CN119267782B - 一种加氢站在线油污检测吹扫系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种加氢站在线油污检测吹扫系统及方法，涉及加氢站设备系统技术领域，解决了加氢站缺失漏油检测与联锁控制保护功能的问题；系统包括通过管路依次连接的压缩机、储氢组件和加氢机，压缩机接收氢气输入，加氢机为目标对象加注氢气；在压缩机与储氢组件的连接管路上，自压缩机一侧起依次设置有第一检测组件、油污过滤器和第二检测组件；第一检测组件和第二检测组件均用于检测自身所处位置的油污数据，并将油污数据反馈至中央控制单元；油污过滤器用于阻挡油污并减缓油污在管路中的速度；中央控制单元用于依据接收的油污数据，控制压缩机和加氢机的启停；本发明有效实现了加氢站的联锁保护功能，防止油污进入车载气瓶中。

Description

一种加氢站在线油污检测吹扫系统及方法

技术领域

本发明涉及加氢站设备系统技术领域，具体涉及一种加氢站在线油污检测吹扫系统及方法。

背景技术

在如今快速发展的氢能经济中，加氢站作为连接氢气生产和消费的关键环节，其安全、高效运行对整个行业的健康发展至关重要。然而，在实际操作过程中，加氢站的压缩机漏油问题逐渐成为制约行业发展的一大瓶颈。压缩机是加氢站的核心设备之一，负责将氢气从低压提升至高压，以满足不同车型的加注需求。然而，由于设计缺陷、维护不当或材料老化等原因，压缩机在运行过程中可能发生润滑油泄漏现象。

压缩机漏油不仅会导致氢气工艺管道受到污染，影响氢气纯度，进而降低加氢效率，还可能对车载氢气气瓶造成污染。氢气气瓶是氢燃料电池汽车存储氢气的重要部件，一旦被油污污染，不仅会影响氢气的储存性能，甚至可能导致安全隐患。此外，油污还可能进入车载燃料电池内部，破坏电池内部结构，缩短电池使用寿命，增加车辆用户的经济负担。

鉴于上述问题的严重性及其对加氢站运营和用户利益的影响，迫切需要开发一种有效的技术解决方案，以实现对加氢机和压缩机出口气体中油污污染的实时监测与预警。现有的加氢站大多缺乏完善的监测与预警系统，无法及时发现并处理漏油问题，这无疑加大了问题的复杂性和解决难度。因此，建立一套能够准确识别油污污染情况，并能迅速采取措施避免污染扩散的技术体系，对于保障加氢站的安全稳定运行、保护用户利益以及促进氢能产业的可持续发展具有重要意义。

发明内容

基于背景技术中的现状，本发明的目的在于解决现有加氢站缺失漏油检测及联锁控制保护功能的问题，因此提出了一种加氢站在线油污检测吹扫系统。本发明利用高压气体中油污分子冲击检测组件而聚集后，通过油污检测传感器进行检测，实现联锁保护，防止油污进入车载气瓶；本发明有效提升了油污检测的准确性，并可利用储存的高压氢气对管道进行反向排污吹扫。

本发明采用了以下技术方案来实现目的：

一种加氢站在线油污检测吹扫系统，所述系统包括通过管路依次连接的压缩机、储氢组件和加氢机，压缩机接收氢气输入，加氢机为目标对象加注氢气；在压缩机与储氢组件的连接管路上，自压缩机一侧起依次设置有第一检测组件、油污过滤器和第二检测组件；第一检测组件和第二检测组件均用于检测自身所处位置的油污数据，并将油污数据反馈至中央控制单元；油污过滤器用于阻挡油污并减缓油污在管路中沿移动方向的速度；中央控制单元用于依据接收的油污数据，控制压缩机和加氢机的启停。

具体的，第一检测组件处安装有第一传感器，第二检测组件处安装有第二传感器；第一传感器与第二传感器均为油污检测传感器，用于检测自身安装点管路中的油污数据；第一传感器与第二传感器均通信连接至中央控制单元。

优选的，第一检测组件与第二检测组件均为U型管，在第一检测组件对应U型管的U型结构底部设置有第一检测点，在第二检测组件对应U型管的U型结构底部设置有第二检测点。

具体的，第一传感器安装于第一检测点所在位置处，第二传感器安装于第二检测点所在位置处。

进一步的，在压缩机与第一检测组件的连接管路上，靠近第一检测组件一侧还设置有第一放散阀；第一放散阀具有对应的放散口，第一放散阀与中央控制单元通信连接；第一放散阀用于在中央控制单元的控制下，通过放散口将管路中的油污气体放散。

进一步的，在第二检测组件与储氢组件的连接管路上，还设置有第二放散阀；第二放散阀具有对应的放散口，第二放散阀与中央控制单元通信连接；第二放散阀用于在中央控制单元的控制下，通过放散口将管路中的油污气体放散。

具体的，在压缩机与第一检测组件的连接管路上，靠近压缩机一侧还设置有压力传感器；压力传感器与中央控制单元通信连接；压力传感器用于在油污气体放散时，检测压缩机出口压力值并反馈至中央控制单元。

具体的，压力传感器、第一检测组件和第二检测组件均依次通过数据采集单元和数据处理单元连接至中央控制单元；数据采集单元用于对应采集由所连接部件反馈的压力值和油污数据，数据处理单元用于对所采集数据进行预处理后输入中央控制单元；中央控制单元的控制信号接口连接至中控PLC控制系统，由中控PLC控制系统连接压缩机和加氢机并对应控制启停；中央控制单元的报警信号接口通过报警联锁单元连接至中控PLC控制系统，报警联锁单元用于报警信号的传递，使中控PLC控制系统在触发条件下对外报警。

本发明同时提供一种加氢站在线油污检测吹扫方法，所述方法包括如下步骤：

S1、针对由依次连接的压缩机、储氢组件和加氢机构成的加氢系统，在压缩机与储氢组件的连接管路之间设置油污过滤器；

S2、在压缩机与油污过滤器之间设置第一检测点，在油污过滤器与储氢组件之间设置第二检测点；

S3、使用中央控制单元分别获取第一检测点与第二检测点各自对应的油污数据，若第一检测点的油污数据超出预设的第一报警阈值，由中央控制单元控制压缩机停机并对外报警；

S4、若第一检测点的油污数据正常，接着判断第二检测点的油污数据；若第二检测点的油污数据超出预设的第二报警阈值，使用中央控制单元获取由加氢机反馈的管路气体密度；若第二检测点的油污数据正常，则返回第一检测点，进行下一轮的油污数据获取过程；

S5、在第二检测点的油污数据超出预设的第二报警阈值的情况下，若管路气体密度大于氢气密度，由中央控制单元控制加氢机和压缩机共同停机并对外报警；若管路气体密度小于氢气密度，由中央控制单元控制压缩机停机并对外报警。

进一步的，步骤S2中，在第一检测点的前端接入第一放散阀和压力传感器，压力传感器接入于靠近压缩机一侧位置，在第二检测点的后端接入第二放散阀；步骤S3中，若第一检测点的油污数据超出预设的第一报警阈值，则在压缩机停机的同时，由中央控制单元控制第二放散阀开启，放散管路中油污气体；步骤S5中，在第二检测点的油污数据超出预设的第二报警阈值的情况下，在加氢机和/或压缩机停机的同时，由中央控制单元控制第二放散阀开启，放散管路中油污气体；在第二放散阀开启并放散管路中油污气体时，中央控制单元通过压力传感器检测压缩机出口压力值，将压缩机出口压力值作为第二放散阀的关闭判据；

所述方法还包括独立进行的油污自吹扫过程，由中央控制单元开启第一放散阀，同时开启储氢组件的反向阀门，使用储氢组件中的氢气反向对管路中的油污气体进行吹扫并通过第一放散阀放散；依据预设的吹扫间隔时间值，中央控制单元分别获取第一检测点与第二检测点各自对应的油污数据，若任意油污数据超出预设的吹扫阈值，即进行油污自吹扫过程，直至任意油污数据低于吹扫阈值后，停止油污自吹扫过程。

综上所述，由于采用了本技术方案，本发明的有益效果如下：

本发明通过系统结构设计，提升了油污检测的准确性，确保了加氢过程的安全，同时具备高效的反向排污吹扫能力，有效防止油污进入车载气瓶，保障了车辆燃料电池的正常运行。

本发明利用高压气体中油污分子的物理特性，设计了对应的检测组件。当含有油污的高压气体流经U型管时，油污分子会在冲击力的作用下聚集于管道底部的内壁。这种设计使得油污分子得以集中，便于后续的检测工作。通过安装在U型管底部的油污检测传感器，可以准确地检测到油污的存在，从而实现对油污污染的实时监控。

为了进一步提高检测准确性，本发明在两个U型管之间增设了油污过滤器。该组件不仅能够拦截更多的油污分子，减少其进入下游系统的可能性，还能作为二次检测的依据，确保检测结果的可靠。此外，本发明的反向排污吹扫部分可利用储存在氢气瓶单元内的高压氢气，对受污染的管道进行反向吹扫。通过这种方式，不仅可以有效地清除管道内的油污，恢复管道的清洁状态，还能在尽可能短的时间内恢复加氢站的正常运行，减少了因停运造成的经济损失。经放散阀放散出的油污气体可被便捷地统一收集处理，也能避免对环境造成影响。

附图说明

图1为本发明系统的结构与信号连接关系示意图；

图2为本发明方法的整体流程示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以按各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种加氢站在线油污检测吹扫系统，图1示出了该系统的结构连接关系，可同步参看。首先，该系统包括通过管路依次连接的压缩机、储氢组件和加氢机，压缩机接收氢气输入，加氢机为目标对象加注氢气。本实施例中，储氢组件可为氢气瓶单元，目标对象可为车载气瓶。

作为在线油污检测的关键，在压缩机与储氢组件的连接管路上，自压缩机一侧起依次设置有第一检测组件、油污过滤器和第二检测组件；第一检测组件和第二检测组件均用于检测自身所处位置的油污数据，并将油污数据反馈至中央控制单元；油污过滤器用于阻挡油污并减缓油污在管路中沿移动方向的速度；中央控制单元用于依据接收的油污数据，控制压缩机和加氢机的启停。

本实施例中，第一检测组件处安装有第一传感器，第二检测组件处安装有第二传感器；第一传感器与第二传感器均为油污检测传感器，用于检测自身安装点管路中的油污数据；第一传感器与第二传感器均通信连接至中央控制单元。

作为本实施例的优选，第一检测组件与第二检测组件均为U型管，在第一检测组件对应U型管的U型结构底部设置有第一检测点，在第二检测组件对应U型管的U型结构底部设置有第二检测点。因此，第一传感器安装于第一检测点所在位置处，第二传感器安装于第二检测点所在位置处。

本实施例的系统为了实现吹扫功能，额外采用了如下结构设计：在压缩机与第一检测组件的连接管路上，靠近第一检测组件一侧还设置有第一放散阀；第一放散阀具有对应的放散口，第一放散阀与中央控制单元通信连接；第一放散阀用于在中央控制单元的控制下，通过放散口将管路中的油污气体放散。

第一放散阀能实现管路反向气体的吹扫放散，而反向的气源则由储氢组件，即氢气瓶单元提供，整个反向吹扫过程可在中央控制单元的控制下进行。

本实施例中，在第二检测组件与储氢组件的连接管路上，还设置有第二放散阀；第二放散阀具有对应的放散口，第二放散阀与中央控制单元通信连接；第二放散阀用于在中央控制单元的控制下，通过放散口将管路中的油污气体放散。此结构实现在中央控制单元控制下，受油污数据影响而导致压缩机和加氢机启停后，能直接放散管路中油污气体的功能。

本实施例中，第一放散阀与第二放散阀均可采用气动放散阀。

本实施例中，在压缩机与第一检测组件的连接管路上，靠近压缩机一侧还设置有压力传感器；压力传感器与中央控制单元通信连接；压力传感器用于在油污气体放散时，检测压缩机出口压力值并反馈至中央控制单元。压缩机出口压力值将作为第二放散阀的关闭判据。

本实施例此处对涉及中央控制单元的部分进行具体介绍。压力传感器、第一检测组件和第二检测组件均依次通过数据采集单元和数据处理单元连接至中央控制单元；数据采集单元用于对应采集由所连接部件反馈的压力值和油污数据，数据处理单元用于对所采集数据进行预处理后输入中央控制单元；中央控制单元的控制信号接口连接至中控PLC控制系统，由中控PLC控制系统连接压缩机和加氢机并对应控制启停；中央控制单元的报警信号接口通过报警联锁单元连接至中控PLC控制系统，报警联锁单元用于报警信号的传递，使中控PLC控制系统在触发条件下对外报警。

综上，本实施例基于高压氢气中油污分子冲击U型管的管壁方式，会在U型结构底部聚集大量油污分子，则通过油污检测传感器进行检测后，实现联锁保护，防止油污进入车载气瓶中。两个U型管之间增设油污过滤器的工艺方式，可进一步提高油污检测的阶段性和准确性。而利用储氢组件中的高压氢气反向对管道进行吹扫排污，在加氢系统待机时，也能更好的保证系统的稳定性与可靠性。

实施例2

在实施例1的基础上，本实施例提供一种加氢站在线油污检测吹扫方法，该方法在本实施例中可应用实施例1所述系统来作为硬件基础。如图2给出的流程示意，该方法的整体过程总述如下：

针对由依次连接的压缩机、储氢组件和加氢机构成的加氢系统，在压缩机与储氢组件的连接管路之间设置油污过滤器；油污过滤器可减缓油污进入后端管道的速度。

在压缩机与油污过滤器之间设置第一检测点，在油污过滤器与储氢组件之间设置第二检测点；两个检测点即对应于两个U型管及其油污检测传感器。

为了实现检测停机同时的油污气体放散，以及整个系统的自吹扫过程，本实施例还在第一检测点的前端接入第一放散阀和压力传感器，压力传感器接入于靠近压缩机一侧位置，在第二检测点的后端接入第二放散阀。

系统上电检测后，由数据采集单元对应采集第一检测点和第二检测点的油污数据，所采集到的油污数据被发送给数据处理单元，数据处理单元完成预处理和分析后，将结果发送至中央控制单元。

中央控制单元会依据接收到的油污数据情况，进行报警触发和控制条件分析判断。在中央控制单元中，预设有第一报警阈值和第二报警阈值，分别对应于两个检测点的油污数据。

若第一检测点的油污数据超出第一报警阈值，则中央控制单元发出压缩机停机信号，该信号由中控PLC控制系统接收并控制压缩机停机，同时在报警联锁单元给出报警信号的情况下，中控PLC控制系统对外报警。作为此处的优选，也可使中控PLC控制系统同时对加氢机进行停机保护。此外，当第一检测点报警时，中央控制单元即开启第二放散阀，放散管道中油污气体。

若第一检测点的油污数据正常，接着判断第二检测点的油污数据。若第二检测点的油污数据超出预设的第二报警阈值，使用中央控制单元获取由加氢机反馈的管路气体密度。

在第二检测点的油污数据超出预设的第二报警阈值的情况下，若管路气体密度大于氢气密度，则代表加氢机管路中“有油”，此时即控制加氢机停机关阀，压缩机也对应停机，同时由中控PLC控制系统在报警联锁单元动作下对外报警。第二放散阀也同时开启，放散管道中油污气体。若管路气体密度小于氢气密度，由中央控制单元控制压缩机停机并对外报警，并且也同时开启第二放散阀，放散管道中油污气体。

若第二检测点的油污数据正常，则返回第一检测点，进行下一轮的油污数据获取过程。

对于压缩机和/或加氢机，当其因油污检测而停机后，第二放散阀将开启并放散管路中油污气体；在这种情况下，中央控制单元通过压力传感器检测压缩机出口压力值，将压缩机出口压力值作为第二放散阀的关闭判据。

本实施例中，基于系统的硬件结构基础及方法逻辑，方法中还可包括独立进行的油污自吹扫过程；油污自吹扫过程也可用在油污检测过程动作完成后进行。在油污自吹扫过程中，由中央控制单元开启第一放散阀，同时开启储氢组件即氢气瓶单元的反向阀门，使用储氢组件中的氢气反向对管路中的油污气体进行吹扫并通过第一放散阀放散。

系统待机时，可依据预设的吹扫间隔时间值，中央控制单元分别获取第一检测点与第二检测点各自对应的油污数据，若任意油污数据超出预设的吹扫阈值，即进行油污自吹扫过程，直至任意油污数据低于吹扫阈值后，停止油污自吹扫过程。

Claims (7)

1.一种加氢站在线油污检测吹扫系统，所述系统包括通过管路依次连接的压缩机、储氢组件和加氢机，压缩机接收氢气输入，加氢机为目标对象加注氢气；其特征在于：在压缩机与储氢组件的连接管路上，自压缩机一侧起依次设置有第一检测组件、油污过滤器和第二检测组件；第一检测组件和第二检测组件均用于检测自身所处位置的油污数据，并将油污数据反馈至中央控制单元；油污过滤器用于阻挡油污并减缓油污在管路中沿移动方向的速度；中央控制单元用于依据接收的油污数据，控制压缩机和加氢机的启停；

第一检测组件与第二检测组件均为U型管，在第一检测组件对应U型管的U型结构底部设置有第一检测点，在第二检测组件对应U型管的U型结构底部设置有第二检测点；

在压缩机与第一检测组件的连接管路上，靠近第一检测组件一侧还设置有第一放散阀；第一放散阀具有对应的放散口，第一放散阀与中央控制单元通信连接；第一放散阀用于在中央控制单元的控制下，由储氢组件提供反向的气源，实现管路反向气体的吹扫放散，从而通过其对应的放散口将管路中的油污气体放散；

在第二检测组件与储氢组件的连接管路上，还设置有第二放散阀；第二放散阀具有对应的放散口，第二放散阀与中央控制单元通信连接；第二放散阀用于在中央控制单元的控制下，通过其对应的放散口将管路中的油污气体放散。

2.根据权利要求1所述的加氢站在线油污检测吹扫系统，其特征在于：第一检测组件处安装有第一传感器，第二检测组件处安装有第二传感器；第一传感器与第二传感器均为油污检测传感器，用于检测自身安装点管路中的油污数据；第一传感器与第二传感器均通信连接至中央控制单元。

3.根据权利要求2所述的加氢站在线油污检测吹扫系统，其特征在于：第一传感器安装于第一检测点所在位置处，第二传感器安装于第二检测点所在位置处。

4.根据权利要求1所述的加氢站在线油污检测吹扫系统，其特征在于：在压缩机与第一检测组件的连接管路上，靠近压缩机一侧还设置有压力传感器；压力传感器与中央控制单元通信连接；压力传感器用于在油污气体放散时，检测压缩机出口压力值并反馈至中央控制单元。

5.根据权利要求4所述的加氢站在线油污检测吹扫系统，其特征在于：压力传感器、第一检测组件和第二检测组件均依次通过数据采集单元和数据处理单元连接至中央控制单元；数据采集单元用于对应采集由所连接部件反馈的压力值和油污数据，数据处理单元用于对所采集数据进行预处理后输入中央控制单元；中央控制单元的控制信号接口连接至中控PLC控制系统，由中控PLC控制系统连接压缩机和加氢机并对应控制启停；中央控制单元的报警信号接口通过报警联锁单元连接至中控PLC控制系统，报警联锁单元用于报警信号的传递，使中控PLC控制系统在触发条件下对外报警。

6.一种根据权利要求1至5任一项所述的加氢站在线油污检测吹扫系统的油污检测吹扫方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

S1、针对由依次连接的压缩机、储氢组件和加氢机构成的加氢系统，在压缩机与储氢组件的连接管路之间设置油污过滤器；

S2、在压缩机与油污过滤器之间设置第一检测点，在油污过滤器与储氢组件之间设置第二检测点；

S3、使用中央控制单元分别获取第一检测点与第二检测点各自对应的油污数据，若第一检测点的油污数据超出预设的第一报警阈值，由中央控制单元控制压缩机停机并对外报警；

S4、若第一检测点的油污数据正常，接着判断第二检测点的油污数据；若第二检测点的油污数据超出预设的第二报警阈值，使用中央控制单元获取由加氢机反馈的管路气体密度；若第二检测点的油污数据正常，则返回第一检测点，进行下一轮的油污数据获取过程；

S5、在第二检测点的油污数据超出预设的第二报警阈值的情况下，若管路气体密度大于氢气密度，由中央控制单元控制加氢机和压缩机共同停机并对外报警；若管路气体密度小于氢气密度，由中央控制单元控制压缩机停机并对外报警。

7.根据权利要求6所述的油污检测吹扫方法，其特征在于：步骤S2中，在第一检测点的前端接入第一放散阀和压力传感器，压力传感器接入于靠近压缩机一侧位置，在第二检测点的后端接入第二放散阀；步骤S3中，若第一检测点的油污数据超出预设的第一报警阈值，则在压缩机停机的同时，由中央控制单元控制第二放散阀开启，放散管路中油污气体；步骤S5中，在第二检测点的油污数据超出预设的第二报警阈值的情况下，在加氢机和/或压缩机停机的同时，由中央控制单元控制第二放散阀开启，放散管路中油污气体；在第二放散阀开启并放散管路中油污气体时，中央控制单元通过压力传感器检测压缩机出口压力值，将压缩机出口压力值作为第二放散阀的关闭判据；

所述方法还包括独立进行的油污自吹扫过程，由中央控制单元开启第一放散阀，同时开启储氢组件的反向阀门，使用储氢组件中的氢气反向对管路中的油污气体进行吹扫并通过第一放散阀放散；依据预设的吹扫间隔时间值，中央控制单元分别获取第一检测点与第二检测点各自对应的油污数据，若任意油污数据超出预设的吹扫阈值，即进行油污自吹扫过程，直至任意油污数据低于吹扫阈值后，停止油污自吹扫过程。