CN211787329U - 一种70MPa加氢机注入和收费系统的结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种70MPa加氢机注入和收费系统的结构，包括控制系统、收费系统、支付系统和站级系统；所述控制系统分别与收费系统和站级系统通信连接，所述收费系统与支付系统通讯连接；所述控制系统包括第一控制器、第二控制器和显示装置，所述第一控制器和第二控制器电连接，所述显示装置与第一控制器电连接，所述控制系统上设置有通讯接口；所述第一控制器和显示器通过通讯接口与站级系统通讯连接；本系统结构其将整个70MPa加氢机由一个整体控制分成了三个模块进行控制，实现了70MPa加氢机控制、安全、收费的分层次管理，提高了实用性、安全性和便捷性。

Description

一种70MPa加氢机注入和收费系统的结构

技术领域

本实用新型涉及氢气注入领域，尤其涉及一种70MPa加氢机注入和收费系统的结构。

背景技术

当前国内加氢机多使用单片机来做计量收费以及流程控制，但70MPa加氢机工艺流程复杂，对控制和安全要求更高，单纯使用单片机结构已无法满足系统的控制要求和安全要求。

现有技术中的系统无法满足70MPa加氢机在加氢和收费过程中，存在的复杂多变的安全因素环境和各种安全需求要求，并且也没有一套稳定的系统结构来实现复杂的加氢作业和收费作业需求。

实用新型内容

本实用新型提供种70MPa加氢机注入和收费系统的结构，针对70MPa加氢机对控制和安全的更高的要求，使用控制系统+收费系统的方式来确保加氢机的安全运行，对其运行状态进行监控，并进行计量计费等。

本方案是这样进行实现的：

一种70MPa加氢机注入和收费系统的结构，包括包括控制系统、收费系统、支付系统和站级系统；所述控制系统分别与收费系统和站级系统通信连接，所述收费系统与支付系统通讯连接。

作为优选的，所述控制系统包括第一控制器、第二控制器和显示装置，所述第一控制器和第二控制器电连接，所述显示装置与第一控制器电连接，所述控制系统上设置有通讯接口；所述第一控制器和显示器通过通讯接口与站级系统通讯连接。

作为优选的，所述站级系统包第三控制器、网络监控平台和远程终端，所述站级系统的第三控制器与第一控制器电连接，所述网络监控平台与第一控制器电连接，所述远程终端与网络监控平台电连接。

作为优选的，所述收费系统包括键盘、收费系统主板、流量计、计量显示器、收费电脑和刷卡器；所述收费系统主板分别与流量计、计量显示器、收费电脑、键盘电连接。

作为优选的，包括小票打印机，所述小票打印机与刷卡器电连接。

作为优选的，所述支付系统包括财务后台系统、收费后台系统和远程支付终端；收费系统上设置与财务系统连接的符合协议的接口；所述财务后台系统与收费后台系统通信连接，通过远程支付终端在收费后台系统上进行支付。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型的系统结构，可以同步实现对于加氢系统安全控制、过程控制，以及简明、清晰、高效的的对加氢过程进行收费，整合为一体化系统，为实现上述功能提供稳定的系统基础。

2、本实用新型的系统结构为70MPa加氢机控制装置和收费的系统框架构建提供一种实现方式。其将整个70MPa加氢机由一个整体控制分成了三个模块进行控制，实现了70MPa加氢机控制、安全、收费的分层次管理，提高了实用性、安全性和便捷性。

附图说明

图1是本实用新型整体系统的结构示意图；

图2是本实用新型实施例中应用环境的结构示意图；

图中：1、缓冲罐；2、外部紧急切断阀；3、过滤器；4、流量计；5、减压阀；6、内部紧急切断阀；7、第一压力变送器；8、环境温度探测器；9、外置定位器；10、PIC控制器；11、第二管路；13、拉断阀；14、加氢枪；15、第一温度检测器；16、第二温度检测器；17、第三阀门；18、第三管路；19、放空管路；20、氮气吹扫管路；21、预冷器；101、控制系统；102、收费系统；103、支付系统；104、站级系统。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

实施例1

请参阅图1，本实用新型提供一种技术方案：

一种70MPa加氢机注入和收费系统的结构，包括控制系统101、收费系统 102、支付系统103和站级系统104；所述控制系统101分别与收费系统102和站级系统104通信连接，所述收费系统102与支付系统103通讯连接。

所述控制系统101包括第一控制器、第二控制器和显示装置，所述第一控制器和第二控制器电连接，所述显示装置与第一控制器电连接，所述控制系统 101上设置有通讯接口；所述第一控制器和显示器通过通讯接口与站级系统 104通讯连接。

所述站级系统104包第三控制器、网络监控平台和远程终端，所述站级系统104的第三控制器与第一控制器电连接，所述网络监控平台与第一控制器电连接，所述远程终端与网络监控平台电连接。

所述收费系统102包括键盘、收费系统主板、流量计、计量显示器、收费电脑、刷卡器和小票打印机；所述收费系统主板分别与流量计、计量显示器、收费电脑、键盘电连接，所述小票打印机与刷卡器电连接。

所述支付系统103包括财务后台系统、收费后台系统和远程支付终端；收费系统102上设置与财务系统连接的符合协议的接口；所述财务后台系统与收费后台系统通信连接，通过远程支付终端在收费后台系统上进行支付。

以上是本申请所发明的一种具体的整体系统结构，上述结构的一种应用场景是用于70MPa加氢机安全控制和收费。

实施例2

本实施提供一种对于本系统结构的应用场景，一种70MPa加氢机注入和收费系统的结构，包括控制系统、收费系统、支付系统和站级PLC及网络监控平台；所述控制系统分别与收费系统和站级PLC及网络监控平台通信连接，所述收费系统与支付系统通讯连接。

所述控制系统包括过程控制PLC、安全控制PLC、HMI显示操作设备，所述过程控制PLC和安全控制PLC电连接，所述HMI显示操作设备与过程控制 PLC电连接，所述控制系统上设置有通讯接口；所述过程控制PLC和HMI显示操作设备通过通讯接口与站级系统通讯连接。

基于上述结构，本控制系统为加氢机运行提供过程控制和安全保障，可以通过HMI来进行加氢的监控和加氢系统的参数调整设置。所述过程控制PLC 主要控制整个加氢过程的控制，如阀门PCV-1的复杂调节控制。

所述安全PLC主要控制整个加氢过程的安全监视及加氢紧急停止等，如通过对PT2的信号监控，紧急切断FV-2来确保加氢的安全；70MPa加氢机中有几处控制回路需要的安全等级较高，因此需要加氢机本身的安全方面的软硬件达到较高的水平。

所述HMI显示操作设备主要监控整个加氢的流程，并能有效的对部分参数进行及时的调整，如整个加氢过程压力调节不稳定，可以通过HMI来调整 P、I参数使得压力调节更加稳定；

所述控制系统上设置有通讯接口，通过通讯接口可以将加氢机的实时数据传输至站级PLC及网络监控平台。

所述站级PLC及网络监控平台包站级PLC、网络监控平台和手机，所述站级系统的站级PLC与过程控制PLC电连接，所述网络监控平台与过程控制 PLC电连接，所述手机与网络监控平台电连接。

基于上述结构，可以将加氢机的实时数据传输至站级PLC及网络监控平台，可以通过手机APP对加氢机的状态进行监控，网络监控平台可以通过大数据分析及时的将故障反馈给售后人员。

所述收费系统包括键盘、收费系统主板、流量计、计量显示器、收费电脑、刷卡器和小票打印机；所述收费系统主板分别与流量计、计量显示器、收费电脑、键盘电连接，所述小票打印机与刷卡器电连接。

所述键盘可以用来设定气体的单价或者进行定量加氢等功能，并且设置有储值卡插口，根据不同的需求可增设小票打印机；

所述收费系统主板用于采集流量信号对加氢进行计费，并将数据发送至计量显示器、收费电脑；

所述计量显示器用于现场显示加氢单价、加氢数量、加氢总价，使用户在加氢作业时更加直观；

所述收费系统主板将每次加氢的数量及总价传输至收费电脑，通过收费电脑进行记录、收费。收费电脑还可以每日生成报表将运营数据通过网络传输至财务后台；所述刷卡器与收费电脑连接，为收费电脑提供收费依据；所述小票打印机与刷卡器连接，为每次消费提供纸质依据

所述支付系统包括财务后台系统、收费后台系统和远程支付终端；收费系统上设置与财务系统连接的符合协议的接口；所述财务后台系统与收费后台系统通信连接，用户在加氢作业完成是，通过远程支付终端在收费后台系统上进行支付。

实施例3

如图2所示，本实施例提供一种70MPa加氢机注入系统，上述实施例可以基于本注入系统进行过程安全控制和流程控制，以达到高效处理的效果。

包括检漏系统、加注系统、放空系统和调压组件；所述检漏系统分别与加注系统和放空系统通过管道连通，所述调压组件设置分别设置在检漏系统和加注系统中；氢气在经过检漏系统后，确保无泄漏后分流道加注系统和放空系统中，调压组件对检漏系统和加注系统中氢气压力进行调节，在检漏环节依靠调压组件的合适调节防止输送到燃料电池车内的氢气量过多，在正式加注环节防止氢气升压速率异常，确保系统整体的安全性。

所述检漏系统包括过滤器3、流量计4、减压阀5、内部紧急切断阀6和第一压力变送器7；所述过滤器3、流量计4、减压阀5、内部紧急切断阀6依次进行连接，所述第一压力变送器PT2设置内部紧急切断阀FV-2之后的检漏系统管路上；所述过滤器3用于过滤氢气中的颗粒，以避免氢气中的颗粒对下游的流量计4及减压阀PCV-1造成内部的损伤，保护内部器件安全和稳定性。

在检漏系统之前设置有缓冲罐1、外部紧急切断阀2；所述外部紧急切断阀2与缓冲罐1连接，所述外部紧急切断阀2后与过滤器3连接；

在实际作业时，外部紧急切断阀2距离缓冲罐有一段距离，外部紧急切断阀2对进入到加氢机的气源进行开启和关闭。

所述流量计4用于计量流过管路的气体流量，便于整体的数据检测和观察，所述流量计4设置在减压阀5的上游，主要目的是因为减压阀5上游的压力相比于减压阀5下游，更加稳定，因此流量计4的计量精度要更高一些，减少整体的误差。

所述压力变送器的不同时间的读数的变化，即可判断从内部紧急切断阀6 到氢气加注口的连接是否有安全上不允许的泄漏，保证氢气出气时候，内部的安全性。

基于上述结构，整体的检漏流程为：当加氢机1上的加氢枪14Noz-2已经与燃料电池车正确相连后，正式加氢之前，需要先对加氢口进行泄漏检测。

少量氢气从缓冲罐出口往氢气加注口方向输送，先经过外部紧急切断阀 2，再从加氢机1入口流入，经过过滤器3的过滤，然后流经质量流量计4处被计量，随后再流经减压阀5，最终到达内部紧急切断阀6的下游，进入燃料电池车内，在检测时，通常会发生泄漏的部位为氢气加注口的位置；在将少量氢气通入到检漏系统中时，气体流量被记录，并且泄漏检测所需的流量达成后，内部紧急切断阀6自动关闭，稍缓然后通过第一压力送变器7，第一次测量气压作为初始压力，再停止几秒，第二次检测第一压力变送器7的压力相比于初始压力是否有一定的变化，进行判断是否泄漏；当压力变送器的不同时间的读数的变化，即可判断出加氢枪14与加注口之间的连接是否有安全上不允许的泄漏。

外部紧急切断阀2为加氢机1上游的，用来确保当加氢机1出现紧急情况时，如被加氢的车辆撞上导致加氢机1摇晃时，外部紧急切断阀2能够自动关闭，以避免可能的氢气大量泄漏引起安全上的大的风险，如燃烧、爆炸及伴生的人员伤害等。

所述减压阀5和内部紧急切断阀6之间设置有预冷器21，所述预冷器21 将流过氢气进行预冷，所述预冷器21为微孔式换热器。

所述加注系统包括环境温度探测器8、I/P转化器9、PIC控制器10、第二管路11、温度检测器组、拉断阀13和加氢枪14；所述环境探测器设置在加氢机1内，用于检测环境温度，所述I/P转化器9与第一减压阀5通过仪表气管路连接，所述PIC控制器10分别与第一压力变送器7和I/P转化器9电连接，在PIC控制器10中选定加注协议(如SAE J2601)中对应的升压速率，通过减压阀5对其上游过来的高压氢气进行压力调节。

本方案中减压阀5的减压流程为：PIC控制器10基于温度检测器组的实时数据，以及前述的升压速率，输出信号给外置的I/P转化器9，所述I/P转化器 9输出信号对减压阀5进行实时的调节，以使得充入燃料电池车中的氢气，能够按照选定的加注协议的要求，保持在安全所允许的加注速度以内，并能够在达到需求的充装压力后及时停止加氢。

本方案中所述的加氢机是指由外部紧急切断阀2之后的管道到加氢枪14 之前的所有组件和器件的组合。

本新型公开的是一种对于70MPa的整体管路系统和结构，以实现高效、安全的对于燃料电池车辆进行加氢作业。

本方案中，对于减压阀5实现减压的流程和组件，均为本领域的常规技术手段，本方案对此并未作出改进。

本方案中，PIC控制器10对于I/P转化器9的电的调节，以及I/P转化器8 对第一减压阀5气的调节属于本领域的常规技术手段。

所述第二管路11设置在内部紧急切断阀6后侧，所述第二管路11与拉断阀13连接，所述加氢枪14设置在拉断阀13的后侧位置，所述温度检测器组设置在第二管路11和拉断阀13的管路上；所述第二管路11和温度检测器组之间设置有安全阀；

基于上述结构，所述拉断阀13对管路末端进行通断控制，所述安全阀可以防止加氢时充装压力过高，所述温度检测器组用于实时检测加氢时的氢气温度；最后通过加氢枪14将氢气充入到燃料电池车的储氢瓶内，实现高效、安全的燃料电池车的氢气注入。

为防止加氢枪14短时间内多次加氢后因外表面低温结霜难以从车辆加注口取下的问题，所述加氢枪14上或附近设置有氮气吹扫管路20。

所述温度检测器组包括第一温度检测器15和第二温度检测器16，所述第一温度检测依次设置在安全阀之后和拉断阀13之前的位置，第一温度检测器 15和第二温度检测器16用于监控加氢时的温度，及防止加氢时温度过低；

在对于检测温度时设置为2个，第一温度检测器是为了将数据与外界控制端进行连接，提供数据基础，而第二温度检测器是为了处于安全目的考虑，是温度检测更加精准。

所述放空系统包括第三阀门17、第三管路18和放空管路19；所述第三管路18与第二管路11交叉连接，由第二管路11分支出的管路与第三管路18连接，所述放空管路19设置在第三阀门17后侧位置，所述第三阀门17设置在第三管路18上；

基于上述结构，放空管路19为加氢结束后对管路HG-2进行泄压，保证管路2内部余压处于安全值使得加氢枪能够被安全地拔下，所述第三阀门17对第三管路18进行开启或关闭。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种70MPa加氢机注入和收费系统的结构，其特征在于：包括控制系统、收费系统、支付系统和站级系统；所述控制系统分别与收费系统和站级系统通信连接，所述收费系统与支付系统通讯连接。

2.根据权利要求1所述的一种70MPa加氢机注入和收费系统的结构，其特征在于：所述控制系统包括第一控制器、第二控制器和显示装置，所述第一控制器和第二控制器电连接，所述显示装置与第一控制器电连接，所述控制系统上设置有通讯接口；所述第一控制器和显示器通过通讯接口与站级系统通讯连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种70MPa加氢机注入和收费系统的结构，其特征在于：所述站级系统包括第三控制器、网络监控平台和远程终端，所述站级系统的第三控制器与第一控制器电连接，所述网络监控平台与第一控制器电连接，所述远程终端与网络监控平台电连接。

4.根据权利要求1或2所述的一种70MPa加氢机注入和收费系统的结构，其特征在于：所述收费系统包括键盘、收费系统主板、流量计、计量显示器、收费电脑和刷卡器；所述收费系统主板分别与流量计、计量显示器、收费电脑、键盘电连接。

5.根据权利要求4所述的一种70MPa加氢机注入和收费系统的结构，其特征在于：包括小票打印机，所述小票打印机与刷卡器电连接。

6.根据权利要求1或2所述的一种70MPa加氢机注入和收费系统的结构，其特征在于：所述支付系统包括财务后台系统、收费后台系统和远程支付终端；收费系统上设置与财务系统连接的符合协议的接口；所述财务后台系统与收费后台系统通信连接，通过远程支付终端在收费后台系统上进行支付。

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