2.根据权利要求1所述的海上液氢加注系统，其特征在于，所述加注装置(210)上设置有注液阀(211)，所述控制模块与所述注液阀(211)电连接，所述控制模块能够控制所述注液阀(211)的开闭。
3.根据权利要求1所述的海上液氢加注系统，其特征在于，所述加注装置(210)上设置有定位部，所述控制模块与所述定位部电连接，当所述加注装置(210)加注所述液氢时，所述控制模块能够控制所述定位部对所述船舶进行定位，当所述加注装置(210)加注完毕时，所述控制模块能够控制所述定位部解除对所述船舶的定位。
4.根据权利要求1所述的海上液氢加注系统，其特征在于，还包括：
第一增压泵(310)，设置于所述加注管路(300)上，所述第一增压泵(310)能够对所述加注管路(300)内的所述液氢进行增压；
第一阀门(320)，设置于所述加注管路(300)上，所述第一阀门(320)能够控制所述加注管路(300)内的所述液氢的流量。
5.根据权利要求4所述的海上液氢加注系统，其特征在于，所述第一增压泵(310)和所述第一阀门(320)均与所述控制模块电连接，所述控制模块能够对所述第一增压泵(310)的增压压力及所述第一阀门(320)的阀口开度进行控制。
6.根据权利要求1所述的海上液氢加注系统，其特征在于，还包括第一回收管路(400)，所述第一回收管路(400)一端连接所述加注臂(200)，所述第一回收管路(400)另一端连接气氢储罐(700)，所述气氢储罐(700)设置于所述浮式平台(100)上，所述第一回收管路(400)能够将所述加注臂(200)内汽化的氢气输送至所述气氢储罐(700)。
7.根据权利要求6所述的海上液氢加注系统，其特征在于，还包括：
第二增压泵(410)，设置于所述第一回收管路(400)上，所述第二增压泵(410)能够对所述第一回收管路(400)内汽化的所述氢气进行增压；
第二阀门(420)，设置于所述第一回收管路(400)上，所述第二阀门(420)能够控制所述第一回收管路(400)内汽化的所述氢气的流量。
8.根据权利要求7所述的海上液氢加注系统，其特征在于，所述第二增压泵(410)和所述第二阀门(420)均与所述控制模块电连接，所述控制模块能够对所述第二增压泵(410)的增压压力及所述第二阀门(420)的阀口开度进行控制。
9.根据权利要求6所述的海上液氢加注系统，其特征在于，还包括第二回收管路(500)，所述液氢储罐(600)上设置有排气阀(610)，所述第二回收管路(500)一端连接所述排气阀(610)，所述第二回收管路(500)另一端连接所述气氢储罐(700)。
10.根据权利要求1所述的海上液氢加注系统，其特征在于，所述加注臂(200)包括升降装置，所述升降装置与所述控制模块电连接，所述控制模块能够控制所述升降装置升降以调节所述加注装置(210)的升降高度。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115199950A (zh) * 2022-08-25 2022-10-18 北京航天试验技术研究所 一种可抑制超临界转变的高压液氢输送系统及其方法

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