CN115183151A - 一种自动氢气加注系统装置及方法 - Google Patents

一种自动氢气加注系统装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种自动氢气加注系统装置及方法，所述的自动氢气加注系统装置包括控制单元、报警单元、在线检测单元、放空管路、至少两组氢气气源单元、至少一组置换气源单元，以及至少一个供氢管路；所述的供氢管路用于将氢气气源单元内的氢气输送至氢气用户，所述的供氢管路上沿气体流动方向依次设置有第一供氢阀、第二供氢阀与供氢切断阀；所述的报警单元用于采集在线检测单元的信号并传输至控制单元，所述的控制单元用于反馈控制供氢管路内进行状态转换与在线监测。本发明通过程序化控制，提升了运行效率、可靠性以及安全稳定性，可在稳定的工作压力下适用于不同用户类型和氢气气源类型，且能够进行实时监测、报警和处置。

Description

一种自动氢气加注系统装置及方法
技术领域
本发明属于加氢技术领域，涉及一种自动氢气加注系统装置及方法。
背景技术
氢能作为新一代绿色能源，是实现绿色产业的重要突破口，随着氢能应用范围的扩大，氢气加注成为其应用中的重要一环。目前现有的氢气加注装置存在安全系数较低，自动化程度较低，故障处置速度慢以及存在人工误操作概率等问题。
CN107575735A公开了一种带氢气回收功能加氢装置的自动控制系统，包括控制器，所述控制器上连接有加注管路压力检测装置、加注管路流量检测装置、低压紧急截断阀、中压紧急截断阀、高压紧急截断阀、残余氢气放散阀、回收阀、操作输入设备及屏显设备。
CN209431072U公开了一种氢气加注装置，包括：空气驱动机构，用于压缩空气的输送；氢气输送机构，用于氢气的输送；增压机构，其两个进口端分别连通于氢气输送机构和空气驱动机构，增压机构在空气驱动机构的作用下，用于氢气的增压；压力控制开关，其分别连通于增压机构和空气驱动机构，压力控制开关根据增压机构出口端的压力，控制空气驱动机构的启闭；加注机构，其连通于增压机构的出口端，用于氢气的加注。
如何在保证氢气加注安全性的前提下，提升系统加注效率、运行安全稳定性、可靠性和通用性，是目前亟待解决的重要问题。
发明内容
针对现有各种氢气加注技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种自动氢气加注系统装置及方法，提升氢气加注系统的运行效率以及安全稳定性和可靠性，且能够在保证装置稳定的工作压力下适用于不同用户类型和氢气气源类型。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种自动氢气加注系统装置，所述的自动氢气加注系统装置包括控制单元、报警单元、在线检测单元、放空管路、至少两组氢气气源单元、至少一组置换气源单元，以及至少一个供氢管路；
所述的供氢管路用于将氢气气源单元内的氢气输送至氢气用户，所述的在线检测单元、放空管路、至少一组置换气源单元分别连接所述的供氢管路，所述的供氢管路上沿气体流动方向依次设置有第一供氢阀、第二供氢阀与供氢切断阀；
所述的报警单元用于采集在线检测单元的信号并传输至控制单元，所述的控制单元用于反馈控制供氢管路内进行状态转换与在线监测。
本发明提供的一种自动氢气加注系统装置，提升了氢气加注系统的运行效率以及安全稳定性，适用于不同用户类型和氢气气源类型，具有自动化程度高、可靠性高、操作简单和维护方便等优点。
需要说明的是，本发明中的控制单元由可编程序控制器(PLC，ProgrammableLogic Controller)进行控制，PLC内置氢气加注、气体置换、氢气泄露和气密性试验等控制逻辑，并可对内置逻辑进行增减和修改，程序通过与氢气质量、压力、流速和流量等参数进行实时交互，在控制室触摸式显示屏上实现供氢工艺流程图和实时参数变化趋势的显示。
作为本发明一个优选技术方案，所述的氢气气源单元与供氢管路之间设置有第一压力调节阀。
优选地，所述的氢气气源单元包括至少两个储氢装置。
优选地，所述的至少一组置换气源单元与供氢管路之间分别设置有第二压力调节阀。
优选地，所述的控制单元分别电性连接所述的第一供氢阀、第二供氢阀、供氢切断阀、第一压力调节阀与第二压力调节阀。
需要说明的是，本发明中第一压力调节阀在“加注状态”下，开度自动调节，使管道内氢气压力保持在工作压力。本发明中的置换气源单元通过第二压力调节阀连接供氢管路，为处于“检修状态”和“备用状态”时的供氢管路提供安全的置换气。本发明中的置换气采用二氧化碳或氮气。
作为本发明一个优选技术方案，所述的放空管路分别通过第一管道、第二管道与第三管道连接所述的供氢管路，所述的第一管道上设置有气体置换阀，所述的第二管道上设置有超压排放阀，所述的第三管道上设置有安全阀。
优选地，所述第一管道远离所述放空管路的一端连接所述第二供氢阀的进气端。
优选地，所述第二管道远离所述放空管路的一端连接所述第一供氢阀的进气端。
优选地，所述第三管道远离所述放空管路的一端接入所述供氢管路位于所述氢气气源单元与置换气源单元之间的管段。
优选地，所述放空管路的出口处设置有阻火器，所述放空管路的顶部设置有防雨帽。
优选地，所述的气体置换阀与超压排放阀分别电性连接所述的控制单元。
作为本发明一个优选技术方案，所述的在线检测单元包括气体流量检测模块、气体压力检测模块、气体质量检测模块与气体泄漏检测模块。
优选地，所述的气体流量检测模块包括流量测量装置，所述的流量测量装置设置于所述第一供氢阀与第二供氢阀之间。
优选地，所述流量测量装置的进气端设置有进口调节阀，所述流量测量装置的出气端设置有出口调节阀。
本发明中进口调节阀与出口调节阀分别设置于流量测量装置的前后，在氢气加注控制过程中，根据供氢管路内氢气流速或质量流量/体积流量自动调节进口调节阀与出口调节阀的阀门开度，从而提高自动氢气加注系统装置在供氢过程中的安全稳定性。
优选地，所述流量测量装置包括气体涡轮流量计或气体质量流量计。
需要说明的是，气体涡轮流量计用于测量气体体积，用以监测大型氢冷发电机等设备日供氢量的计量，气体质量流量计则用于计量加注氢燃料电池等用户的气体质量。
优选地，所述气体压力检测模块包括第一压力变送器，所述的第一压力变送器设置于所述第一供氢阀与氢气气源单元之间的连接管路上。
优选地，所述的第一压力变送器电性连接超压排放阀。
优选地，所述的在线检测单元还包括第二压力变送器，所述的第二压力变送器设置于第二供氢阀与供氢切断阀之间的连接管路上。
优选地，所述第一压力变送器与供氢管路之间设置有第一截止阀，所述第二压力变送器与供氢管路之间设置有第二截止阀。
需要说明的是，本发明的第一截止阀与第二截止阀分别设置有放气闷头，通过设置的第一压力变送器与第二压力变送器，将压力信号输送至PLC显中示，其中，第一压力变送器用于监测供氢管路内部压力，第二压力变送器用于监测用户侧氢气压力。
优选地，所述的气体质量检测模块通过质检管道连接供氢管路，所述的质检管道上设置有质量检测进口阀。
优选地，所述的质量检测进口阀电性连接所述的控制单元。
优选地，所述质检管道进气端接入所述流量测量装置的出气端。
优选地，所述的气体质量检测模块包括气体露点仪与气体纯度仪或气相色谱仪中的任一种的组合。
需要说明的是，本发明中的质量检测进口阀用于连接供氢管路与气体纯度仪、气相色谱仪或气体露点仪，在氢气加注控制过程，以及气体置换控制过程中，对供氢管路中的氢气/二氧化碳/氮气进行在线取样分析，获取气体纯度/杂质含量和露点，辅助PLC进行危险的提前预警与处置。示例性地，气体质量检测模块可采用气体纯度仪与气体露点仪，或气相色谱仪与气体露点仪。
优选地，所述的气体泄漏检测模块包括氢气泄漏检测仪。
作为本发明一个优选技术方案，所述的报警单元包括气体流量报警模块、气体质量报警模块、气体压力报警模块、气密性报警模块与气体泄漏报警模块。
优选地，所述的气体流量报警模块电性连接所述的流量测量装置，所述的气体质量报警模块电性连接所述的气体质量检测模块，所述的气体泄漏报警模块电性连接所述的气体泄漏检测模块，所述的气体压力报警模块电性连接所述的第一压力变送器，所述的气密性报警模块分别电性连接所述的第一压力变送器与第二压力变送器。
所述的气体流量报警模块将获得的第一信号传输至控制单元，所述的控制单元反馈控制进口调节阀与出口调节阀。
所述的气体质量报警模块将获得的第二信号传输至控制单元，所述的控制单元反馈控制所述的供氢切断阀、第一压力调节阀、第二压力调节阀、气体置换阀与超压排放阀。
所述的第一压力变送器将获得的第三信号传输至控制单元，并触发气体压力报警模块，所述的控制单元反馈控制所述的超压排放阀。
所述的气体泄漏报警模块将获得的第四信号传输至控制单元，所述的控制单元反馈控制所述的第一压力调节阀、第二压力调节阀与供氢切断阀。
所述的第一压力变送器与第二压力变送器根据获得的第五信号触发气密性报警模块。
需要说明的是，本发明中第一信号为流量测量装置测量到的供氢管路内氢气的质量流量或流速数据，在控制单元内设置第一预设值，当流量测量装置检测数据超出第一预设值的范围时，即触发气体流量报警模块。第二信号为供氢管路内的氢气纯度或氢气中的杂质浓度数据，在控制单元内设置第二预设值与第三预设值，当气体质量检测模块检测数据氢气纯度低于第二预设值，或杂质浓度高于第三预设值时，即触发气体质量报警模块。第三信号为第一压力变送器检测到的供氢管路内的压力数据，可在控制单元内设置第四预设值，当检测数据超出第四预设值的范围时，即触发气体压力报警模块。第四信号为环境中的氢气浓度数据，采用气体泄漏报警模块中的报警器实现在线监测。第五信号为第一压力变送器与第二压力变送器检测到的压力数据同时降低，即触发气密性报警模块。
第二方面，本发明提供了一种自动氢气加注方法，所述的自动氢气加注方法采用第一方面所述的自动氢气加注系统装置进行，所述的自动氢气加注方法包括：
利用供氢管路连接氢气气源单元与氢气用户，控制单元自动控制供氢管路处于“检修状态”、“备用状态”、“加注状态”或“气密性试验状态”，并在所述“加注状态”的过程中对氢气进行在线监测；
在所述“备用状态”、“加注状态”或“气密性试验状态”下，所述供氢管路内由氢气气源单元提供气源，在所述“检修状态”下，所述供氢管路内由所述置换气源单元提供置换气或通入空气。
需要说明的是，本发明中供氢管路处于上述各种运行状态时，仅包含必须处于开启或关闭状态的阀门，自动氢气加注系统装置中还包括其他部分阀门，其开启或关闭均不会对相应运行状态产生影响。
作为本发明一个优选技术方案，所述的“检修状态”包括：所述的控制单元自动控制所述的供氢切断阀、第一压力调节阀、第二压力调节阀、超压排放阀与气体置换阀，将供氢管路内的氢气转换为置换气，使得供氢管路处于“第一检修状态”，随后人工进行自动氢气加注系统装置的检修，结束检修后，供氢管路内充入空气，使得供氢管路处于“第二检修状态”。
需要说明的是，本发明中“第一检修状态”是根据“气体质量报警模块”、“气体压力报警模块”与“气体泄露报警模块”，使供氢管路内由“加注状态”或“备用状态”转换为“检修状态”的过程。“第二检修状态”是在供氢管路进行管路、阀门或相关设备的更换或维护后，供氢管路内部的气体为空气的状态。
优选地，所述的“备用状态”包括：所述的控制单元自动控制所述供氢切断阀、气体置换阀、超压排放阀与第二压力调节阀关闭，同时控制所述的第一压力调节阀、第一截止阀、第二截止阀与质量检测进口阀的开启。
优选地，所述的“气密性试验状态”包括：在所述“备用状态”下，所述的控制单元自动控制所述质量检测进口阀的关闭。
优选地，所述的“加注状态”包括：在所述“备用状态”下，所述的控制单元自动控制所述进口调节阀、出口调节阀以及供氢切断阀的开启。
作为本发明一个优选技术方案，所述的自动氢气加注方法具体包括如下步骤：
S201开启第一压力调节阀、第一供氢阀、第二供氢阀、第一截止阀、第二截止阀与质量检测进口阀，并确认供氢管路处于“备用状态”；
S202氢气用户符合氢气加注条件后，开启供氢切断阀、进口调节阀与出口调节阀，向氢气用户供氢，供氢管路处于“加注状态”；
S203在氢气加注过程中，通过流量测量装置的第一信号，实时监测氢气流速或质量流量/体积流量是否处于第一预设值的范围内，若处于第一预设值的范围内，执行步骤S205，反之，执行步骤S204；
S204触发气体流量报警模块，报警状态显示为“流速/流量异常”，控制单元反馈调节进口调节阀与出口调节阀，随后再次执行步骤S203进行氢气流速/ 流量判断；
S205在氢气加注过程中，根据气体质量检测模块内的第二信号，判断供氢管路内氢气纯度是否高于第二预设值，或氢气杂质含量是否低于第三预设值，当氢气纯度高于第二预设值，或氢气杂质含量低于第三预设值时，执行步骤 S208，反之执行步骤S206-S207；
S206触发报警单元内的气体质量报警模块的状态显示为“气体质量异常”，控制单元自动控制关闭供氢切断阀与第一压力调节阀，并开启超压排放阀，由放空管路的阻火器排出氢气；
S207更换氢源，随后控制单元控制供氢管路转换为“备用状态”，重新执行步骤S202；
S208在氢气加注过程中，根据第一压力变送器获得的第三信号，判断供氢管路内氢气工作压力是否高于第四预设值，当未高于第四预设值时，执行步骤S210，反之执行步骤S209；
S209触发气体压力报警模块，报警状态显示为“气体压力异常”，超压排放阀开启，供氢管路内的氢气压力正常后关闭，随后再次执行步骤S209进行供氢管路内工作压力判断；
S210达到氢气用户允许充注压力后，关闭供氢切断阀，控制单元自动控制供氢管路恢复为“备用状态”。
作为本发明一个优选技术方案，步骤S201中，控制单元自动控制供氢管路由所述的“第二检修状态”转换为“备用状态”，包括如下步骤：
S301开启第一截止阀与第二截止阀，并关闭第一压力调节阀、第二压力调节阀、第一供氢阀、第二供氢阀、质量检测进口阀、气体置换阀、供氢切断阀、超压排放阀、进口调节阀与出口调节阀；
S302控制单元开启气体置换阀、第一供氢阀、第二供氢阀、进口调节阀与出口调节阀，使得供氢管路与放空管路保持连通；
S303开启第二压力调节阀与质量检测进口阀，根据气体质量检测模块内的第二信号，手动开启第一压力变送器与第二压力变送器放气闷头，进行放气后关闭；
S304确认手动操作完成后，关闭气体置换阀与第二压力调节阀，将供氢管路内的空气置换为置换气；
S305连通供氢管路与氢气气源单元，调节氢气气源单元出口处的压力至工作压力；
S306打开第一压力调节阀以及气体置换阀，使置换气由放空管路排出；
S307气体质量检测模块内的数据显示氢气纯度符合标准后，关闭气体置换阀，氢气置换完成，供氢管路转换为“备用状态”。
优选地，所述的置换气为二氧化碳或氮气。
作为本发明一个优选技术方案，所述的自动氢气加注方法还包括：对所述供氢管路进行气体泄露监测；
优选地，所述的气体泄露监测具体包括如下步骤：
S401气体泄漏报警模块发出第四信号，报警状态显示为“氢气泄露”；
S402关闭第一压力调节阀与供氢切断阀，切断氢气进出口；
S403工作人员检查供氢管路的泄漏点；
S404将供氢管路转换为“第一检修状态”，更换泄漏点的管段，更换管段后的供氢管路状态为“第二检修状态”，随后将供氢管路由“第二检修状态”转换为“备用状态”。
优选地，所述的自动氢气加注方法还包括：将供氢管路转换为“气密性试验状态”，对所述供氢管路进行气密性检测试验。
优选地，所述的气体泄露监测具体包括如下步骤：
S501使供氢管路处于“气密性试验状态”，供氢管路内氢气压力保持在工作压力；
S502持续24h，记录第一压力变送器与第二压力变送器的压力数据；
S503若24h内，供氢管路内压力保持正常，则输出试验结果“供氢管路的气密性试验正常”，反之，气密性报警模块的状态显示为“气密性试验不合格”，供氢管路切换至“第一检修状态”，并输出压力异常数据及其对应时间。
需要说明的是，步骤S501中供氢管路内氢气压力最大不超过工作压力的 1.05～1.10倍。第一压力变送器与第二压力变送器的读数允许误差，应根据压力表所属等级进行规定。
优选地，所述的自动氢气加注方法还包括：控制单元自动控制供氢管路将所述“加注状态”、“备用状态”或“气密性试验状态”转换为“第一检修状态”，具体包括如下步骤：
S601控制单元开启气体置换阀、第一供氢阀、第二供氢阀、进口调节阀与出口调节阀，使得供氢管路与放空管路保持连通；
S602开启第二压力调节阀与质量检测进口阀，根据气体质量检测模块内的第二信号，手动打开第一压力变送器与第二压力变送器放气闷头，进行放气后关闭；
S603确认手动操作完成后，关闭气体置换阀与第二压力调节阀，将供氢管路内的氢气转换为置换气。
所述系统是指设备系统、装置系统或生产装置。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明提供的一种自动氢气加注系统装置及方法，提升氢气加注系统的运行效率、可靠性以及安全稳定性，可在保证装置稳定的工作压力下适用于不同用户类型和氢气气源类型，且能够对气体质量异常、气体流速/流量异常、气体压力异常和氢气泄露进行实时监测、报警和处置，并可一键切换为“检修状态”、“备用状态”、“加注状态”和“气密性试验状态”，具有自动化程度高、可靠性高、操作简单和维护方便等优点。
附图说明
图1为本发明实施例1提供的自动氢气加注系统装置的装置结构示意图；
图2为本发明一个具体实施方式提供的自动氢气加注系统装置的氢气加注控制流程；
图3为本发明一个具体实施方式提供的自动氢气加注系统装置的气体置换控制流程图；
图4为本发明一个具体实施方式提供的自动氢气加注系统装置的氢气泄露监测流程图；
图5为本发明一个具体实施方式提供的自动氢气加注系统装置的气密性试验流程图；
图6为本发明一个具体实施方式提供的自动氢气加注系统装置的转换为“第一检修状态”的流程图。
其中，101-一段第二压力调节阀；102-阻火器；103-气体置换阀；104-质量检测进口阀；105-第二供氢阀；106-第二截止阀；107-供氢切断阀；108-氢气用户；109-出口调节阀；110-流量测量装置；111-氢气泄漏检测仪；112-进口调节阀；113-第一供氢阀；114-第一截止阀；115-超压排放阀；116-一段第一压力调节阀；117-二段第一压力调节阀；118-三段第一压力调节阀；119-四段第一压力调节阀；120-弹簧式安全阀；121-二段第二压力调节阀。
具体实施方式
需要理解的是，在本发明的描述中，术语“中心”、“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，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本领域技术人员理应了解的是，本发明中必然包括用于实现工艺完整的必要管线、常规阀门和通用泵设备，但以上内容不属于本发明的主要发明点，本领域技术人员可以基于工艺流程和设备结构选型可以自行增设布局，本发明对此不做特殊要求和具体限定。
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
在一个具体实施方式中，本发明提供了一种自动氢气加注系统装置，包括控制单元、报警单元、在线检测单元、放空管路、至少两组氢气气源单元、至少一组置换气源单元，以及至少一个供氢管路。
如图1所示，所述的供氢管路用于将氢气气源单元内的氢气输送至氢气用户108，所述的在线检测单元、放空管路、至少一组置换气源单元分别连接所述的供氢管路，所述的供氢管路上沿气体流动方向依次设置有第一供氢阀113、第二供氢阀105与供氢切断阀107。
所述的报警单元用于采集在线检测单元的信号并传输至控制单元，所述的控制单元用于反馈控制供氢管路内进行状态转换与在线监测。
本发明中的控制单元由可编程序控制器PLC进行控制，PLC内置氢气加注、气体置换、氢气泄露和气密性试验等控制逻辑，并可对内置逻辑进行增减和修改，程序通过与氢气质量、压力、流速和流量等参数进行实时交互，在控制室触摸式显示屏上实现供氢工艺流程图和实时参数变化趋势的显示。
本发明中的氢气用户108可以为氢燃料电池、车载小型储氢设备或大型氢冷发电机等，当氢气用户108为氢燃料电池时，所需的加注压力为30～40MPa，当氢气用户108为车载小型储氢设备时，所需的加注压力为60～80MPa。
在一些实施方式中，所述的氢气气源单元与供氢管路之间设置有第一压力调节阀。
本发明中的第一压力调节阀用于连接供氢管路与氢气气源单元，氢气气源单元与第一压力调节阀之间依次连接有氢气减压器、铜活接头、不锈钢拉断阀，且采用不锈钢软管连接。氢气气源出口处设置氢气减压器，在氢气置换二氧化碳/氮气过程中，氢气减压器出口压力为0.6MPa，在氢气加注控制过程中，氢气减压器的出口压力根据氢气用户108压力整定为标准工作压力。
所述的氢气气源单元包括至少两个储氢装置。所述的置换气源单元包括至少两个储气装置，所述的储气装置用于存储置换气。本发明中储氢装置与储气装置分别采用罐装式、瓶装式、就地式或车载式中的任一种或至少两种的组合。
所述的至少一组置换气源单元与供氢管路之间分别设置有第二压力调节阀。
所述的控制单元分别电性连接所述的第一供氢阀113、第二供氢阀105、供氢切断阀107、第一压力调节阀与第二压力调节阀。
本发明中第一压力调节阀或第二压力调节阀在“加注状态”下，开度自动调节，使管道内氢气压力保持在工作压力。本发明中的置换气源单元通过第二压力调节阀连接供氢管路，为处于“检修状态”和“备用状态”时的供氢管路提供安全的置换气。本发明中的置换气采用二氧化碳或氮气。
在一些实施方式中，本发明通过设置至少一组置换气源单元，分别通过第二压力调节阀连接供氢管路，实现一用一备。本发明中的置换气采用二氧化碳或氮气，置换气源单元内设置有二氧化碳或氮气的储气装置，储气装置与第二压力调节阀之间依次连接有置换气减压器、铜活接头、不锈钢拉断阀，且采用不锈钢软管连接，在二氧化碳/氮气置换氢气/空气过程中，减压器出口压力为 0.2MPa。
本发明中氢气减压器以及置换气减压器的壳体上均配置有安全阀120和截止阀，根据用氢装置的工作压力对安全阀120起跳压力进行整定，截止阀用于保障氢气气源的快速安全切换，以防空气进入高压不锈钢软管。
在一些实施方式中，所述的放空管路分别通过第一管道、第二管道与第三管道连接所述的供氢管路。所述的第一管道上设置有气体置换阀103，所述第一管道远离所述放空管路的一端连接所述第二供氢阀105的进气端。所述的第二管道上设置有超压排放阀115，所述第二管道远离所述放空管路的一端连接所述第一供氢阀113的进气端。所述的第三管道上设置有安全阀120，所述第三管道远离所述放空管路的一端接入所述供氢管路位于所述氢气气源单元与置换气源单元之间的管段。
所述放空管路的出口处设置有阻火器102，所述放空管路的顶部设置有防雨帽。
所述的气体置换阀103与超压排放阀115分别电性连接所述的控制单元。
本发明中的放空管路的出口应高出供氢站屋脊或氢气加注装置2m且离地 5m以上，放空管路还设有防雨帽，与阻火器102一同作用，以确保弹簧式安全阀120动作时或超压排放阀115开启时，所排氢气无法引起燃烧和爆炸。质量检测进口阀104用于供氢管路气体置换操作，气体置换过程中的氢气、空气、二氧化碳/氮气均通过质量检测进口阀104排出。弹簧式安全阀120起跳压力整定为装置工作压力以上0.05～0.10MPa。超压排放阀115起跳压力整定为弹簧式安全阀120起跳压力以上0.00～0.10MPa，同时受到PLC反馈控制。若第一压力变送器获得的第三信号高于超压排放阀115起跳压力0.10MPa以上，连锁开启气体置换阀103，排出管道内氢气。
在一些实施方式中，所述的在线检测单元包括气体流量检测模块、气体质量检测模块与气体泄漏检测模块。
所述的气体流量检测模块包括流量测量装置110，所述的流量测量装置110 设置于所述第一供氢阀113与第二供氢阀105之间。所述流量测量装置110的进气端设置有进口调节阀112，所述流量测量装置110的出气端设置有出口调节阀109。本发明中进口调节阀112与出口调节阀109分别设置于流量测量装置 110的前后，在氢气加注控制过程中，根据供氢管路内氢气流速或质量流量自动调节进口调节阀112与出口调节阀109的阀门开度，从而提高自动氢气加注系统装置在供氢过程中的安全稳定性。所述流量测量装置110包括气体涡轮流量计或气体质量流量计，前者用于测量气体体积，用以监测大型氢冷发电机等设备日供氢量的计量，气体质量流量计则用于计量加注氢燃料电池等用户的气体质量。
本发明中通过增设氢气压缩机，并在PLC中接入氢气压缩机控制模块，在加注氢燃料电池时，应对氢气压缩机功率、进口调节阀112和出口调节阀109 进行联合控制，以保证均匀的充注质量流量。当氢气用户108为大型发电机氢气冷却系统时，其所需的加注压力较低，可直接接入本发明的自动氢气加注系统装置，并根据发电机组的装机容量调整氢气减压阀出口工作压力。
在一些实施方式中，所述气体压力检测模块包括第一压力变送器，所述的第一压力变送器设置于所述第一供氢阀113与氢气气源单元之间的连接管路上，所述的第一压力变送器电性连接超压排放阀。
所述的在线检测单元还包括第二压力变送器，所述的第二压力变送器设置于第二供氢阀105与供氢切断阀107之间的连接管路上，所述第一压力变送器与供氢管路之间设置有第一截止阀，所述第二压力变送器与供氢管路之间设置有第二截止阀。
所述第一压力变送器与供氢管路之间设置有第一截止阀114，所述第二压力变送器与供氢管路之间设置有第二截止阀106。本发明的第一截止阀114与第二截止阀106分别设置有放气闷头，通过设置的第一压力变送器与第二压力变送器，将压力信号输送至PLC显中示，其中，第一压力变送器用于监测供氢管路内部压力，第二压力变送器用于监测用户侧氢气压力。
在一些实施方式中，所述的气体质量检测模块通过质检管道连接供氢管路，所述的质检管道上设置有质量检测进口阀104。所述的质量检测进口阀104电性连接所述的控制单元。所述质检管道的进气端接入所述流量测量装置110的出气端。
所述的气体质量检测模块包括气体纯度仪与气体露点仪，或包括气相色谱仪与气体露点仪。本发明中的质量检测进口阀104用于连接供氢管路与气体纯度仪、气相色谱仪或气体露点仪，在氢气加注控制过程，以及气体置换控制过程中，对供氢管路中的氢气/二氧化碳/氮气进行在线取样分析，获取气体纯度/ 杂质含量和露点，辅助PLC进行危险的提前预警与处置。
本发明中采用的气体纯度仪为热导式，气体纯度仪和气相色谱仪配置有测量单元，当气体纯度仪监测到供氢管路内的氢气纯度异常，或气相色谱仪监测到氢气中的杂质超出预设值时，PLC将根据氢气加注控制流程或气体置换控制流程进行联锁处理。
所述的气体泄漏检测模块包括氢气泄漏检测仪111。
在一些实施方式中，所述的报警单元包括气体流量报警模块、气体质量报警模块、气体压力报警模块、气密性报警模块与气体泄漏报警模块。
所述的气体流量报警模块电性连接所述的流量测量装置110，所述的气体流量报警模块将获得的第一信号传输至控制单元，所述的控制单元反馈控制进口调节阀112与出口调节阀109。本发明中第一信号为流量测量装置110测量到的供氢管路内氢气的质量流量/体积流量或流速数据，在控制单元内设置第一预设值，当流量测量装置110检测数据超出第一预设值的范围时，即触发气体流量报警模块。
所述的气体质量报警模块电性连接所述的气体质量检测模块，所述的气体质量报警模块将获得的第二信号传输至控制单元，所述的控制单元反馈控制所述的供氢切断阀107、第一压力调节阀、第二压力调节阀、气体置换阀103与超压排放阀115。第二信号为供氢管路内的氢气纯度或氢气中的杂质浓度数据，在控制单元内设置第二预设值与第三预设值，当气体质量检测模块检测数据氢气纯度低于第二预设值，或杂质浓度高于第三预设值时，即触发气体质量报警模块。
所述的气体压力报警模块电性连接所述的第一压力变送器，第一压力变送器将获得的第三信号传输至控制单元，并触发气体压力报警模块，所述的控制单元反馈控制所述的超压排放阀115。第三信号为第一压力变送器检测到的供氢管路内的压力数据，在控制单元内设置第四预设值，当检测数据超出第四预设值的范围时，即触发气体压力报警模块。
所述的气体泄漏报警模块电性连接所述的气体泄漏检测模块，所述的气体泄漏报警模块将获得的第四信号传输至控制单元，所述的控制单元反馈控制所述的第一压力调节阀、第二压力调节阀与供氢切断阀107。第四信号为环境中的氢气浓度数据，采用气体泄漏报警模块中的报警器实现在线监测。
所述的气密性报警模块分别电性连接所述的第一压力变送器与第二压力变送器，根据获得的第五信号(第一压力变送器与第二压力变送器检测到的压力数据同时降低)，触发气密性报警模块。
本发明的自动氢气加注系统装置中第一截止阀114与第二截止阀106为手动阀门，可进行手动调节；第一供氢阀113、第二供氢阀105、进口调节阀112、流量测量装置110、出口调节阀109、第一压力调节阀与第二压力调节阀分别为电动阀门，电动阀门开度任意可调；气体置换阀103、质量检测进口阀104、供氢切断阀107、超压排放阀115分别为电磁阀门，具有全开和全关两种模式。
自动氢气加注系统装置内的阻火器102和弹簧式安全阀120等设备均采用法兰型，所有法兰均配置有防静电跨接带。自动氢气加注装置中压力变送器，压力调节阀和流量测量装置110等设备为防爆型，其中配置的各种隔爆型电动和电磁阀门的电动装置及电缆、导管、电缆引入、装入装置，选型和安装均应符合GB 50058-2014《爆炸危险环境电力装置设计规范》内各项技术所要求的防爆等级，以确保氢气加注装置的安全性和可靠性。
在另一个具体实施方式中，本发明提供了一种自动氢气加注方法，所述的自动氢气加注方法采用一个具体实施方式所述的自动氢气加注系统装置进行，所述的自动氢气加注方法包括：
利用供氢管路连接氢气气源单元与氢气用户108，控制单元自动控制供氢管路处于“检修状态”、“备用状态”、“加注状态”或“气密性试验状态”，并在所述“加注状态”的过程中对氢气质量进行在线监测。
在所述“备用状态”、“加注状态”或“气密性试验状态”下，所述供氢管路内由氢气气源单元提供气源，在所述“检修状态”下，所述供氢管路内由所述置换气源单元提供置换气或通入空气。
在一些实施方式中，所述的“检修状态”包括：所述的控制单元自动控制所述的供氢切断阀、第一压力调节阀、第二压力调节阀、超压排放阀与气体置换阀，将供氢管路内的氢气转换为置换气，使得供氢管路处于“第一检修状态”，随后人工进行自动氢气加注系统装置的检修，结束检修后，供氢管路内充入空气，使得供氢管路处于“第二检修状态”。
本发明中“第一检修状态”是根据“气体质量报警模块”、“气体压力报警模块”与“气体泄露报警模块”，使供氢管路内由“加注状态”或“备用状态”转换为“检修状态”的过程。“第二检修状态”是在供氢管路进行管路、阀门或相关设备的更换或维护后，供氢管路内部的气体为空气的状态。
在一些实施方式中，所述的“备用状态”包括：所述的控制单元自动控制所述供氢切断阀107、气体置换阀103、超压排放阀115与第二压力调节阀关闭，同时控制所述的第一压力调节阀、第一截止阀114、第二截止阀106与质量检测进口阀104的开启。
所述的“气密性试验状态”包括：在所述“备用状态”下，所述的控制单元自动控制所述质量检测进口阀104的关闭。
所述的“加注状态”包括：在所述“备用状态”下，所述的控制单元自动控制所述进口调节阀112、出口调节阀109以及供氢切断阀107的开启。
在一些实施方式中，如图2所示，所述的自动氢气加注方法具体包括如下步骤：
S201开启第一压力调节阀、第一供氢阀113、第二供氢阀105、第一截止阀 114、第二截止阀106与质量检测进口阀104，并确认供氢管路处于“备用状态”；
S202氢气用户108符合氢气加注条件后，开启供氢切断阀107、进口调节阀112与出口调节阀109，向氢气用户108供氢，供氢管路处于“加注状态”；
S203在氢气加注过程中，通过流量测量装置的第一信号，实时监测氢气流速或质量流量/体积流量是否处于第一预设值的范围内，若处于第一预设值的范围内，执行步骤S205，反之，执行步骤S204；
S204触发气体流量报警模块，报警状态显示为“流速/流量异常”，控制单元反馈调节进口调节阀112与出口调节阀109，随后再次执行步骤S203进行氢气流速/流量判断；
S205在氢气加注过程中，根据气体质量检测模块内的第二信号，判断供氢管路内氢气纯度是否高于第二预设值，或氢气杂质含量是否低于第三预设值，当氢气纯度高于第二预设值，或氢气杂质含量低于第三预设值时，执行步骤S209，反之执行步骤S206-S207；
S206触发报警单元内的气体质量报警模块的状态显示为“气体质量异常”，控制单元自动控制关闭供氢切断阀107与第一压力调节阀，并开启超压排放阀 115，由放空管路的阻火器102排出氢气；
S207更换氢源，随后控制单元控制供氢管路转换为“备用状态”，重新执行步骤S202；
S208在氢气加注过程中，根据第一压力变送器获得的第三信号，判断供氢管路内氢气工作压力是否高于第四预设值，当未高于第四预设值时，执行步骤 S210，反之执行步骤S209；
S209触发气体压力报警模块，报警状态显示为“气体压力异常”，超压排放阀115开启，供氢管路内的氢气压力正常后关闭，随后再次执行步骤S209进行供氢管路内工作压力判断；
S210达到氢气用户108允许充注压力后，关闭供氢切断阀107，控制单元自动控制供氢管路恢复为“备用状态”。
在一些实施方式中，如图3所示，所述步骤S201中，控制单元自动控制供氢管路由所述的“第二检修状态”转换为“备用状态”，包括如下步骤：
S301开启第一截止阀114与第二截止阀106，并关闭第一压力调节阀、第二压力调节阀、第一供氢阀113、第二供氢阀105、质量检测进口阀104、气体置换阀103、供氢切断阀107、超压排放阀115、进口调节阀112与出口调节阀 109；
S302控制单元开启气体置换阀103、第一供氢阀113、第二供氢阀105、进口调节阀112与出口调节阀109，使得供氢管路与放空管路保持连通；
S303开启第二压力调节阀与质量检测进口阀104，根据气体质量检测模块内的第二信号，手动开启第一压力变送器与第二压力变送器进行放气1min后关闭；
S304确认手动操作完成后，关闭气体置换阀103与第二压力调节阀，将供氢管路内的空气置换为置换气；
S305连通供氢管路与氢气气源单元，调节氢气气源单元出口处的压力至工作压力；
S306打开第一压力调节阀以及气体置换阀103，使置换气由放空管路排出；
S307气体质量检测模块内的数据显示氢气纯度符合标准后，关闭气体置换阀103，氢气置换完成，供氢管路转换为“备用状态”。
所述的置换气为二氧化碳或氮气。
在步骤S301中由于供氢管路内的气体置换往往在长时间的静置、检修或运行后进行，难以确定各阀门状态，因此，首先开启装置中全部手动阀门，关闭装置中全部电动阀门和电磁阀门，为供氢管路的气体置换控制提供条件。
在一些实施方式中，步骤S303中，第二信号是指：二氧化碳纯度高于90％，或氮气含氧量低于0.5％。
本发明中气体置换是自动氢气加注系统装置由“检修状态”转为“备用状态”的必要流程。完成检修工作，准备投入运行时，需将供氢管路内的空气先置换为氮气/二氧化碳，再置换为氢气。当供氢管路发生缺陷或定期检修时，需将自动氢气加注系统装置内的氢气置换为氮气/二氧化碳。
在一些实施方式中，所述的自动氢气加注方法还包括：对所述供氢管路进行气体泄露监测，如图4所示，所述的气体泄露监测具体包括如下步骤：
S401气体泄漏报警模块发出第四信号，报警状态显示为“氢气泄露”；
S402关闭第一压力调节阀与供氢切断阀107，切断氢气进出口；
S403工作人员检查供氢管路的泄漏点；
S404将供氢管路转换为“第一检修状态”，更换泄漏点的管段，更换管段后的供氢管路状态为“第二检修状态”，随后将供氢管路由“第二检修状态”转换为“备用状态”。
本发明中自动氢气加注系统装置需自动处理氢气泄露等极端情况，以最快的响应速度最大程度地避免危险事故，其中S403和S404为人工操作，其余步骤为自动控制。
在一些实施方式中，所述的自动氢气加注方法还包括：将供氢管路转换为“气密性试验状态”，对所述供氢管路进行气密性检测试验。
在一些实施方式中，如图5所示，所述的气体泄露监测具体包括如下步骤：
S501使供氢管路处于“气密性试验状态”，供氢管路内氢气压力保持在工作压力；
S502持续24h，记录第一压力变送器与第二压力变送器的压力数据；
S503若24h内，供氢管路内压力保持正常，则输出试验结果“供氢管路的气密性试验正常”，反之，气密性报警模块的状态显示为“气密性试验不合格”，供氢管路切换至“第一检修状态”，并输出压力异常数据及其对应时间。
步骤S501中供氢管路内氢气压力最大不超过工作压力的1.05～1.10倍。第一压力变送器与第二压力变送器的读数允许误差，应根据压力表所属等级进行标定。
本发明中需定期对自动氢气加注系统装置气密性能进行试验，由于氢气自然界中分子量和密度最小的气体，因此气密性试验需在供氢管路内流体为氢气的状态下进行。因气体纯度仪或气相色谱仪内设置放气孔，因此在进行气密性试验时应将其隔离。
在一些实施方式中，如图6所示，所述的自动氢气加注方法还包括：控制单元自动控制供氢管路将所述“加注状态”、“备用状态”或“气密性试验状态”转换为“第一检修状态”，具体包括如下步骤：
S601开启气体置换阀103、第一供氢阀113、第二供氢阀105、进口调节阀 112与出口调节阀109，使得供氢管路与放空管路保持连通；
S602控制单元开启第二压力调节阀与质量检测进口阀104，根据气体质量检测模块内的第二信号，手动打开第一压力变送器与第二压力变送器的放气闷头进行放气1min后关闭；
S603确认手动操作完成后，关闭气体置换阀103与第二压力调节阀，将供氢管路内的氢气转换为置换气。
实施例1
本实施例提供了一种自动氢气加注系统装置，如图1所示，包括控制单元、报警单元、在线检测单元、放空管路、四组氢气气源单元、两组置换气源单元，以及一个供氢管路。
供氢管路用于将氢气气源单元内的氢气输送至氢气用户108，在线检测单元、放空管路、置换气源单元分别连接供氢管路，供氢管路上沿气体流动方向依次设置有第一供氢阀113、第二供氢阀105与供氢切断阀107。
四组氢气气源单元分别包括两个储氢装置，一备一用，储氢装置与供氢管路之间设置有第一压力调节阀，分别记为一段第一压力调节阀116、二段第一压力调节阀117、三段第一压力调节阀118与四段第一压力调节阀119。
两组置换气源单元分别包括两个储气装置，一备一用，储气装置内充满二氧化碳，储气装置与供氢管路之间设置有第二压力调节阀，分别记为一段第二压力调节阀101与二段第二压力调节阀121。
放空管路分别通过第一管道、第二管道与第三管道连接供氢管路，第一管道上设置有气体置换阀103，第一管道远离放空管路的一端连接第二供氢阀105 的进气端。第二管道上设置有超压排放阀115，第二管道远离放空管路的一端连接第一供氢阀113的进气端。第三管道上设置有弹簧式安全阀120，第三管道远离放空管路的一端接入供氢管路位于氢气气源单元与置换气源单元之间的管段。放空管路的出口处设置有阻火器102，阻火器102的顶部设置有防雨帽。
在线检测单元包括气体流量检测模块、气体压力监测模块、气体质量检测模块与气体泄漏检测模块。
气体流量检测模块包括流量测量装置110，流量测量装置110设置于第一供氢阀113与第二供氢阀105之间，流量测量装置110的进气端设置有进口调节阀112，流量测量装置110的出气端设置有出口调节阀109。流量测量装置110 采用气体涡轮流量计。
气体质量检测模块通过质检管道连接供氢管路，质检管道上设置有质量检测进口阀104，质检管道的进气端接入流量测量装置110的出气端。气体质量检测模块包括气相色谱仪与气体露点仪。
气体泄漏检测模块包括氢气泄漏检测仪111。
气体压力检测模块包括第一压力变送器，设置于第一供氢阀113与氢气气源单元之间的连接管路上，第一压力变送器与供氢管路之间设置有第一截止阀 114。在线检测单元还包括第二压力变送器，设置于第二供氢阀105与供氢切断阀107之间的连接管路上，第二压力变送器与供氢管路之间设置有第二截止阀 106。
另外，第一供氢阀113、第二供氢阀105、供氢切断阀107、第一压力调节阀、第二压力调节阀、气体置换阀103、质量检测进口阀104与超压排放阀115 分别电性连接控制单元。
报警单元用于采集在线检测单元的信号并传输至控制单元，控制单元用于反馈控制供氢管路内进行状态转换与在线监测。报警单元包括气体流量报警模块、气体质量报警模块、气体压力报警模块、气密性报警模块与气体泄漏报警模块。
气体流量报警模块电性连接流量测量装置110，将获得的第一信号传输至控制单元，控制单元反馈控制进口调节阀112与出口调节阀109。
气体质量报警模块电性连接气体质量检测模块，将获得的第二信号传输至控制单元，控制单元反馈控制供氢切断阀107、第一压力调节阀、第二压力调节阀、气体置换阀103与超压排放阀115。
气体泄漏报警模块将获得的第四信号传输至控制单元，控制单元反馈控制第一压力调节阀、第二压力调节阀与供氢切断阀107。
气体压力报警模块电性连接第一压力变送器，第一压力变送器将获得的第三信号传输至控制单元，并触发气体压力报警模块，控制单元反馈控制所述的超压排放阀115。
气密性报警模块分别电性连接第一压力变送器与第二压力变送器，第一压力变送器与第二压力变送器根据获得的第五信号传输气密性报警模块。
本发明提供的自动氢气加注系统装置提了升氢气加注系统的运行效率以及安全稳定性、可靠性；通过与氢气质量、压力、流速和流量等参数进行实时交互，在加注过程中，能够对用户侧氢气设备压力、供氢管路内氢气流速和氢气纯度进行在线监测；通过获取气体纯度和露点，辅助PLC进行异常运行状况的提前预警与处置；能够及时发现氢气泄露，确保自动氢气加注系统装置的安全运行，以最快的响应速度最大程度地避免异常运行状况的发生，具有自动化程度高、可靠性高、操作简单和维护方便等优点。
申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种自动氢气加注系统装置，其特征在于，所述的自动氢气加注系统装置包括控制单元、报警单元、在线检测单元、放空管路、至少两组氢气气源单元、至少一组置换气源单元，以及至少一个供氢管路；
所述的供氢管路用于将氢气气源单元内的氢气输送至氢气用户，所述的在线检测单元、放空管路、至少一组置换气源单元分别连接所述的供氢管路，所述的供氢管路上沿气体流动方向依次设置有第一供氢阀、第二供氢阀与供氢切断阀；
所述的报警单元用于采集在线检测单元的信号并传输至控制单元，所述的控制单元用于反馈控制供氢管路内进行状态转换与在线监测。
2.根据权利要求1所述的自动氢气加注系统装置，其特征在于，所述的氢气气源单元与供氢管路之间设置有第一压力调节阀；
优选地，所述的氢气气源单元包括至少两个储氢装置；
优选地，所述的至少一组置换气源单元与供氢管路之间分别设置有第二压力调节阀；
优选地，所述的控制单元分别电性连接所述的第一供氢阀、第二供氢阀、供氢切断阀、第一压力调节阀与第二压力调节阀。
3.根据权利要求1或2所述的自动氢气加注系统装置，其特征在于，所述的放空管路分别通过第一管道、第二管道与第三管道连接所述的供氢管路，所述的第一管道上设置有气体置换阀，所述的第二管道上设置有超压排放阀，所述的第三管道上设置有安全阀；
优选地，所述第一管道远离所述放空管路的一端连接所述第二供氢阀的进气端；
优选地，所述第二管道远离所述放空管路的一端连接所述第一供氢阀的进气端；
优选地，所述第三管道远离所述放空管路的一端接入所述供氢管路位于所述氢气气源单元与置换气源单元之间的管段；
优选地，所述放空管路的出口处设置有阻火器，所述放空管路的顶部设置有防雨帽；
优选地，所述的气体置换阀与超压排放阀分别电性连接所述的控制单元。
4.根据权利要求1-3任一项所述的自动氢气加注系统装置，其特征在于，所述的在线检测单元包括气体流量检测模块、气体压力检测模块、气体质量检测模块与气体泄漏检测模块；
优选地，所述的气体流量检测模块包括流量测量装置，所述的流量测量装置设置于所述第一供氢阀与第二供氢阀之间；
优选地，所述流量测量装置的进气端设置有进口调节阀，所述流量测量装置的出气端设置有出口调节阀；
优选地，所述流量测量装置包括气体涡轮流量计或气体质量流量计；
优选地，所述气体压力检测模块包括第一压力变送器，所述的第一压力变送器设置于所述第一供氢阀与氢气气源单元之间的连接管路上；
优选地，所述的第一压力变送器电性连接超压排放阀；
优选地，所述的在线检测单元还包括第二压力变送器，所述的第二压力变送器设置于第二供氢阀与供氢切断阀之间的连接管路上；
优选地，所述第一压力变送器与供氢管路之间设置有第一截止阀，所述第二压力变送器与供氢管路之间设置有第二截止阀；
优选地，所述的气体质量检测模块通过质检管道连接供氢管路，所述的质检管道上设置有质量检测进口阀；
优选地，所述的质量检测进口阀电性连接所述的控制单元；
优选地，所述质检管道进气端接入所述流量测量装置的出气端；
优选地，所述的气体质量检测模块包括气体露点仪与气体纯度仪或气相色谱仪中的任一种的组合；
优选地，所述的气体泄漏检测模块包括氢气泄漏检测仪。
5.根据权利要求4所述的自动氢气加注系统装置，其特征在于，所述的报警单元包括气体流量报警模块、气体质量报警模块、气体压力报警模块、气密性报警模块与气体泄漏报警模块；
优选地，所述的气体流量报警模块电性连接所述的流量测量装置，所述的气体质量报警模块电性连接所述的气体质量检测模块，所述的气体泄漏报警模块电性连接所述的气体泄漏检测模块，所述的气体压力报警模块电性连接所述的第一压力变送器，所述的气密性报警模块分别电性连接所述的第一压力变送器与第二压力变送器；
所述的气体流量报警模块将获得的第一信号传输至控制单元，所述的控制单元反馈控制进口调节阀与出口调节阀；
所述的气体质量报警模块将获得的第二信号传输至控制单元，所述的控制单元反馈控制所述的供氢切断阀、第一压力调节阀、第二压力调节阀、气体置换阀与超压排放阀；
所述的第一压力变送器将获得的第三信号传输至控制单元，并触发气体压力报警模块，所述的控制单元反馈控制所述的超压排放阀；
所述的气体泄漏报警模块将获得的第四信号传输至控制单元，所述的控制单元反馈控制所述的第一压力调节阀、第二压力调节阀与供氢切断阀；
所述的第一压力变送器与第二压力变送器根据获得的第五信号触发气密性报警模块。
6.一种自动氢气加注方法，其特征在于，所述的自动氢气加注方法采用权利要求1-5任一项所述的自动氢气加注系统装置进行，所述的自动氢气加注方法包括：
利用供氢管路连接氢气气源单元与氢气用户，控制单元自动控制供氢管路处于“检修状态”、“备用状态”、“加注状态”或“气密性试验状态”，并在所述“加注状态”的过程中对氢气进行在线监测；
在所述“备用状态”、“加注状态”或“气密性试验状态”下，所述供氢管路内由氢气气源单元提供气源，在所述“检修状态”下，所述供氢管路内由所述置换气源单元提供置换气或通入空气。
7.根据权利要求6所述的自动氢气加注方法，其特征在于，所述的“检修状态”包括：所述的控制单元自动控制所述的供氢切断阀、第一压力调节阀、第二压力调节阀、超压排放阀与气体置换阀，将供氢管路内的氢气转换为置换气，使得供氢管路处于“第一检修状态”，随后人工进行自动氢气加注系统装置的检修，结束检修后，供氢管路内充入空气，使得供氢管路处于“第二检修状态”；
优选地，所述的“备用状态”包括：所述的控制单元自动控制所述供氢切断阀、气体置换阀、超压排放阀与第二压力调节阀关闭，同时控制所述的第一压力调节阀、第一截止阀、第二截止阀与质量检测进口阀的开启；
优选地，所述的“气密性试验状态”包括：在所述“备用状态”下，所述的控制单元自动控制所述质量检测进口阀的关闭；
优选地，所述的“加注状态”包括：在所述“备用状态”下，所述的控制单元自动控制所述进口调节阀、出口调节阀以及供氢切断阀的开启。
8.根据权利要求7所述的自动氢气加注方法，其特征在于，所述的自动氢气加注方法具体包括如下步骤：
S201开启第一压力调节阀、第一供氢阀、第二供氢阀、第一截止阀、第二截止阀与质量检测进口阀，并确认供氢管路处于“备用状态”；
S202氢气用户符合氢气加注条件后，开启供氢切断阀、进口调节阀与出口调节阀，向氢气用户供氢，供氢管路处于“加注状态”；
S203在氢气加注过程中，通过流量测量装置的第一信号，实时监测氢气流速或质量流量/体积流量是否处于第一预设值的范围内，若处于第一预设值的范围内，执行步骤S205，反之，执行步骤S204；
S204触发气体流量报警模块，报警状态显示为“流速/流量异常”，控制单元反馈调节进口调节阀与出口调节阀，随后再次执行步骤S203进行氢气流速/流量判断；
S205在氢气加注过程中，根据气体质量检测模块内的第二信号，判断供氢管路内氢气纯度是否高于第二预设值，或氢气杂质含量是否低于第三预设值，当氢气纯度高于第二预设值，或氢气杂质含量低于第三预设值时，执行步骤S209，反之执行步骤S206-S207；
S206触发报警单元内的气体质量报警模块的状态显示为“气体质量异常”，控制单元自动控制关闭供氢切断阀与第一压力调节阀，并开启超压排放阀，由放空管路的阻火器排出氢气；
S207更换氢源，随后控制单元控制供氢管路转换为“备用状态”，重新执行步骤S202；
S208在氢气加注过程中，根据第一压力变送器获得的第三信号，判断供氢管路内氢气工作压力是否高于第四预设值，当未高于第四预设值时，执行步骤S210，反之执行步骤S209；
S209触发气体压力报警模块，报警状态显示为“气体压力异常”，超压排放阀开启，供氢管路内的氢气压力正常后关闭，随后再次执行步骤S209进行供氢管路内工作压力判断；
S210达到氢气用户允许充注压力后，关闭供氢切断阀，控制单元自动控制供氢管路恢复为“备用状态”。
9.根据权利要求8所述的自动氢气加注方法，其特征在于，步骤S201中，控制单元自动控制供氢管路由所述的“第二检修状态”转换为“备用状态”，包括如下步骤：
S301开启第一截止阀与第二截止阀，并关闭第一压力调节阀、第二压力调节阀、第一供氢阀、第二供氢阀、质量检测进口阀、气体置换阀、供氢切断阀、超压排放阀、进口调节阀与出口调节阀；
S302控制单元开启气体置换阀、第一供氢阀、第二供氢阀、进口调节阀与出口调节阀，使得供氢管路与放空管路保持连通；
S303开启第二压力调节阀与质量检测进口阀，根据气体质量检测模块内的第二信号，手动开启第一压力变送器与第二压力变送器放气闷头，进行放气后关闭；
S304确认手动操作完成后，关闭气体置换阀与第二压力调节阀，将供氢管路内的空气置换为置换气；
S305连通供氢管路与氢气气源单元，调节氢气气源单元出口处的压力至工作压力；
S306打开第一压力调节阀以及气体置换阀，使置换气由放空管路排出；
S307气体质量检测模块内的数据显示氢气纯度符合标准后，关闭气体置换阀，氢气置换完成，供氢管路转换为“备用状态”；
优选地，所述的置换气为二氧化碳或氮气。
10.根据权利要求8或9所述的自动氢气加注方法，其特征在于，所述的自动氢气加注方法还包括：对所述供氢管路进行气体泄露监测；
优选地，所述的气体泄露监测具体包括如下步骤：
S401气体泄漏报警模块发出第四信号，报警状态显示为“氢气泄露”；
S402关闭第一压力调节阀与供氢切断阀，切断氢气进出口；
S403工作人员检查供氢管路的泄漏点；
S404将供氢管路转换为“第一检修状态”，更换泄漏点的管段，更换管段后的供氢管路状态为“第二检修状态”，随后将供氢管路由“第二检修状态”转换为“备用状态”；
优选地，所述的自动氢气加注方法还包括：将供氢管路转换为“气密性试验状态”，对所述供氢管路进行气密性检测试验；
优选地，所述的气密性检测试验具体包括如下步骤：
S501使供氢管路处于“气密性试验状态”，供氢管路内氢气压力保持在工作压力；
S502持续24h，记录第一压力变送器与第二压力变送器的压力数据；
S503若24h内，供氢管路内压力保持正常，则输出试验结果“供氢管路的气密性试验正常”，反之，气密性报警模块的状态显示为“气密性试验不合格”，供氢管路切换至“第一检修状态”，并输出压力异常数据及其对应时间；
优选地，所述的自动氢气加注方法还包括：控制单元自动控制供氢管路将所述“加注状态”、“备用状态”或“气密性试验状态”转换为“第一检修状态”，具体包括如下步骤：
S601控制单元开启气体置换阀、第一供氢阀、第二供氢阀、进口调节阀与出口调节阀，使得供氢管路与放空管路保持连通；
S602开启第二压力调节阀与质量检测进口阀，根据气体质量检测模块内的第二信号，手动打开第一压力变送器与第二压力变送器放气闷头，进行放气后关闭；
S603确认手动操作完成后，关闭气体置换阀与第二压力调节阀，将供氢管路内的氢气转换为置换气。
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