CN117189571B - 一种低压压缩机氢气测试中心及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低压压缩机氢气测试中心及测试方法，测试中心包括包括连接测试气源的泄气柱、阀组一、阀组二、储氢瓶组、阀组三和低压测试工位，所述阀组一包括减压回路和直供回路，所述泄气柱连接到所述直供回路的氢气入口，所述直供回路的氢气出口通过管路和阀组二连接到所述储氢瓶组的进气口，所述储氢瓶组包括多个氢气瓶和储氢控制管路系统，所述储氢瓶组通过所述储氢控制管路系统中不同管线的阀门的通断来改变测试用氢的储存量，所述储氢瓶组的出气口通过管路和阀组三连接到所述减压回路的氢气入口。本发明能实现低压压缩机测试工艺所需阀门的集成化，方便测试工艺自动化操作，使得测试用氢能够循环利用，避免了测试用气的浪费。

Description

一种低压压缩机氢气测试中心及测试方法

技术领域

本发明属于压缩机测试技术领域，涉及一种低压压缩机氢气测试中心及测试方法。

背景技术

当前加氢站多以长管拖车作为外供氢源，长管拖车供氢压力一般为20MPa，低于加氢站需要的加注压力，氢气需要经过压缩机增压储存在加氢站的储罐之中。压缩机作为加氢站的核心设备之一，其出厂前的测试对确保加氢站的可靠性、安全性具有重要意义。

当前针对隔膜压缩机的测试多是以氮气作为氢气的替代气体进行试车，存在一定的误差，无法有效测试出隔膜压缩机的性能参数。

另一方面，在隔膜压缩机试车的气源供给方面多采用瓶装气体，其气压多为定制且随着气量的降低气压不断下降，无法灵活调整供气压力并保持压力的稳定性，同时采用瓶装气体的供气方式也不利于氢气的回收且不利于进一步实现自动化测试。

发明内容

本发明的目的是提供一种低压压缩机氢气测试中心，用于解决现有技术中难以有效实现对加氢站的压缩机进行自动化测试和测试中难以保证供气压力灵活稳定的技术问题。

所述的一种低压压缩机氢气测试中心，包括连接测试气源的泄气柱、阀组一、阀组二、储氢瓶组、阀组三和低压测试工位，所述阀组一包括减压回路和直供回路，所述泄气柱连接到所述直供回路的氢气入口，所述直供回路的氢气出口通过管路和阀组二连接到所述储氢瓶组的进气口，所述储氢瓶组包括多个氢气瓶和储氢控制管路系统，所述储氢瓶组通过所述储氢控制管路系统中不同管线的阀门的通断来改变测试用氢的储存量，所述储氢瓶组的出气口通过管路和阀组三连接到所述减压回路的氢气入口，所述减压回路的出口与所述低压测试工位中待测压缩机的进气口对应连接，所述待测压缩机的出气口通过管路和所述阀组二连接到所述储氢瓶组的进气口。

优选的，所述储氢瓶组中包括并联设置的若干气瓶回路，各个气瓶回路并联连接在所述阀组二和阀组三之间，每个气瓶回路中均设有相应的氢气瓶和回路控制结构；所述储氢控制管路系统包括所述回路控制结构，所述回路控制结构包括安全阀门，所述安全阀门设于气瓶回路的管路上。

优选的，所述气瓶回路包括单瓶回路和多瓶回路，所述单瓶回路中只有一个氢气瓶，所述多瓶回路中包括若干氢气瓶并联形成的并联瓶组，所述并联瓶组连接于气瓶回路的管路上；所述回路控制结构包括第一控制结构、第二控制结构和控制阀；单瓶回路中，所述氢气瓶和所述控制阀均设于所述第一控制结构和所述第二控制结构之间；多瓶回路中，所述并联瓶组设于所述第一控制结构和所述第二控制结构之间，所述并联瓶组中的每个氢气瓶两端管路上的设有所述控制阀。

优选的，所述减压回路设有至少两个氢气出口，所述低压测试工位包括至少两个待测压缩机，所述氢气出口与所述待测压缩机的进气口一一对应连接，所述待测压缩机的出气口通过管路一一对应连接到所述阀组二的相应进气口。

优选的，所述泄气柱连接有两个供氢管路，分别为管路一和管路二，所述管路一直接连通所述直供回路的一个氢气入口；所述管路二经氢压机连通所述直供回路的另一个氢气入口；所述直供回路设有与所述氢气入口对应的两个进气支路和一个出气支路。

优选的，所述减压回路上沿气体流动方向依次设有减压阀和放空口。

本发明还提供了一种低压压缩机氢气的测试方法，采用如上所述的一种低压压缩机氢气测试中心，所述测试方法包括：当供气压力与测试所需压力相近时，氢气从泄气柱流出后，由管路一依次经过阀组一的直供回路、阀组二进入储氢瓶组，这里实现对氢气的储存，储氢瓶组稳定向外供气，氢气在经过阀组三进入阀组一的减压回路，在此进行减压控控制氢气气压，减压回路通过与待测压缩机一一对应的氢气出口对待测压缩机稳定供给低压氢气，而待测压缩机的出气口则将测试后的氢气再次经阀组二输送回储氢瓶组进行储存，同时也实现了氢气的循环流通。

优选的，所述测试方法还包括：当供气压力低于测试所需压力时，氢气从泄气柱流出后，由管路二输送经氢压机增压后，再依次经过阀组一的直供回路、阀组二进入储氢瓶组，这里实现对氢气的储存，储氢瓶组稳定向外供气，氢气在经过阀组三进入阀组一的减压回路，在此进行减压控控制氢气气压，减压回路通过与待测压缩机一一对应的氢气出口对待测压缩机稳定供给低压氢气，而待测压缩机的出气口则将测试后的氢气再次经阀组二输送回储氢瓶组进行储存，同时也实现了氢气的循环流通。

优选的，所述测试方法还包括：当测试系统内氢气量满测试需求后，关闭管路一及管路二，通过低压测试工位上的待测压缩机提供氢气循环动力，氢气由待测压缩机排出，通过管路九、管路十进入阀组二，接着通过管路四进入储氢瓶组，储氢瓶组通过管路五将氢气送入阀组三，再通过管道六进入阀组一，之后分别通过管路七、管路八进入待测压缩机的入气口，实现氢气的循环流通，完成对氢压机的氢气测试。

优选的，所述测试方法还包括：当供给氢气压力过大，无法满足氢压机进气压力低于排气压力这一要求时，氢气从储氢瓶组输出后，经阀组三和管道六进入阀组一的减压回路，在减压回路内部经其上的减压阀减压，将气压降低到所需压力值，再分别经由管路七、管路八进入待测压缩机的入气口，实现氢气的循环流通，完成对氢压机的氢气测试；

当通过所述减压阀减压后仍然无法将氢气气压降低到所需压力值时，氢气通过减压回路中的放空口将一部分排出，实现对低压压缩机测试工位中待测压缩机的保护。

本发明具有以下优点：本方案通过泄气柱直接从长管拖车供气，从而保证了用气来源，避免供气不足的问题。通过阀组设置实现了20MPa压缩机这类低压压缩机测试工艺所需阀门的集成化，方便测试工艺自动化操作。通过氢瓶组设计，提升了内部循环用气的安全性、灵活性，阀组间连接形成的回路，使得测试用氢能够循环利用，避免了测试用气的浪费。

本方案中，通过控制结构则能调节进气和出气压力，保证储氢瓶组的安全和供气压力符合需要，保障了向测试工位供气的稳定性，当储氢瓶组中储存了较高气压的氢气时，也可以通过系统中的减压阀和放空口降低压力供气并保证测试安全。本方案的结构还能同时满足两台待测压缩机或两台以上待测压缩机的测试需求。氢压机加压结合储氢瓶组能提供多种供气压力的供给，从而拓宽该测试工艺的应用范围，满足多种进排气压力参数的氢压机的测试需求，提升了该测试工艺设备的通用性。

附图说明

图1为本发明一种低压压缩机氢气测试中心的结构示意图。

图2为图1所示结构中泄气柱的结构示意图。

图3为图1所示结构中氢压机的结构示意图。

图4为图1所示结构中储氢瓶组的结构示意图。

图5为图1所示结构中阀组一的结构示意图。

图6为图5所示结构中减压阀部分的结构示意图。

图7为图1所示结构中阀组二的结构示意图。

图8为图1所示结构中阀组三的结构示意图。

附图中的附图标记包括：1、长管拖车，2、泄气柱，3、氢压机，4、阀组一，5、阀组二，6、储氢瓶组，7、阀组三，8、低压测试工位，9、待测压缩机，10、置换管道，11、管路一，12、管路二，13、管路三，14、管路四，15、管路五，16、管路六，17、管路七，18、管路八，19、管路九，20、管路十。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明具体实施方式作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。

如图1-8所示，本发明公开了一种低压压缩机氢气测试中心，包括连接测试气源的泄气柱2、阀组一4、阀组二5、储氢瓶组6、阀组三7和低压测试工位8，所述阀组一4包括减压回路和直供回路，所述泄气柱2连接到所述直供回路的氢气入口，所述直供回路的氢气出口通过管路和阀组二5连接到所述储氢瓶组6的进气口，所述储氢瓶组6包括多个氢气瓶和储氢控制管路系统，所述储氢瓶组6通过所述储氢控制管路系统中不同管线的阀门的通断来改变测试用氢的储存量，所述储氢瓶组6的出气口通过管路和阀组三7连接到所述减压回路的氢气入口，所述减压回路的出口与所述低压测试工位8中待测压缩机9的进气口对应连接，所述待测压缩机9的出气口通过管路和所述阀组二5连接到所述储氢瓶组6的进气口。

所述储氢瓶组6内部设有安全阀、针阀等多个阀门确保供氢的安全性，通过不同管线的阀门的通断来改变测试用氢的储存量，灵活调节氢循环率，来满足不同排量的氢压机3的测试需求。储氢瓶组6外连阀组三7连接回阀组一4，使氢产生循环回路，避免了测试用氢气的损失。

所述储氢瓶组6中包括并联设置的若干气瓶回路，各个气瓶回路并联连接在所述阀组二5和阀组三7之间，每个气瓶回路中均设有相应的氢气瓶和回路控制结构。所述储氢控制管路系统包括所述回路控制结构，所述回路控制结构包括安全阀、针阀等若干安全阀门，所述安全阀门设于气瓶回路的管路上。

所述气瓶回路包括单瓶回路和多瓶回路，所述单瓶回路中只有一个氢气瓶，所述多瓶回路中包括若干氢气瓶并联形成的并联瓶组，所述并联瓶组连接于气瓶回路的管路上。所述回路控制结构包括设于所述气瓶回路的管路上的第一控制结构和第二控制结构，以及设于每个氢气瓶两端管路上的控制阀。单瓶回路中，所述氢气瓶和所述控制阀均设于所述第一控制结构和所述第二控制结构之间；多瓶回路中，所述并联瓶组设于所述第一控制结构和所述第二控制结构之间，所述并联瓶组中的每个氢气瓶两端管路上的设有所述控制阀。通过控制结构则能调节进气和出气压力，保证储氢瓶组6的安全和供气压力符合需要。如在长管拖车1供氢压力20MPa上下一定范围内进行压缩机进气压力调节，从而满足相应20MPa压缩机的测试要求。

所述减压回路设有至少两个氢气出口，所述低压测试工位8包括至少两个待测压缩机9，所述氢气出口与所述待测压缩机9的进气口一一对应连接，所述待测压缩机9的出气口通过管路一11一对应连接到所述阀组二5的相应进气口。这种结构能同时满足两台待测压缩机9或两台以上待测压缩机9的测试需求。本实施例中在低压测试工位8中设置了两台待测压缩机9，后期可通过引出管路的增加满足多测试工位需求。

所述泄气柱2连接有两个供氢管路，分别为管路一11和管路二12，所述管路一11直接连通所述直供回路的一个氢气入口，故为直供管路；所述管路二12经氢压机3连通所述直供回路的另一个氢气入口，故为增压管路。所述直供回路设有与所述氢气入口对应的两个进气支路和一个出气支路。这样让本方案通过在测试工艺中加入氢压机3用于测试氢的加压处理，能够实现多种供气压力的供给，从而拓宽该测试工艺的应用范围，满足多种进排气压力参数的氢压机3的测试需求，提升了该测试工艺设备的通用性。

所述减压回路上沿气体流动方向依次设有减压阀和放空口，减压阀，能够将高压循环氢气压力进行减压，满足测试氢压机3进气的低压需求，当氢气压力超过安全值时，可通过放空口进行放空。本方案通过减压阀及放空口等设计，提升了测试装置的可靠性、安全性。

所述阀组二5中，三个进气口均能通过回路连接到同一个出气口一，所述出气口一连接到所述储氢瓶组6中的多瓶回路。三个进气口中，进气口一只连接到所述出气口一，进气口二和进气口三则能通过对应的分支气路分别连接到出气口二和出气口三，出气口二和出气口三则分别与所述储氢瓶组6中两个对应的单瓶回路相连通。对应的储氢瓶组6中有一个多瓶回路和两个单瓶回路。

所述阀组三7中设有三个互相独立的回路，且每个回路上都设有相应阀门等控制结构，所述储氢瓶组6中三个气瓶回路分别通过所述阀组三7中的各个回路连接到对应的出气口，而阀组三7的各个出气口通过分支管路连接到一个总管并最终连接到所述阀组一4的减压回路，上述分支管路和总管构成管路六16。

采用上述的低压压缩机氢气测试中心，测试中心将长管拖车1接入泄气柱2直接提供测试气源。将泄气柱2的管路一11与阀组一4连接，将泄气柱2的管路二12连接到氢压机3。氢压机3的出气口与阀组一4连接，阀组一4引出管路三13接入阀组二5，阀组二5通过管路四14接入储氢瓶组6，储氢瓶组6通过管路五15接入阀组三7，阀组三7通过管路六16连接回阀组一4，阀组一4引出管路七17、管路八18连接到低压测试工位8，与低压压缩机(即20MPa压缩机)一一对应。低压测试工位8引出管路九19、管路十20(与低压压缩机一一对应)接入阀组二5。这样阀组二5又通过管路四14接入储氢瓶组6完成氢气的循环流通，完成对氢压机3的氢气测试。本发明还提供了一种低压压缩机氢气的测试方法，包括：

一、当供气压力与测试所需压力相近时，氢气从泄气柱2流出后，由管路一11依次经过阀组一4的直供回路、阀组二5进入储氢瓶组6，这里实现对氢气的储存，储氢瓶组6稳定向外供气，氢气在经过阀组三7进入阀组一4的减压回路，在此进行减压控控制氢气气压，减压回路通过与待测压缩机9一一对应的氢气出口对待测压缩机9稳定供给低压氢气，而待测压缩机9的出气口则将测试后的氢气再次经阀组二5输送回储氢瓶组6进行储存，同时也实现了氢气的循环流通。该情况下，由长管拖车1直接向20MPa压缩机进行供气测试的情况，这时泄气柱2的供气压力与20MPa压缩机的正常工作压力相近，因此直接供气，并通过储氢瓶组6储气和稳定供应压力即可，气源的压力能够满足测试用气压力的需求，且压力较为稳定，适用于20MPa压缩机正常工作状态的测试。

二、当供气压力低于测试所需压力时，氢气从泄气柱2流出后，由管路二12输送经氢压机3增压后，再依次经过阀组一4的直供回路、阀组二5进入储氢瓶组6，这里实现对氢气的储存，储氢瓶组6稳定向外供气，氢气在经过阀组三7进入阀组一4的减压回路，在此进行减压控控制氢气气压，减压回路通过与待测压缩机9一一对应的氢气出口对待测压缩机9稳定供给低压氢气，而待测压缩机9的出气口则将测试后的氢气再次经阀组二5输送回储氢瓶组6进行储存，同时也实现了氢气的循环流通。该情况下，在长管拖车1供气压力的基础上进行增压，不仅能适应测试气源供气后压力降低的情况，还能满足压缩机测试对不同进气压力的需求，加压处理也降低了测试用气在测试系统中占用的储气体积，有利于减少测试工装的体积。

三、当测试系统内氢气量满测试需求后，关闭管路一11及管路二12，通过低压测试工位8上的待测压缩机9提供氢气循环动力，氢气由待测压缩机9排出，通过管路九19、管路十20进入阀组二5，接着通过管路四14进入储氢瓶组6，储氢瓶组6通过管路五15将氢气送入阀组三7，再通过管道六进入阀组一4，之后分别通过管路七17、管路八18进入待测压缩机9的入气口，实现氢气的循环流通，完成对氢压机3的氢气测试。此时利用系统内储氢瓶组6中储存的氢气即可持续进行测试。

四、当供给氢气压力过大，无法满足氢压机3进气压力低于排气压力这一要求时，氢气从储氢瓶组6输出后，经阀组三7和管道六进入阀组一4的减压回路，在减压回路内部经其上的减压阀减压，将气压降低到所需压力值，再分别经由管路七17、管路八18进入待测压缩机9的入气口，实现氢气的循环流通，完成对氢压机3的氢气测试。

五、当上述供给氢气压力过大的情况中，当通过所述减压阀减压后仍然无法将氢气气压降低到所需压力值时，氢气通过减压回路中的放空口将一部分排出，实现对低压压缩机测试工位中待测压缩机9的保护。

六、在初次使用该低压压缩机氢气测试中心时，需要对其内部管道仪表中残存杂质气体进行吹扫及置换，通过泄气柱2上的置换管道10来实现。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的发明构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明保护范围之内。

Claims (7)

1.一种低压压缩机氢气测试中心，其特征在于：包括连接测试气源的泄气柱(2)、阀组一(4)、阀组二(5)、储氢瓶组(6)、阀组三(7)和低压测试工位(8)，所述阀组一(4)包括减压回路和直供回路，所述泄气柱(2)连接到所述直供回路的氢气入口，所述直供回路的氢气出口通过管路和阀组二(5)连接到所述储氢瓶组(6)的进气口，所述储氢瓶组(6)包括多个氢气瓶和储氢控制管路系统，所述储氢瓶组(6)通过所述储氢控制管路系统中不同管线的阀门的通断来改变测试用氢的储存量和供气压力，所述储氢瓶组(6)的出气口通过管路和阀组三(7)连接到所述减压回路的氢气入口，所述减压回路的出口与所述低压测试工位(8)中待测压缩机(9)的进气口对应连接，所述待测压缩机(9)的出气口通过管路和所述阀组二(5)连接到所述储氢瓶组(6)的进气口；

所述减压回路设有至少两个氢气出口，所述低压测试工位(8)包括至少两个待测压缩机(9)，减压回路的氢气出口与所述待测压缩机(9)的进气口一一对应连接，所述待测压缩机(9)的出气口通过管路一一对应连接到所述阀组二(5)的相应进气口；

所述泄气柱(2)连接有两个供氢管路，分别为管路一(11)和管路二(12)，所述管路一(11)直接连通所述直供回路的一个氢气入口；所述管路二(12)经氢压机(3)连通所述直供回路的另一个氢气入口；所述直供回路设有与直供回路的氢气入口对应的两个进气支路和一个出气支路；

所述减压回路上沿气体流动方向依次设有减压阀和放空口。

2.根据权利要求1所述的一种低压压缩机氢气测试中心，其特征在于：所述储氢瓶组(6)中包括并联设置的若干气瓶回路，各个气瓶回路并联连接在所述阀组二(5)和阀组三(7)之间，每个气瓶回路中均设有相应的氢气瓶和回路控制结构；所述储氢控制管路系统包括所述回路控制结构，所述回路控制结构包括安全阀门，所述安全阀门设于气瓶回路的管路上。

3.根据权利要求2所述的一种低压压缩机氢气测试中心，其特征在于：所述气瓶回路包括单瓶回路和多瓶回路，所述单瓶回路中只有一个氢气瓶，所述多瓶回路中包括若干氢气瓶并联形成的并联瓶组，所述并联瓶组连接于气瓶回路的管路上；所述回路控制结构包括第一控制结构、第二控制结构和控制阀；单瓶回路中，所述氢气瓶和所述控制阀均设于所述第一控制结构和所述第二控制结构之间；多瓶回路中，所述并联瓶组设于所述第一控制结构和所述第二控制结构之间，所述并联瓶组中的每个氢气瓶两端管路上设有所述控制阀。

4.一种低压压缩机氢气的测试方法，其特征在于：采用如权利要求1-3中任一所述的一种低压压缩机氢气测试中心，所述测试方法包括：当供气压力与测试所需压力相近时，氢气从泄气柱(2)流出后，由管路一(11)依次经过阀组一(4)的直供回路、阀组二(5)进入储氢瓶组(6)，这里实现对氢气的储存，储氢瓶组(6)稳定向外供气，氢气在经过阀组三(7)进入阀组一(4)的减压回路，在此进行减压控制氢气气压，减压回路通过与待测压缩机(9)一一对应的氢气出口对待测压缩机(9)稳定供给低压氢气，而待测压缩机(9)的出气口则将测试后的氢气再次经阀组二(5)输送回储氢瓶组(6)进行储存，同时也实现了氢气的循环流通。

5.根据权利要求4所述的一种低压压缩机氢气的测试方法，其特征在于：还包括：当供气压力低于测试所需压力时，氢气从泄气柱(2)流出后，由管路二(12)输送经氢压机(3)增压后，再依次经过阀组一(4)的直供回路、阀组二(5)进入储氢瓶组(6)，这里实现对氢气的储存，储氢瓶组(6)稳定向外供气，氢气在经过阀组三(7)进入阀组一(4)的减压回路，在此进行减压控制氢气气压，减压回路通过与待测压缩机(9)一一对应的氢气出口对待测压缩机(9)稳定供给低压氢气，而待测压缩机(9)的出气口则将测试后的氢气再次经阀组二(5)输送回储氢瓶组(6)进行储存，同时也实现了氢气的循环流通。

6.根据权利要求5所述的一种低压压缩机氢气的测试方法，其特征在于：还包括：当测试系统内氢气量满测试需求后，关闭管路一(11)及管路二(12)，通过低压测试工位(8)上的待测压缩机(9)提供氢气循环动力，氢气由待测压缩机(9)排出，通过管路九(19)、管路十(20)进入阀组二(5)，接着通过管路四(14)进入储氢瓶组(6)，储氢瓶组(6)通过管路五(15)将氢气送入阀组三(7)，再通过管路六(16)进入阀组一(4)，之后分别通过管路七(17)、管路八(18)进入待测压缩机(9)的入气口，实现氢气的循环流通。

7.根据权利要求6所述的一种低压压缩机氢气的测试方法，其特征在于：还包括：当供给氢气压力过大，无法满足氢压机(3)进气压力低于排气压力这一要求时，氢气从储氢瓶组(6)输出后，经阀组三(7)和管路六(16)进入阀组一(4)的减压回路，在减压回路内部经其上的减压阀减压，将气压降低到所需压力值，再分别经由管路七(17)、管路八(18)进入待测压缩机(9)的入气口，实现氢气的循环流通；

当通过所述减压阀减压后仍然无法将氢气气压降低到所需压力值时，氢气通过减压回路中的放空口将一部分排出，实现对低压压缩机测试工位中待测压缩机(9)的保护。