CN217875299U - 加氢顺序控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种加氢顺序控制系统，旨在解决现有技术卸气及加注效率低、无法满足紧急充装需求的技术问题。其包括并联设于压缩机下游的卸气管路、通过气/电动阀与所述各卸气管路皆连通的加注管路、放散管路，其特征在于，所述加注管路包括一条或并联的多条；还包括设于卸气柱与所述加注管路间的直充倒灌管路、分别连接各卸气管路且并联连接至所述加注管路与直充倒灌管路间的设有阀门的各互充支路，所述直充倒灌管路包括设有单向阀的直充支路和设有减压阀及单向阀且与所述直充支路并联的倒灌支路。具有卸气效率高、适用场景广泛、合理充分利用站内储氢等优点。

Description

加氢顺序控制系统

技术领域

本实用新型涉及氢燃料加注设备技术领域，具体涉及一种加氢顺序控制系统。

背景技术

随着氢燃料电池技术及燃料电池汽车的飞速发展，为了实现燃料电池汽车氢燃料的快速充装，加氢站多采用多级压力控制加注流程，其中以三级压力控制最为广泛，具体为将加氢站上的压缩氢气以低、中、高三种压力等级存储于相应储氢罐中，三种压力的储氢罐汇聚于加氢机进口。当需要加注氢气时，通过控制不同压力储氢罐与加氢机间的连接顺序实现加注。随着燃料电池车气瓶内压力的升高，三种压力的储氢罐由低到高依次接通加氢机，且同一时间仅有一种压力的储氢罐处于联通状态。

但本申请发明人在实施控制过程中发现，现有三级顺序控制技术至少存在如下技术问题：

1.氢气气源的卸气效率低，各储氢罐充装所耗费时间久。

2.储氢罐压力不足难以达到加氢机加注压力需求且一时无气源供给时便无法加注。

3.储氢罐压力不足难以达到加氢机加注压力需求且有气源供给时需等待卸气完毕后再行加注。

4.对于低压的紧急加注需求无法满足，需等待气源卸气，将低压储氢罐充装完毕后才能进行加注。

公开于该背景技术部分的信息仅用于加深对本公开的背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

鉴于以上技术问题中的至少一项，本公开提供了一种加氢顺序控制系统，旨在解决现有技术卸气及加注效率低、无法满足紧急充装需求的技术问题。

根据本公开的一个方面，提供一种加氢顺序控制系统，包括并联设于压缩机下游的卸气管路、通过气/电动阀与所述各卸气管路皆连通的加注管路、放散管路，所述加注管路包括一条或并联的多条；

还包括设于卸气柱与所述加注管路之间的直充倒灌管路、分别连接各卸气管路且并联连接至所述加注管路与直充倒灌管路之间的设有阀门的各互充支路，所述直充倒灌管路包括设有单向阀的直充支路和设有减压阀及单向阀且与所述直充支路并联的倒灌支路。

在本公开的一些实施例中，还包括分别设于所述卸气管路及所述加注管路上游的个体气/电动阀及单向阀。

在本公开的一些实施例中，还包括分别设于所述加注管路下游的个体压力表及压力变送器。

在本公开的一些实施例中，所述互充支路阀门为球阀、气动阀、电动阀中的任一种。

在本公开的一些实施例中，所述放散管路包括通过单向阀连接至卸气管路公共端的吹扫支路、连接集中放散装置与加注管路的放散支路。

在本公开的一些实施例中，还包括连接并设于所述放散支路与吹扫支路单向阀上游之间的手阀。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下任一技术效果或优点：

1. 由于采用了直充支路，有效解决了低气压加注的需求，实现了卸气柱的直充功能。

2. 由于采用了互充支路及倒灌支路，一方面在没有氢气气源的情况下，各储氢罐中的气源可经过卸气柱后，二次经压缩机加压到指定储氢罐，可短时间内满足氢燃料电池车的需求；另一方面，可将任一储氢罐中气体排放至其余指定储氢罐中，减少检修及维修时的无用排放，最大效率利用氢气。

3. 由于采用了直充支路及互充支路，极大的提高了卸气效率，氢气气源经由卸气后分别经由压缩机和直充支路进行卸气，当储氢罐中压力达到直充支路单向阀关闭压力前，加快了卸气进程，缩短了耗费时间。

4. 由于采用了互充支路及在储氢罐上游的各卸气管路中设置球阀，有效解决了储氢罐中压力不满足加注压力要求且有气源供给时的紧急加注问题，由此实现了气源经压缩机加压后的直接加注。

5. 由于采用了并联的加注管路，可有效拓展加氢线路，进而实现多条线路加氢机的加注功能。

附图说明

图1为本申请一实施例中加氢顺序控制系统的结构示意图。

图2为本申请一实施例中略去放散管路的系统结构示意图。

以上各图中，10为卸气柱，11为氮气源，12为45MPa压缩机，13为储氢罐，14为集中放散装置，2为卸气管路，3为加注管路，4为互充支路，5为直充倒灌管路，51为直充支路，52为倒灌支路，6为吹扫支路，7为放散支路。

具体实施方式

以下实施例中所涉及或依赖的程序均为本技术领域的常规程序或简单程序，本领域技术人员均能根据具体应用场景做出常规选择或者适应性调整。

以下实施例中所涉及的零部件、结构、机构或传感器等，如无特别说明，则均为常规市售产品。

为了更好的理解本申请技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

本例公开一种加氢顺序控制系统，参见图1，包括并联设于压缩机下游的卸气管路、通过气/电动阀与各卸气管路皆连通的加注管路、放散管路、设于卸气柱与加注管路间的直充倒灌管路、分别连接各卸气管路且并联连接至加注管路与直充倒灌管路间的设有阀门的各互充支路，其中，直充倒灌管路包括设有单向阀的直充支路和设有减压阀及单向阀且与直充支路并联的倒灌支路。

本实施例中，共设三种压力的储氢罐，分别为18Mpa、27 Mpa、37 Mpa，以存储不同压力的氢气。且设置三条加注线路及与加注线路分别对应的加氢机，完成同时向多台需氢设备加注的要求。

各储氢罐需要充装气源时，由长管拖车从制氢站装载氢气，并通过加氢场站内的卸气柱将氢气卸入各储氢罐中。在卸气前首先对各管路进行氮气吹扫，防止内部残留空气，与氢气相混合，影响氢气质量。参见图1 ，氮气源11通过针阀及单向阀接入卸气管路2的公共端，该单向阀的打开方向与氮气源输送方向一致，以便于氮气气源能顺利进入管路中进行吹扫且不发生逆流现象。氮气进入管路中后，在各管路中流动，逐步挤压排除各管路中及储氢罐中的空气，且在卸气柱与直充倒灌管路间设有一球阀，吹扫时需关闭该球阀、防止氮气从卸气柱泄漏；由此，氮气气源开始扫除卸气管路2、储氢罐13、互充支路4、加注管路3、直充倒灌管路5中的空气，且在加注管路的末端设有连接集中放散壮装置的放散支路，各放散支路上均设有对应针阀，管路进行放散时，打开各针阀，扫除的杂质空气则将从各放散支路流出至集中放散装置进行集中放散。

此外，在吹扫支路的单向阀上游并联设有一针阀，该针阀另一端连接至集中放散装置，以防止吹扫管路中单向阀失效时，氢气能直接放散，不至于混入氮气气源中，造成安全事故。此外，该针阀还与安全阀相连接，进一步防止单向阀失效时且高压氢气所造成的安全隐患，可以在吹扫管路单向阀失效时，对高压氢气进行紧急放散。

吹扫完毕后便可对长管拖车所装载的气源进行卸气。将长管拖车与卸气柱对应连接。参见图2，氢气气源经由卸气柱后进入压缩机进行加压，加压后的氢气通过并联的三路卸气管路分别进入相应的储氢罐中，且各卸气管路上游分别设有气动阀及单向阀、各储氢罐设有相应压力变送器，气动阀和压力变送器分贝与控制器对应相连，随着加压氢气的不断进入，储氢罐上的压力变送器实时监测罐体压力，直至压力达到罐体设定的要求值，在本实施例中，三个储氢罐的要求值分别为18Mpa、27 Mpa、37 Mpa，达到相应压力后，控制器对应关闭与该储氢罐相连的对应卸气管路中的气动阀；由此，依次完成低中高三个储氢罐的充装，完成卸气。其中卸气管路中单向阀用于控制氢气气体的流向，防止发生逆流。此外，为了提升卸气的效率，缩短卸气所消耗的时间，满足低压需氢设备直接重装的急迫需求，卸气柱还与直充支路51进行连接，直充支路中设有一单向阀，氢气气源进行卸气时，低压氢气气体可经由该单向阀通过互充支路4进入各卸气管路中，与压缩机所在的卸气管路并行，分两路进行氢气的卸载，极大的提高了卸载效率。当各储氢罐中压力达到卸气柱卸气出口压力时，再随着压缩机工作使得管路中压力增大，则直充支路51中的单向阀则会由于压力左低右高而关闭，此后，由压缩机实现后续高压卸气灌装，由此，经由直充支路51与互充支路4的配合，在低压卸气阶段节约了时间，实现了卸气的快速性。

此外，由于直充支路与加注支路的公共端连接，可实现卸气柱低压直充的功能。在长管拖车卸气时，若有低压充装需求，便可以卸气柱卸气压力进行低压充装，卸气柱所卸载氢气依次经由直充支路51、加注支路3进入加氢机，由此实现卸气柱直充。

在使用过程中，当出现储氢罐中压力不足时，且有气源供给时，由于气源卸气需要一定的时间，在此卸气过程中便无法满足加注需求。则互充支路4便可解决此问题，参见图2，在储氢罐上游的卸气支路中分别设有球阀，当出现储氢罐压力不足，且有气源供给时，便可关闭储氢罐上游卸气支路中的球阀，暂时停止对储氢罐的灌装，气源经由压缩机的加压后通过卸气支路气动阀、单向阀后进入互充支路4，再流入加注管路3中进行加注。

卸气完毕后，在各储氢罐压力均满足使用压力需求后便可正常进行加注。本实施例中，设有三条加注管路及三台对应的加氢机，其中，每条加注管路皆设有连接至各卸气管路的支路，且各支路均设有气动阀，在加注机的上游设有压力表计压力变送器，在使用时，由控制器时刻判断加注管路上压力变送器读取的压力信息，首先打开与低压卸气管路连接支路中的气动阀进行加注，当经由压力变送器读取到加注压力与低压卸气管路/低压储氢罐中压力一致时，关闭该低压连接支路中的气动阀，再打开与中压卸气管路所连接支路中的气动阀，以升高充装压力，继续进行充装，直至加注压力达到中压压力值后，再关闭中压支路中的气动阀，打开与高压卸气管路连接支路的气动阀，由此，通过控制器的自动调整，实现低中高压的顺序加注。在其他的一些实施例中，加注管路只设置一条。

当高压或中压储氢罐中的压力不足时，便无法进行相应的加注作业，为解决此问题，在卸气管路3和直充倒灌管路5间设置互充支路4。互充支路4为三条并联的设有球阀的支路，该并联支路一端分别连接至各卸气管路2中，另一端皆于直充倒灌管路5与加注管路3间的管路中。当高压储氢罐中压力不足无法满足加注需求且一时无气源供给时，关闭与高压卸气管路相连的互充支路中的球阀，并打开另外两互充支路的球阀，关闭低压和中压卸气管路，打开高压卸气管路，启动压缩机，则低压和中压氢气可依次经由互充支路4、倒灌支路52中的针阀、减压阀、单向阀至卸气柱中，由此作为气源再经由压缩机的加压，

通过唯一打开的高压卸气管路进行高压氢气补给。由此可短时间内满足加注需求。此外，当需要对某一储氢罐进行检修或维修操作时，需要排除罐内氢气，为减少浪费，可通过互充支路4、倒灌支路52及压缩机的调整，将罐中氢气输送至某一指定的储氢罐中，极大的提高了氢气的利用效率。

尽管已描述了本实用新型的一些优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.一种加氢顺序控制系统，包括并联设于压缩机下游的卸气管路、通过气/电动阀与所述各卸气管路皆连通的加注管路、放散管路，其特征在于，所述加注管路包括一条或并联的多条；

还包括设于卸气柱与所述加注管路之间的直充倒灌管路、分别连接各卸气管路且并联连接至所述加注管路与直充倒灌管路之间的设有阀门的各互充支路，所述直充倒灌管路包括设有单向阀的直充支路和设有减压阀及单向阀且与所述直充支路并联的倒灌支路。

2.根据权利要求1所述的加氢顺序控制系统，其特征在于，还包括分别设于所述卸气管路及所述加注管路上游的个体气/电动阀及单向阀。

3.根据权利要求1所述的加氢顺序控制系统，其特征在于，还包括分别设于所述加注管路下游的个体压力表及压力变送器。

4.根据权利要求1所述的加氢顺序控制系统，其特征在于，所述互充支路阀门为球阀、气动阀、电动阀中的任一种。

5.根据权利要求1所述的加氢顺序控制系统，其特征在于，所述放散管路包括通过单向阀连接至卸气管路公共端的吹扫支路、连接集中放散装置与加注管路的放散支路。

6.根据权利要求5所述的加氢顺序控制系统，其特征在于，还包括连接并设于所述放散支路与吹扫支路单向阀上游之间的手阀。

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