CN217843477U - 一种双等级加注加氢机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及加氢机技术领域，具体涉及一种双等级加注加氢机，包括35MPa等级氢气管路和70MPa等级氢气管路，35MPa等级氢气管路依次设置连接有第一手动针阀、第一过滤器、第一气动阀、第一单向阀、第一调压阀、第一质量流量计、第一安全阀、第一压力变送器、第二压力变送器、第一温度变送器和第一加氢枪，70MPa等级氢气管路依次设置连接有第二手动针阀、第二过滤器、第二气动阀、第二单向阀、第二调压阀、第二质量流量计、第二安全阀、第三压力变送器、第四压力变送器、第二温度变送器和第二加氢枪，采用了双计量的形式，可同时为两辆氢燃料电池车进行加注，通过在加氢机上同时实现35MPa以及70MPa的两种加注等级，可有效提高工作时间，避免资源的浪费。

Description

一种双等级加注加氢机

技术领域

本实用新型涉及加氢机技术领域，尤其涉及一种双等级加注加氢机。

背景技术

氢气作为燃料电池车辆的燃料目前主要通过氢瓶储存，需要在加氢站中通过专门的加氢机加注氢气，利用加氢机端的高压氢气与车辆的氢瓶内的低压氢气的压力差，将氢气加注至氢瓶内。高压氢气在加注至氢瓶内后体积膨胀，由于氢气的焦汤效应，氢气在体积膨胀的过程中会放热，导致氢瓶内的温度升高，氢气的加注速率越大，氢瓶的温度上升的越快，相关标准要求氢瓶在使用的过程中内部温度不得超过85度，因此在向氢瓶内加注氢气的过程中需要控制氢气的加注速率，对加注的氢气进行预冷。

随着氢能源汽车的增加，加氢站的数量也在不断增长。但现阶段70MPa等级氢燃料电池车辆相对较少，市场对70MPa等级氢气加注能力的需求相对不高，因此单独设置70MPa等级氢燃料加氢站较为浪费。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种双等级加注加氢机，能够加注70MPa等级氢气以及加注35MPa等级氢气，以节约成本并提高实用性。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种双等级加注加氢机，包括35MPa等级氢气管路和70MPa等级氢气管路，所述70MPa等级氢气管路依次设置连接有第一手动针阀、第一过滤器、第一气动阀、第一单向阀、第一调压阀、第一质量流量计、第一安全阀、第一压力变送器、第二压力变送器、第一温度变送器和第一加氢枪，所述35MPa等级氢气管路依次设置连接有第二手动针阀、第二过滤器、第二气动阀、第二单向阀、第二调压阀、第二质量流量计、第二安全阀、第三压力变送器、第四压力变送器、第二温度变送器和第二加氢枪。

其中，所述70MPa等级氢气管路还设置有第一拉断阀，所述第一拉断阀设置在所述第一温度变送器和所述第一加氢枪之间，所述35MPa等级氢气管路还设置有第二拉断阀，所述第二拉断阀设置在所述第二温度变送器和所述第二加氢枪之间。

其中，所述70MPa等级氢气管路还包括第一针阀和第二针阀，所述第一针阀设置在所述第一压力变送器处，所述第二针阀设置在所述第二压力变送器处，所述35MPa等级氢气管路还包括第三针阀和第四针阀，所述第三针阀设置在所述第三压力变送器处，所述第四针阀设置在所述第四压力变送器处。

其中，所述双等级加注加氢机还包括氮气置换管路，所述氮气置换管路依次连接有第三过滤器和第三单向阀，所述第三单向阀的输出端连接有两个第五针阀，两个所述第五针阀分别与所述第一气动阀和所述第二气动阀相连接。

其中，所述双等级加注加氢机还包括放空管路，所述放空管路的一端与放空管口连接，另一端通过第四单向阀与所述第二加氢枪连接。

其中，所述双等级加注加氢机还包括两个预冷器，两个所述预冷器分别设置在所述35MPa等级氢气管路和所述70MPa等级氢气管路的进口处。

本实用新型的一种双等级加注加氢机，设置了所述35MPa等级氢气管路和所述70MPa等级氢气管路，采用了双计量的形式，可同时为两辆氢燃料电池车进行加注，通过在加氢机上同时实现35MPa以及70MPa的两种加注等级，可有效提高工作时间，避免资源的浪费。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1是本实用新型的双等级加注加氢机的框架图。

1-第一手动针阀、2-第一过滤器、3-第一气动阀、4-第一单向阀、5-第一调压阀、6-第一质量流量计、7-第一安全阀、8-第一压力变送器、9-第二压力变送器、10-第一温度变送器、11-第一加氢枪、12-第二手动针阀、13-第二过滤器、14-第二气动阀、15-第二单向阀、16-第二调压阀、17-第二质量流量计、18-第二安全阀、19-第三压力变送器、20-第四压力变送器、21-第二温度变送器、22-第二加氢枪、23-第一拉断阀、24-第二拉断阀、25-第三过滤器、26-第三单向阀、27-第五针阀、28-第三气动阀、29-第四单向阀、30-预冷器。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

请参阅图1，图1是本实用新型的双等级加注加氢机的框架图。本实用新型提供一种双等级加注加氢机，包括35MPa等级氢气管路和70MPa等级氢气管路，所述70MPa等级氢气管路依次设置连接有第一手动针阀1、第一过滤器2、第一气动阀3、第一单向阀4、第一调压阀5、第一质量流量计6、第一安全阀7、第一压力变送器8、第二压力变送器9、第一温度变送器10和第一加氢枪11，所述35MPa等级氢气管路依次设置连接有第二手动针阀12、第二过滤器13、第二气动阀14、第二单向阀15、第二调压阀16、第二质量流量计17、第二安全阀18、第三压力变送器19、第四压力变送器20、第二温度变送器21和第二加氢枪22；所述70MPa等级氢气管路还设置有第一拉断阀23，所述第一拉断阀23设置在所述第一温度变送器10和所述第一加氢枪11之间，所述35MPa等级氢气管路还设置有第二拉断阀24，所述第二拉断阀24设置在所述第二温度变送器21和所述第二加氢枪22之间；所述70MPa等级氢气管路还包括第一针阀和第二针阀，所述第一针阀设置在所述第一压力变送器8处，所述第二针阀设置在所述第二压力变送器9处，所述35MPa等级氢气管路还包括第三针阀和第四针阀，所述第三针阀设置在所述第三压力变送器19处，所述第四针阀设置在所述第四压力变送器20处；所述双等级加注加氢机还包括氮气置换管路，所述氮气置换管路依次连接有第三过滤器25和第三单向阀26，所述第三单向阀26的输出端连接有两个第五针阀27，两个所述第五针阀27分别与所述第一气动阀3和所述第二气动阀14相连接；所述双等级加注加氢机还包括放空管路，所述放空管路的一端与放空管口连接，另一端通过第四单向阀29与所述第二加氢枪22连接；所述双等级加注加氢机还包括两个预冷器30，两个所述预冷器30分别设置在所述35MPa等级氢气管路和所述70MPa等级氢气管路的进口处。

加氢机主要通过所述第一加氢枪11和所述第二加氢枪22与前来加注的氢燃料电池车进行连接，将加氢站内的高压氢气加注至车载气瓶中。该型号的加氢机可同时满足35MPa等级和70MPa等级氢气加注的需要。由于采用了双计量的形式，该加氢机一次可同时为两辆氢燃料电池车进行加注。所述第一过滤器2和所述第二过滤器13主要用于在向车载气瓶加注前，对氢气进行过滤，以确保加注氢气的洁净度，所述第三过滤器25用于对氮气进行过滤。所述第一单向阀4和第二单向阀15则是确保高压氢气不会回流，所述第三单向阀26则是确保氢气不会经氮气管路回流至氮气瓶组，保证整套系统的安全性。所述第一安全阀7和第二安全阀18主要用于当加注氢气主管路上压力明显超过设定值，所述第一安全阀7和所述第二安全阀18会自动爆破泄压，确保整套系统管路的安全，避免因超压导致管路爆炸等情况。所述第一手动针阀1和所述第二手动针阀12主要起到对仪表气截止的作用，所述第一针阀、所述第二针阀、所述第三针阀、所述第四针阀分别在所述第一压力变送器8、所述第二压力变送器9、所述第三压力变送器19和所述第四压力变送器20处，以在所述第一压力变送器8、所述第二压力变送器9、所述第三压力变送器19和所述第四压力变送器20拆装过程中使用。所述第一调压阀5和所述第二调压阀16主要用于控制加氢机的氢气加注速率，尤其是70MPa等级氢气加注过程中，由于氢气焦耳-汤姆逊效应，会导致氢气温度明显上升，因此必须通过控制氢气加注速率，以确保加氢过程中车载气瓶的温升情况符合规范要求。所述第一压力变送器8、所述第三压力变送器19、所述第一温度变送器10、所述第二温度变送器21主要用于实时测量所述35MPa等级氢气管路和所述70MPa等级氢气管路上氢气的温度、压力，并通过环境温度变送器检测环境温度，通过70MPa加氢枪红外通讯获得车载气瓶内氢气压力、温度，经加氢机控制系统内置的加氢速率计算单元计算后，可以实时得到最佳氢气压力上升率，通过加氢机内置的调压阀对压力上升率进行控制，以满足加氢机快速、安全的加氢。所述第二压力变送器9与所述第一调压阀5连接，所述第四压力变送器20与所述第二调压阀16连接，用于向其实时反馈加氢机出口压力以实现调压阀对压力的实时控制，所述第一质量流量计6和所述第二质量流量计17采用科里奥利高精度质量流量计，可以较为有效的避免因压力波动带来的测量误差，并可以通过该装置，精准计算实时加氢量，用于最终的客户结算，同时可以通过记录实时加氢质量，以避免超过规范要求。所述第一拉断阀23安装在充气软管和所述第一加氢枪11之间，所述第二拉断阀24安装在充气软管和所述第二加氢枪22之间，当使用者突然驶离却忘记断开加所述第一加氢枪11或所述第二加氢枪22时，紧急拉断所述第一拉断阀23或所述第二拉断阀24可保护加气机不受到损坏。所述第一拉断阀23和所述第二拉断阀24的内部结构会在某种负载下断开，而且两端内置阀门会自动密闭。此设计可保护加氢机不受到损坏，并确保现场安全。所述第一加氢枪11以及所述第二加氢枪22是加氢机用于与车载气瓶连接的装置，其在加氢过程完成后具备实现高压氢气流道的开启、关断，以及加注完成后所述第二加氢枪22枪头中氢气的放空。所述第一加氢枪11具有红外通讯的功能，可以获取氢燃料电池车内部车载气瓶的压力、温度等数据。所述第二加氢枪22腔内高压氢气通过单独的泄放管路泄放。在加氢机外部氢气管路上，还设置有所述预冷器30，用于降低加氢机加注氢气温度。由于氢气加注过程的焦耳-汤姆逊效应，在确保终端车载气瓶允许最高温度不变的情况下，通过所述预冷器30可以尽可能降低氢气温度，以降低焦耳-汤姆逊效应的影响，加快氢气加注速率。

35/70MPa加氢机氢气加注流程如下：

当用户选择为35MPa氢燃料电池车加注时，加氢机自动启动所述35MPa等级氢气管路的所述第一气动阀3及所述第一调压阀5，并实时将所述第一压力变送器8和所述第二压力变送器9的数值通讯至站控PLC，以此决定氢气输入侧压力(判断是否平气、启动压缩机、打开中压储罐、打开高压储罐)。加氢机控制系统通过对加氢机出口实时压力、温度及环境温度对加氢速率进行实时计算，并根据其控制所述第一调压阀5的开度，开始氢气加注(其中所述第一调压阀5通过所述第一压力变送器8和所述第二压力变送器9来实时获得加氢机氢气出口处压力)。当氢气加注结束后，加氢机关闭所述第一气动阀3，打开与所述35MPa等级氢气管路连接的第三气动阀28，当所述第一压力变送器8和所述第二压力变送器9数值在0.5MPa左右时，关闭与所述35MPa等级氢气管路连接的第三气动阀28，完成整套加注流程。

当用户选择为70MPa氢燃料电池车加注时，加氢机自动启动所述70MPa等级氢气管路的所述第二气动阀14及第二调压阀16，并通过所述第二加氢枪22口红外通讯获得的气瓶压力数值通讯至站控PLC，以此决定氢气输入侧压力(判断是否平气、启动压缩机、打开中压储罐、打开高压储罐)。加氢机控制系统通过对加氢机出口实时压力、温度、环境温度、车载气瓶实时压力、车载气瓶实时温度的计算结果，控制所述第二调压阀16的开度，开始氢气加注(其中所述第二调压阀16通过所述第三压力变送器19和所述第四压力变送器20来实时获得加氢机氢气出口处压力)。当氢气加注结束后，加氢机关闭所述70MPa等级氢气管路的所述第二气动阀14，打开与所述70MPa等级氢气管路连接的第三气动阀28，当所述第三压力变送器19和所述第四压力变送器20数值在0.5MPa左右时，关闭与所述70MPa等级氢气管路连接的第三气动阀28，完成整套加注流程。

其中70MPa等级氢气管路和35MPa等级氢气管路分别通过第三气动阀28都连接至所述放空管路，并最终连接至加氢站内统一放空管口放空。在放空路的第三气动阀28后端安装有单向阀，可以避免一侧管路放空时高压氢气流动至另一侧，造成安全隐患。35MPa侧的所述第二加氢枪22在完成加注后，加氢枪口会有部分氢气需泄放，因此同样需要通过所述第四单向阀29连接至所述放空管路。

该加氢机若需要单独进行氮气置换，则需要采用手动方式。首先关闭所述第一手动针阀1和所述第二手动针阀12，断开加氢机与加氢站的连接。同时通过加氢机控制系统打开所述35MPa等级氢气管路和所述70MPa等级氢气管路上的所述第一气动阀3、第二气动阀14以及所述第一调压阀5、第二调节阀(100％开度)，通过氮气置换管路上的所述第五针阀27，依次或同时对所述35MPa等级氢气管路和所述70MPa等级氢气管路进行氮气置换，同时通过加氢机控制两侧放空管路上的第三气动阀28来实现对内部气体的泄放。

本实用新型提供的双等级加注加氢机，针对现阶段70MPa等级氢燃料电池车辆相对较少，市场对70MPa等级氢气加注能力的需求相对不高，因此采用了35/70MPa的两种加注等级的加氢机可有效提高工作时间，避免资源的浪费，该加氢机在控制方面利用顺序控制盘，在70MPa加注过程中，首先采用外部的为35MPa加氢车加注的氢气气源向加氢机70MPa侧平气，直至压力为35MPa后选用为70MPa加氢车加注的氢气气源向加氢机70MPa侧平气，通过首先利用中压进气与高压进气相结合的方式，以进一步降低焦耳-汤姆逊效应，实现对加氢过程中温升、能耗的更好控制，该加氢机系统采用了所述预冷器30以实现对加氢机加注氢气的换热，可有效降低加注过程氢气的温度，减少加氢机内调压阀对氢气压力上升速率的限制，显著提高氢气加注速率。

以上所揭露的仅为本申请一种或多种较佳实施例而已，不能以此来限定本申请之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本申请权利要求所作的等同变化，仍属于本申请所涵盖的范围。

Claims (6)

1.一种双等级加注加氢机，其特征在于，

包括35MPa等级氢气管路和70MPa等级氢气管路，所述70MPa等级氢气管路依次设置连接有第一手动针阀、第一过滤器、第一气动阀、第一单向阀、第一调压阀、第一质量流量计、第一安全阀、第一压力变送器、第二压力变送器、第一温度变送器和第一加氢枪，所述35MPa等级氢气管路依次设置连接有第二手动针阀、第二过滤器、第二气动阀、第二单向阀、第二调压阀、第二质量流量计、第二安全阀、第三压力变送器、第四压力变送器、第二温度变送器和第二加氢枪。

2.如权利要求1所述的双等级加注加氢机，其特征在于，

所述70MPa等级氢气管路还设置有第一拉断阀，所述第一拉断阀设置在所述第一温度变送器和所述第一加氢枪之间，所述35MPa等级氢气管路还设置有第二拉断阀，所述第二拉断阀设置在所述第二温度变送器和所述第二加氢枪之间。

3.如权利要求2所述的双等级加注加氢机，其特征在于，

所述70MPa等级氢气管路还包括第一针阀和第二针阀，所述第一针阀设置在所述第一压力变送器处，所述第二针阀设置在所述第二压力变送器处，所述35MPa等级氢气管路还包括第三针阀和第四针阀，所述第三针阀设置在所述第三压力变送器处，所述第四针阀设置在所述第四压力变送器处。

4.如权利要求3所述的双等级加注加氢机，其特征在于，

所述双等级加注加氢机还包括氮气置换管路，所述氮气置换管路依次连接有第三过滤器和第三单向阀，所述第三单向阀的输出端连接有两个第五针阀，两个所述第五针阀分别与所述第一气动阀和所述第二气动阀相连接。

5.如权利要求4所述的双等级加注加氢机，其特征在于，

所述双等级加注加氢机还包括放空管路，所述放空管路的一端与放空管口连接，另一端通过第四单向阀与所述第二加氢枪连接。

6.如权利要求5所述的双等级加注加氢机，其特征在于，

所述双等级加注加氢机还包括两个预冷器，两个所述预冷器分别设置在所述35MPa等级氢气管路和所述70MPa等级氢气管路的进口处。

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