CN115343086A - 一种高压加氢机在线预检方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高压加氢机在线预检方法及系统，预检方法包括：在加氢站，使用标准装置进行现场检测，将加氢机标记为次级标准加氢机，将燃料电池车辆标记为次级标准车辆，并将加氢过程中加氢机的加氢参数和燃料电池车辆的储氢参数作为历史标准数据存储在云端平台；利用次级标准加氢机和次级标准车辆对未被标记的加氢机和燃料电池车辆进行标记传递；对异常加氢机进行上报并进行现场检测校准，并更新标记为次级标准加氢机。与现有技术相比，本发明通过比对标准数据库和加氢过程中的加氢参数与储氢参数，筛选出异常加氢机，并利用次级标准设备进行传递，大幅减少了检定人员工作量和难度，避免原标准装置被频繁运输导致的准确度和可靠性损失。
Description
技术领域
本发明涉及压缩氢气加气机性能检定技术领域，尤其是涉及一种高压加氢机在线预检方法及系统。
背景技术
基于双碳战略目标，我国政府陆续出台了多项政策激励支持氢燃料电池汽车产业，积极推动氢燃料电池汽车示范应用。随着2021年 9月全国首批示范城市群正式批复，燃料电池汽车示范应用工作进入实施阶段，加氢站建设运营也迎来产业爆发期。
作为加氢站与燃料电池汽车的连接枢纽，压缩氢气加气机(以下简称“加氢机”)的结构可靠性、加注安全性以及计量准确性是保障燃料电池汽车产业健康发展的前提。加氢机具有频繁启停、高低压工况变化剧烈、加注工艺复杂、电控精度要求高等特点，日常小故障也可能造成重大安全事故，因此开展加氢机定期检验维护，保障其日常正常运转、减少停机故障及实现紧急事故应急十分必要。
然而，当前我国高压氢气加注技术的安全性和可靠性仍处于发展验证阶段，国家级加氢机检定规程、检定装置等标准仍处于探索制定阶段，现有的地方加氢机检定标准《JJG192-2021车用压缩氢气加气机》中的规定，加氢机检定周期一般不超过6个月，加氢机的最大示值误差应不超过±2.5％，计量重复性应不超过1.0％，且氢气区域所有的电气设备都要满足符合隔爆型的ExdIICT4或本安型的防爆电气设备要求，可知未来大规模加氢机检定工作量大且难度高。
目前，加氢机的定期检定工作是基于质量法或标准表法的标准装置进行，其中质量法准确度高、稳定性好、测试结果可靠，但多用于实验室检定，无法进行现场检定。标准表法由检定人员带着标准装置到达现场，按照检定规程完成加氢机现场检定，能保证检定工作的准确度和可靠性，但存在以下缺点：一、高度依赖操作人员，操作人员操作过程的准确与否决定了检定结果。二、加氢站多广泛分布于城市不同地区，检定人员携带标准装置到各个现场开展检定工作，工作量大、成本高、周期长、效率低，而且频繁运输对标准装置的精度和可靠性也会带来损失。随着燃料电池汽车产业的进一步发展，这种耗时耗力的检定方法将不能满足未来大规模加氢机运营发展需求。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种高压加氢机在线预检方法及系统。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种高压加氢机在线预检方法，包括以下步骤：
S1、在加氢站，连接待检加氢机和燃料电池车辆，使用标准装置进行现场检测，若标准装置的现场检测参数符合检测标准，则将加氢机标记为次级标准加氢机，将燃料电池车辆标记为次级标准车辆，并将加氢过程中加氢机的加氢参数和燃料电池车辆的储氢参数作为历史标准数据存储在云端平台，否则，对加氢机进行校准或更换燃料电池车辆，重复此步骤；
S2、利用次级标准加氢机和次级标准车辆对未被标记的加氢机和燃料电池车辆进行标记传递，如下：
当一个未被标记的加氢机对次级标准车辆加氢时，测量加氢过程中的加氢参数和储氢参数，并与云端平台上的历史标准数据进行对比，若二者误差均不超过预设置的误差限值，则将加氢机标记为次级标准加氢机，否则，若加氢参数异常，则将加氢机标记为异常加氢机，若储氢参数异常，则将燃料电池车辆更新标记为异常车辆；
当一个未被标记的燃料电池车辆通过次级标准加氢机加氢时，测量加氢过程中的加氢参数和储氢参数，并与云端平台上的历史标准数据进行对比，若二者误差均不超过预设置的误差限值，则将燃料电池车辆标记为次级标准车辆，否则，若加氢参数异常，则将加氢机更新标记为异常加氢机，若储氢参数异常，则将燃料电池车辆标记为异常车辆；
当次级标准加氢机对次级标准车辆加氢时，测量加氢过程中的加氢参数和储氢参数，并与云端平台上的历史标准数据进行对比，若二者误差均不超过预设置的误差限值，则将加氢机标记为次级标准加氢机，否则，若加氢参数异常，则将加氢机更新标记为异常加氢机，若储氢参数异常，则将燃料电池车辆更新标记为异常车辆；
S3、对异常加氢机进行上报并进行现场检测校准，并更新标记为次级标准加氢机。
进一步地，步骤S2中，异常加氢机和异常车辆不参与标记传递。
进一步地，步骤S2中，所述云端平台上的历史标准数据包括多个次级标准加氢机的加氢参数和多个次级标准车辆的储氢参数，根据历史标准数据确定加氢参数的标准波动范围和储氢参数的标准波动范围，预设置加氢参数误差限值和储氢参数误差限值；
若加氢参数的测量值与其标准波动范围之间的差值超过预设置的加氢参数误差限值，则加氢参数异常，若储氢参数的测量值与其标准波动范围之间的差值超过预设置的储氢参数误差限值，则储氢参数异常。
进一步地，所述标准装置为基于质量法或基于标准法的标准装置。
进一步地，步骤S1中，选择一个或多个高频使用的加氢站执行步骤S1。
一种高压加氢机在线预检系统，用于实现上述的高压加氢机在线预检方法，包括数据采集装置、远程控制中心、标准装置和通信装置，所述数据采集装置用于采集加氢参数、储氢参数和现场检测参数，所述数据采集装置和标准装置与远程控制中心之间通过通信装置连接，所述远程控制中心设置在云端平台，包括比对模块、历史标准数据存储模块、次级标准加氢机存储模块、次级标准车辆存储模块、异常加氢机存储模块和异常车辆存储模块。
进一步地，所述通信装置为GPRS模块。
进一步地，所述加氢参数至少包括加氢机型号、位置、加氢母管氢气压力/温度、加氢母管氢气流量。
进一步地，所述储氢参数至少包括车辆型号、位置、储氢系统加氢初始时储氢瓶氢气压力/温度、储氢系统加氢终止时储氢瓶压力/温度。
进一步地，所述现场检测参数至少包括标准流量计测得的标准流量值、标准压力表测得的标准压力值。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)通过比对标准数据库和加氢过程中的加氢参数与储氢参数，筛选出异常加氢机，因此现场检定人员可以快速对异常加氢机进行定向检定，大幅减少检定人员工作量和难度，提升检定效率。
(2)首先现场检测，标记出次级标准加氢机和次级标准车辆，利用次级标准加氢机和次级标准车辆对未被标记的加氢机和燃料电池车辆进行标记传递，能够快速覆盖整个区域加氢网络，从而快速完成大量加氢机的在线预检，显著提升检定效率的同时，避免原标准装置被频繁运输导致的准确度和可靠性损失。
(3)利用燃料电池车辆替代标准检定装置的氢气罐，避免因检测造成的氢气放散，提升氢气利用率和安全性。
附图说明
图1为高压加氢机在线预检方法的流程图；
图2为高压加氢机在线预检系统的结构图；
附图标记：1、高压氢源，2、加氢机，3、燃料电池车辆，4、标准装置，5、数据采集装置，6、通信装置，7、远程控制中心。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程。应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。该部分的描述只针对几个典型的实施例，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。相同或相近的现有技术手段与实施例中的一些技术特征进行相互替换也在本发明描述和保护的范围内。
此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
实施例1：
一种高压加氢机在线预检方法，如图1所示，包括以下步骤：
S1、在加氢站，连接待检加氢机和燃料电池车辆，使用标准装置进行现场检测，若标准装置的现场检测参数符合检测标准，则将加氢机标记为次级标准加氢机，将燃料电池车辆标记为次级标准车辆，并将加氢过程中加氢机的加氢参数和燃料电池车辆的储氢参数作为历史标准数据存储在云端平台，作为标准数据库，否则，对加氢机进行校准或更换燃料电池车辆，重复此步骤；
其中，加氢参数至少包括加氢机型号、位置、加氢母管氢气压力/温度、加氢母管氢气流量等。储氢参数至少包括车辆型号、位置、储氢系统加氢初始时储氢瓶氢气压力/温度、储氢系统加氢终止时储氢瓶压力/温度等。标准装置可以为基于质量法或基于标准法的标准装置，现场检测参数至少包括标准流量计测得的标准流量值、标准压力表测得的标准压力值等。
可以理解的是，检定人员可以根据标准装置的现场检测参数与检测标准的误差分别判断加氢机和燃料电池车辆是否存在异常，相关的检测标准同样可以存储在云端平台，针对不同型号的加氢机可以分别向云端请求查看。
S2、利用次级标准加氢机和次级标准车辆对未被标记的加氢机和燃料电池车辆进行标记传递，如下：
1)当一个未被标记的加氢机对次级标准车辆加氢时，测量加氢过程中的加氢参数和储氢参数，并与云端平台上的历史标准数据进行对比，若二者误差均不超过预设置的误差限值，则将加氢机标记为次级标准加氢机，否则，若加氢参数异常，则将加氢机标记为异常加氢机，若储氢参数异常，则将燃料电池车辆更新标记为异常车辆；
2)当一个未被标记的燃料电池车辆通过次级标准加氢机加氢时，测量加氢过程中的加氢参数和储氢参数，并与云端平台上的历史标准数据进行对比，若二者误差均不超过预设置的误差限值，则将燃料电池车辆标记为次级标准车辆，否则，若加氢参数异常，则将加氢机更新标记为异常加氢机，若储氢参数异常，则将燃料电池车辆标记为异常车辆；
3)当次级标准加氢机对次级标准车辆加氢时，测量加氢过程中的加氢参数和储氢参数，并与云端平台上的历史标准数据进行对比，若二者误差均不超过预设置的误差限值，则将加氢机标记为次级标准加氢机，否则，若加氢参数异常，则将加氢机更新标记为异常加氢机，若储氢参数异常，则将燃料电池车辆更新标记为异常车辆；
S3、对异常加氢机进行上报并进行现场检测校准，并更新标记为次级标准加氢机。
在实施时可以选择一个或多个高频使用的加氢站执行步骤S1，初始化标记若干个次级标准加氢机和次级标准车辆，然后，重复执行步骤S2至S3，借由这些次级标准设备对未标记的加氢机和燃料电池车辆进行标记传递，步骤S2中，异常加氢机和异常车辆不参与标记传递，可以完成多次标记传递，从而完成整个区域加氢网络的标记，快速完成大量加氢机的预检，筛选出异常加氢机，针对异常加氢机再由检定人员携带标准装置进行现场检测和校准，大幅减少了检定人员的工作量，提高检定效率，并避免了标准装置被频繁运输导致的准确度和可靠性损失。
可以理解的是，在云端平台上的历史标准数据包括多个次级标准加氢机的加氢参数和多个次级标准车辆的储氢参数，多个数据可以提供经验参考，根据这些历史标准数据通过求均值、筛选等数据处理方式，可以确定加氢参数的标准波动范围和储氢参数的标准波动范围，根据专家经验或者预检的标准要求可以预设置加氢参数误差限值和储氢参数误差限值；还需要注意，依靠历史标准数据可以自动生成的标准波动范围并定期更新，考虑到自动生成过程可能会存在不足，因此，可以定期人工干涉，根据专家经验或从业经验对标准波动范围进行修正。
确定标准波动范围后，对比测量值与标准波动范围，若加氢参数的测量值与其标准波动范围之间的差值超过预设置的加氢参数误差限值，则加氢参数异常，若储氢参数的测量值与其标准波动范围之间的差值超过预设置的储氢参数误差限值，则储氢参数异常。
需要注意的是，标准装置一般需要检测流量、温度、压力、氢气泄露等数据，如中国专利CN110726459A公开的加氢机现场检定装置及现场检定方法，包括计算机、高压管路、压力表、电磁阀、截止阀、流量传感器及流量变送器，高压管路的一端设置有用以与加氢机的加氢枪相连接有加氢枪接口，高压管路的另一端设置有用以与储气瓶相连接的气瓶接口，流量传感器、压力表、电磁阀及截止阀设置于加氢枪接口与气瓶接口之间的高压管路上；流量传感器与流量变送器电连接，计算机同时与流量变送器及加氢机的加氢量显示模块信号连接，流量变送器用于将流量传感器检测到的加氢机经高压管路加入储气瓶的实际加气量传输至计算机，计算机能读取加氢机的加氢量显示模块所显示的加气量，计算机能将流量变送器发送的实际加气量与加氢机的加氢量显示模块所显示的加气量进行对比分析并判断出加氢机的计量是否准确。本申请中，利用燃料电池车辆替代标准检定装置的氢气罐，避免因检测造成的氢气放散，提升氢气利用率和安全性。
为了便于管理和后续维护，可以将标准装置现场检测标定时的加氢参数、储氢参数、现场检测参数，以及标记传递时所测量的加氢参数、储氢参数均上传保存至云端平台。本实施例中，这些数据的最小存储周期不小于加氢机的检测周期，且不小于6个月。
实施例2：
一种高压加氢机在线预检系统，用于实现实施例1中描述的高压加氢机在线预检方法，如图2所示，包括数据采集装置5、远程控制中心7、标准装置4和通信装置6，数据采集装置5用于采集加氢参数、储氢参数和现场检测参数，数据采集装置5和标准装置4与远程控制中心7之间通过通信装置6连接，远程控制中心7 设置在云端平台，包括比对模块、历史标准数据存储模块、次级标准加氢机存储模块、次级标准车辆存储模块、异常加氢机存储模块和异常车辆存储模块。
在加氢站现场，高压氢源1连接加氢机2，加氢机2用于对燃料电池车辆3加氢，标准装置4可以为基于质量法或基于标准法的标准装置，数据采集装置5包括一系列传感器、数据输入接口、数据采集卡、信号转换电路等，在加氢站现场可以借助RS-485Modbus模块等进行通信，数据采集装置5可以采集加氢过程中加氢机2的加氢参数以及燃料电池车辆3的储氢参数，并借助通信装置6将数据上传到远程控制中心7。数据采集频率太高的话，会采集到很多数据，对存储要求很高，也会带来高耗能的影响，数据采集频率太低的话，数据没法代表检测设备的特征，因此，经过模拟分析以及实际验证，本实施例中，数据采集模块的氢气流量采样频率≤100Hz，数据采集模块的储氢瓶储氢温度采样频率≤5Hz，计量精度±0.5℃，储氢压力采样频率≤5Hz，计量精度≤±0.1MPa。通信装置6可以为GPRS模块，或者其他通信模组。
在远程控制中心7中，历史标准数据存储模块存储历史标准数据，包括多个次级标准加氢机的加氢参数和多个次级标准车辆的储氢参数，进而可以确定加氢参数的标准波动范围和储氢参数的标准波动范围，远程控制中心接收到测量的加氢参数和储氢参数后，在对比模块进行比对，判断是否存在异常，并根据比对结果标记加氢机、车辆或更新标记，加氢机和燃料电池车辆配有可唯一标识的设备号，次级标准加氢机存储模块、次级标准车辆存储模块、异常加氢机存储模块和异常车辆存储模块中可以存储对应标记的加氢机、车辆的设备号。
在远程控制中心7中还可以设计异常报警模块，针对被标记为异常加氢机的加氢机，可以在先异常报警，将其上报并通知检定人员携带标准装置至现场检测异常加氢机。
需要注意的是，本申请可在软件和/或软件与硬件的组合体中被实施，例如，可采用专用集成电路(ASIC)、通用目的计算机或任何其他类似硬件设备来实现。在一个实施例中，本申请的软件程序可以通过处理器执行以实现上文步骤或功能。同样地，本申请的软件程序(包括相关的数据结构)可以被存储到计算机可读记录介质中，例如，RAM存储器，磁或光驱动器或软磁盘及类似设备。另外，本申请的一些步骤或功能可采用硬件来实现，例如，作为与处理器配合从而执行各个步骤或功能的电路。
另外，本申请的一部分可被应用为计算机程序产品，例如计算机程序指令，当其被计算机执行时，通过该计算机的操作，可以调用或提供根据本申请的方法和/ 或技术方案。而调用本申请的方法的程序指令，可能被存储在固定的或可移动的记录介质中，和/或通过广播或其他信号承载媒体中的数据流而被传输，和/或被存储在根据程序指令运行的计算机设备的工作存储器中。在此，根据本申请的一个实施例包括一个装置，该装置包括用于存储计算机程序指令的存储器和用于执行程序指令的处理器，其中，当该计算机程序指令被该处理器执行时，触发该装置运行基于前述根据本申请的多个实施例的方法和/或技术方案。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (10)
1.一种高压加氢机在线预检方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、在加氢站，连接加氢机和燃料电池车辆，使用标准装置进行现场检测，若标准装置的现场检测参数符合检测标准，则将加氢机标记为次级标准加氢机，将燃料电池车辆标记为次级标准车辆，并将加氢过程中加氢机的加氢参数和燃料电池车辆的储氢参数作为历史标准数据存储在云端平台，否则，对加氢机进行校准或更换燃料电池车辆，重复此步骤；
S2、利用次级标准加氢机和次级标准车辆对未被标记的加氢机和燃料电池车辆进行标记传递，如下：
当一个未被标记的加氢机对次级标准车辆加氢时，测量加氢过程中的加氢参数和储氢参数，并与云端平台上的历史标准数据进行对比，若二者误差均不超过预设置的误差限值，则将加氢机标记为次级标准加氢机，否则，若加氢参数异常，则将加氢机标记为异常加氢机，若储氢参数异常，则将燃料电池车辆更新标记为异常车辆；
当一个未被标记的燃料电池车辆通过次级标准加氢机加氢时，测量加氢过程中的加氢参数和储氢参数，并与云端平台上的历史标准数据进行对比，若二者误差均不超过预设置的误差限值，则将燃料电池车辆标记为次级标准车辆，否则，若加氢参数异常，则将加氢机更新标记为异常加氢机，若储氢参数异常，则将燃料电池车辆标记为异常车辆；
当次级标准加氢机对次级标准车辆加氢时，测量加氢过程中的加氢参数和储氢参数，并与云端平台上的历史标准数据进行对比，若二者误差均不超过预设置的误差限值，则将加氢机标记为次级标准加氢机，否则，若加氢参数异常，则将加氢机更新标记为异常加氢机，若储氢参数异常，则将燃料电池车辆更新标记为异常车辆；
S3、对异常加氢机进行上报并进行现场检测校准，并更新标记为次级标准加氢机。
2.根据权利要求1所述的一种高压加氢机在线预检方法，其特征在于，步骤S2中，异常加氢机和异常车辆不参与标记传递。
3.根据权利要求1所述的一种高压加氢机在线预检方法，其特征在于，步骤S2中，所述云端平台上的历史标准数据包括多个次级标准加氢机的加氢参数和多个次级标准车辆的储氢参数，根据历史标准数据确定加氢参数的标准波动范围和储氢参数的标准波动范围，预设置加氢参数误差限值和储氢参数误差限值；
若加氢参数的测量值与其标准波动范围之间的差值超过预设置的加氢参数误差限值，则加氢参数异常，若储氢参数的测量值与其标准波动范围之间的差值超过预设置的储氢参数误差限值，则储氢参数异常。
4.根据权利要求1所述的一种高压加氢机在线预检方法，其特征在于，所述标准装置为基于质量法或基于标准法的标准装置。
5.根据权利要求1所述的一种高压加氢机在线预检方法，其特征在于，步骤S1中，选择一个或多个高频使用的加氢站执行步骤S1。
6.一种高压加氢机在线预检系统，其特征在于，用于实现如权利要求1-5中任一所述的高压加氢机在线预检方法，包括数据采集装置、远程控制中心、标准装置和通信装置，所述数据采集装置用于采集加氢参数、储氢参数和现场检测参数，所述数据采集装置和标准装置与远程控制中心之间通过通信装置连接，所述远程控制中心设置在云端平台，包括比对模块、历史标准数据存储模块、次级标准加氢机存储模块、次级标准车辆存储模块、异常加氢机存储模块和异常车辆存储模块。
7.根据权利要求6所述的一种高压加氢机在线预检系统，其特征在于，所述通信装置为GPRS模块。
8.根据权利要求6所述的一种高压加氢机在线预检系统，其特征在于，所述加氢参数至少包括加氢机型号、位置、加氢母管氢气压力/温度、加氢母管氢气流量。
9.根据权利要求6所述的一种高压加氢机在线预检系统，其特征在于，所述储氢参数至少包括车辆型号、位置、储氢系统加氢初始时储氢瓶氢气压力/温度、储氢系统加氢终止时储氢瓶压力/温度。
10.根据权利要求6所述的一种高压加氢机在线预检系统，其特征在于，所述现场检测参数至少包括标准流量计测得的标准流量值、标准压力表测得的标准压力值。
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