CN214119710U - 液氢加氢站氢泄漏在线监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种液氢加氢站氢泄漏在线监测系统，包括：液氢加氢站、氢敏胶带和氢泄漏监测一体化装置；液氢加氢站分为液氢区和气氢区，液氢区连接气氢区；氢敏胶带安装在气氢区内的高危易漏点位；氢泄漏监测一体化装置安装在可移动平台上。本实用新型的有益效果是：本实用新型设有氢泄漏监测一体化装置，用于对液氢加氢站的液氢区和气氢区中法兰、阀门和仪表安装点等高危易漏点位的7×24全天候氢泄漏监测和预警。针对液氢加氢站中液氢区和气氢区泄漏介质的温度特性，分别采用了红外热成像仪和高速摄像头，用于监测氢泄漏，丰富了液氢加氢站氢泄漏监测手段，为液氢加氢站的安全运行提供了保障。

Description

液氢加氢站氢泄漏在线监测系统

技术领域

本实用新型属于新能源安全技术领域，尤其涉及一种液氢加氢站氢泄漏在线监测系统。

背景技术

由于氢具有储能密度高、周期长、环保无污染、电能质量高等优点，国际能源署(IEA)认为，氢气将和石油一样，是能够同时用作热、电和交通工具燃料的能源。氢能量转化之后的产物只有水，也是实现碳中和发展目标的最优解之一。

随着氢能源的发展，加氢站的建设逐步加快。截止2019年底，我国已建加氢站61座，运营54座，在建/拟建72座；美国已建加氢站54座，在2030年之前计划建立5600座；日本已建加氢站110座，在2030年之前计划建立900座；德国在2030年之前计划建立1000座。液氢加氢站设备长期处于高压力、低温的工况下，特别是阀门、液氢贮箱、高压氢气储罐等设备与管道连接处等位置有发生氢泄漏的风险。为了保证液氢加氢站氢输送安全，开发液氢加氢站氢泄漏在线监测系统实现液氢加氢站氢泄漏实时诊断具有重大的研究意义。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术中的不足，提供一种液氢加氢站氢泄漏在线监测系统。

这种液氢加氢站氢泄漏在线监测系统，包括：液氢加氢站、氢敏胶带和氢泄漏监测一体化装置；液氢加氢站分为液氢区和气氢区，液氢区连接气氢区；氢敏胶带安装在气氢区内的高危易漏点位；氢泄漏监测一体化装置安装在可移动平台上；氢泄漏监测一体化装置包括红外热成像仪(用于拍摄红外热成像图)、高速摄像头(用于拍摄氢敏胶带颜色)、图像识别模块(用于识别红外热像图和氢敏胶带颜色，达到氢泄漏诊断的目的)、泄漏报警模块(用于发出氢泄漏报警信号)和泄漏定位模块(用于发送氢泄漏位置，便于在站工作人员维检修)。

作为优选，液氢区中设有液氢贮箱，液氢贮箱入口设有阀门A，液氢贮箱引出出口管道，该出口管道连接液氢泵一端，出口管道上还设有阀门B，液氢泵另一端连接高压汽化器一端，液氢泵和高压汽化器之间的连接管道上设有阀门C；液氢区中高危易漏点位一旦发生泄漏，氢泄漏速率较大，会在短时间内形成较大的低温区，与环境温度差异明显；高压汽化器另一端接入气氢区中的高压氢气储罐入口，高压汽化器和高压氢气储罐入口之间的气道上设有阀门D；高压氢气储罐出口接入加氢机，高压氢气储罐出口和加氢机之间的气道上设有阀门E；气氢区的高危易漏点位发生氢泄漏时，气氢发生扩散，形成气氢泄漏云团，温度与环境温度差异较小。

作为优选，高危易漏点位包括：仪表阀门的接口处、输送管道的连接处、存储罐体的焊缝和边角处；红外热成像仪和高速摄像头的巡检角度和相对位置可调节。

作为优选，液氢加氢站氢泄漏在线监测系统内所有装置均具有编号。

本实用新型的有益效果是：本实用新型设有氢泄漏监测一体化装置，用于对液氢加氢站的液氢区和气氢区中法兰、阀门和仪表安装点等高危易漏点位的7×24全天候氢泄漏监测和预警。针对液氢加氢站中液氢区和气氢区泄漏介质的温度特性，分别采用了红外热成像仪和高速摄像头，用于监测氢泄漏，丰富了液氢加氢站氢泄漏监测手段，为液氢加氢站的安全运行提供了保障。

附图说明

图1为液氢加氢站的结构示意图；

图2为液氢加氢站氢泄漏在线监测系统工作示意图；

图3为氢泄漏监测一体化装置模块组成示意图。

附图标记说明：液氢区100、气氢区101、氢泄漏监测一体化装置203、红外热成像仪2031、高速摄像头2032、阀门A11、阀门B12、阀门C13、阀门D14、阀门E15、液氢贮箱21、液氢泵22、高压汽化器23、高压氢气储罐24、加氢机25、氢泄漏区域A301、氢泄漏区域B302、氢敏胶带A201、氢敏胶带B202、气氢泄漏云团303。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型。应当指出，对于本技术领域的普通人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

本实用新型针对液氢加氢站氢泄漏安全问题，提出一种液氢加氢站氢泄漏在线监测系统，该系统融合了氢敏胶带技术、红外热成像技术、高速摄像技术、图像识别技术、定位技术等，根据液氢加氢站液氢区泄漏介质的温度特性和气氢区的气氢扩散特性，液氢区和气氢区分别采用了红外热成像和氢敏胶带感测泄漏的氢，并结合图像识别技术，实现氢泄漏诊断，提升液氢加氢站氢泄漏诊断效率。

实施例1：

如图2所示，液氢加氢站氢泄漏在线监测系统，包括：液氢加氢站、氢敏胶带和氢泄漏监测一体化装置203；液氢加氢站分为液氢区100和气氢区101，液氢区100连接气氢区101；氢敏胶带安装在气氢区101内的高危易漏点位(仪表阀门的接口处、输送管道的连接处、存储罐体的焊缝和边角处)；氢泄漏监测一体化装置203安装在可移动平台上；如图3所示，氢泄漏监测一体化装置203包括红外热成像仪2031(用于拍摄红外热成像图)、高速摄像头2032(用于拍摄氢敏胶带颜色)、图像识别模块(用于识别红外热像图和氢敏胶带颜色，达到氢泄漏诊断的目的)、泄漏报警模块(用于发出氢泄漏报警信号)和泄漏定位模块(用于发送氢泄漏位置，便于在站工作人员维检修)。

如图1所示，液氢区100中设有液氢贮箱21，液氢贮箱21入口设有阀门A11，液氢贮箱21引出出口管道，该出口管道连接液氢泵22一端，出口管道上还设有阀门B12，液氢泵22另一端连接高压汽化器23一端，液氢泵22和高压汽化器23之间的连接管道上设有阀门C13；液氢区100中高危易漏点位一旦发生泄漏，氢泄漏速率较大，会在短时间内形成较大的低温区，与环境温度差异明显；高压汽化器23另一端接入气氢区101中的高压氢气储罐24入口，高压汽化器23和高压氢气储罐24入口之间的气道上设有阀门D14；高压氢气储罐24出口接入加氢机25，高压氢气储罐24出口和加氢机25之间的气道上设有阀门E15；气氢区101的高危易漏点位发生氢泄漏时，气氢发生扩散，形成气氢泄漏云团303，温度与环境温度差异较小。

实施例2：

氢泄漏监测一体化装置203沿着液氢区100和气氢区101进行巡检；

液氢区100采用氢泄漏监测一体化装置203的红外热成像仪2301、图像识别模块、泄漏报警模块和泄漏定位模块来进行氢泄漏监测，具体实施过程如下：

1)氢泄漏监测一体化装置203的红外热成像仪2031扫射阀门A11、液氢贮箱21、阀门B12、液氢泵22、阀门C13和高压汽化器23等位置的高危易漏点位的温度场分布图，形成红外热成像图。

2)氢泄漏监测一体化装置203的图像识别模块对拍摄的红外热成像图进行泄漏识别，若发生氢泄漏，则会触发泄漏报警并发送泄漏位置。例如：液氢贮箱21和阀门B12位置发生液氢泄漏，分别产生氢泄漏区域A301和氢泄漏区域B302所示的氢泄漏区域。

3)氢泄漏监测一体化装置203的红外热成像仪拍摄到氢泄漏区域A301氢泄漏区域B302的温度场分布，形成红外热成像图并发送到氢泄漏监测一体化装置203的图像识别模块，输出诊断结果，即泄漏。液氢加氢站氢泄漏在线监测系统收到泄漏结果之后，发出泄漏报警并报告泄漏位置。

气氢区101融合了氢敏胶带、氢泄漏监测一体化装置203的高速摄像头2302、图像识别模块、泄漏报警模块和泄漏定位模块来进行氢泄漏检测，具体实施过程如下：

1)氢敏胶带缠绕在气氢区101的阀门D14、阀门E15、高压氢气储罐24、加氢机25等位置的高危易漏点位。当发生气氢泄漏时，氢敏胶带颜色发生变化，氢泄漏监测一体化装置203的高速摄像头2302拍摄所述氢敏胶带的颜色，然后将拍摄的图像输送到氢泄漏监测一体化装置203的图像识别模块并输出氢泄漏诊断结果；

2)若发生氢泄漏，则发出泄漏报警并报告泄漏位置。例如：气氢区101的阀门E15上下游法兰接口处缠绕了氢敏胶带A201和氢敏胶带B202，当上游法兰接口处发生氢泄漏时，产生气氢泄漏云团303，氢敏胶带A201与泄漏的气氢发生化学反应，氢敏胶带A201的颜色由原始乳白色变为黑灰色，氢泄漏监测一体化装置203的高速摄像头2302拍摄氢敏胶带A201的颜色并将图像输送到氢泄漏监测一体化装置203的图像识别模块，输出泄漏诊断结果，即泄漏。监测系统收到泄漏结果之后，发出泄漏报警并报告泄漏位置。

3)气氢区101的阀门E15上游法兰接口处发生氢泄漏初期，只有氢敏胶带A201发生颜色变化，若未及时发现上述泄漏位置或此位置泄漏诊断失败，随着气氢泄漏云团303的扩散，氢敏胶带B202的颜色也会发生变化，氢泄漏监测一体化装置203的高速摄像头2302和图像识别模块会对泄漏区域303进行第二次诊断，大大降低了氢泄漏误检的概率。

Claims (4)

1.液氢加氢站氢泄漏在线监测系统，其特征在于，包括：液氢加氢站、氢敏胶带和氢泄漏监测一体化装置(203)；液氢加氢站分为液氢区(100)和气氢区(101)，液氢区(100)连接气氢区(101)；氢敏胶带安装在气氢区(101)内的高危易漏点位；氢泄漏监测一体化装置(203)安装在可移动平台上；

氢泄漏监测一体化装置(203)包括红外热成像仪(2031)、高速摄像头(2032)、图像识别模块、泄漏报警模块和泄漏定位模块。

2.根据权利要求1所述液氢加氢站氢泄漏在线监测系统，其特征在于：液氢区(100)中设有液氢贮箱(21)，液氢贮箱(21)入口设有阀门A(11)，液氢贮箱(21)引出出口管道，该出口管道连接液氢泵(22)一端，出口管道上还设有阀门B(12)，液氢泵(22)另一端连接高压汽化器(23)一端，液氢泵(22)和高压汽化器(23)之间的连接管道上设有阀门C(13)；高压汽化器(23)另一端接入气氢区(101)中的高压氢气储罐(24)入口，高压汽化器(23)和高压氢气储罐(24)入口之间的气道上设有阀门D(14)；高压氢气储罐(24)出口接入加氢机(25)，高压氢气储罐(24)出口和加氢机(25)之间的气道上设有阀门E(15)。

3.根据权利要求1所述液氢加氢站氢泄漏在线监测系统，其特征在于，高危易漏点位包括：仪表阀门的接口处、输送管道的连接处、存储罐体的焊缝和边角处；红外热成像仪(2031)和高速摄像头(2032)的巡检角度和相对位置可调节。

4.根据权利要求1所述液氢加氢站氢泄漏在线监测系统，其特征在于：液氢加氢站氢泄漏在线监测系统内所有装置均具有编号。

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