CN219063081U - 一种带氢气回收功能的加氢控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种带氢气回收功能的加氢控制系统，包括N条入口与氢气压缩机出口连接的储氢管路，N条储氢管路出口一一对应连接有储氢设施；N个储氢设施分别通过各自对应的加氢管路一一对应连接加氢装置；N个储氢设施分别通过各自对应的氢气回收管路连接至氢气压缩机入口，N为大于1的正整数；每个储氢管路上设有第一自动阀门；储氢管路的靠近储氢设施一端设有第一压力变送器；氢气回收管路上设有第二自动阀门；第一压力变送器的信号输出端连接至一控制器的信号输入端，第一自动阀门、第二自动阀门均与控制器连接，控制器控制第一自动阀门、第二自动阀门的启闭。该控制系统通过氢气回收管路保证了储氢设施内的氢气能够被回收并充分利用。

Description

一种带氢气回收功能的加氢控制系统

技术领域

本实用新型涉及氢气充装领域，具体涉及一种带氢气回收功能的加氢控制系统。

背景技术

随着氢动力汽车，特别是氢燃料电池汽车技术的成熟，加氢站的建设逐年增多。目前，加氢站建设的压力等级分为45MPa和90MPa两种，分别对应充装压力35MPa和70MPa。加氢站按照氢气气源的来源可分为站内制氢、管道输氢和长管拖车输氢三种。根据相关国家规范和政策，站内制氢尚无规范支持，仅部分地区出台当地政策进行支持；管道输氢局限性较大，仅限于已开通氢气管道的场所，根据国内相关报告统计，氢气管道国内仅几个地区存有，且管道总里程较短，无法支持加氢站布点建设；国内加氢站主要以长管拖车输氢未注，其是通过长管拖车运输氢气至加氢站，现阶段主要以20MPa氢气运输至加氢站，压缩机把长管拖车内的氢气抽至5MPa分装至多个储氢设施后，长管拖车驶离加氢站去往气源厂重新充装氢气。

在进行氢气充装时，通常是利用储氢设施与加氢装置/加氢机之间的压力差进行充装。当加氢站的储氢设施储氢压力不足，而长管拖车因压力低驶离加氢站时，压缩机无气源输入，无法把站内储氢设施的压力提升，如果出现储氢设施与加氢装置/加氢机之间的压力差不足以支撑氢气的充装时，加氢站便无法向储氢设施补充氢气以提高其压力，从而无法增大储氢设施与加氢装置/加氢机之间的压力差，不能实现氢气的充装。

实用新型内容

为了克服上述现有技术中存在的缺陷，本实用新型的目的是提供一种带氢气回收功能的加氢控制系统。

为了实现本实用新型的上述目的，本实用新型提供了一种带氢气回收功能的加氢控制系统，包括N条入口与氢气压缩机出口连接的储氢管路，N条所述储氢管路出口一一对应连接有储氢设施；N个所述储氢设施分别通过各自对应的加氢管路一一对应连接加氢装置；N个所述储氢设施分别通过各自对应的氢气回收管路连接至所述氢气压缩机入口，N为大于1的正整数；

每个所述储氢管路上设有第一自动阀门；所述储氢管路的靠近储氢设施一端设有第一压力变送器；所述氢气回收管路上设有第二自动阀门；

所述第一压力变送器的信号输出端连接至一控制器的信号输入端，所述第一自动阀门、第二自动阀门均与所述控制器连接，所述控制器控制第一自动阀门、第二自动阀门的启闭。

该带氢气回收功能的加氢控制系统通过氢气回收管路保证了在出现储氢设施与加氢装置之间的压力差不足以支撑氢气的充装时且无额外气源输入时，可通过对压力不足的储氢设施内的氢气进行回收，并重新存储进其它储氢设施内以供氢气充装使用。

该带氢气回收功能的加氢控制系统的优选方案：N个所述氢气回收管路的出口汇总至一总管路中，该总管路上设置有减压阀，所述总管路的出口连接至所述氢气压缩机入口。该优选方案通过减压阀的设置减轻氢气压缩机入口的压力负担。

该带氢气回收功能的加氢控制系统的优选方案：每个所述储氢管路上沿储氢时氢气流动方向依次设置第一自动阀门、第一止回阀和安全阀；

所述氢气回收管路上沿氢气回收时氢气流动方向依次设置第二自动阀门、第二止回阀。

该带氢气回收功能的加氢控制系统的优选方案：所述加氢管路上设置有过滤器，以充装的氢气进行过滤。

该带氢气回收功能的加氢控制系统的优选方案：所述储氢管路的入口处还连接有氮气吹扫管路。当需要对整个加氢控制系统的进行检修时，通过氮气吹扫管路从储氢管路的入口充入氮气，将整个加氢控制系统中储氢管路、加氢管路、氢气回收管路内的氢气吹走。

该带氢气回收功能的加氢控制系统的优选方案：所述安全阀与储氢管路之间设置有第一手动阀门。在对安全阀进行检修或更换时，关闭其对应的第一手动阀门。

该带氢气回收功能的加氢控制系统的优选方案：所述控制器包括有N个第一比较器，每个第一比较器对应一个第一自动阀门，每个第一比较器的反相端连接其对应第一自动阀门所对应的第一压力变送器的信号输出端，每个第一比较器的正相端输入第一压力阈值，每个第一比较器的比较结果输出端分别对应连接第二自动阀门的控制端，每个第一比较器的比较结果输出端连接一反相器后，连接至对应的第一自动阀门。该优选方案结构简单，能有效实现对氢气回收。

该带氢气回收功能的加氢控制系统的优选方案：所述氢气压缩机内设置有第二压力变送器，该第二压力变送器的信号输出端连接至所述控制器对应的信号输入端。这确保了氢气回收仅是在加氢站存量氢气不充足时才启动。

该带氢气回收功能的加氢控制系统的优选方案：N个所述加氢管路的出口汇合成一路出口，该出口连接至加氢装置。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是带氢气回收功能的加氢控制系统的一种管路示意图；

图2是带氢气回收功能的加氢控制系统原理框图；

图3是第一比较器的电路连接示意图；

图4是第二比较器的电路连接示意图。

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，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

如图2所示，本实用新型提供了一种带氢气回收功能的加氢控制系统的实施例。该实施例中，该加氢控制系统包括有储氢管路、加氢管路和氢气回收管路；其中，储氢管路、加氢管路和氢气回收管路均有N条，N为大于1的正整数。

N条储氢管路的入口均与氢气压缩机出口连接，N条储氢管路出口一一对应连接有储氢设施；N个储氢设施分别通过其各自对应的加氢管路一一对应连接加氢装置，在每条加氢管路上均设置有对氢气进行过滤的过滤器6；N个储氢设施分别通过其各自对应的氢气回收管路连接至氢气压缩机入口。如图1所示，该图中给出了储氢管路、加氢管路和氢气回收管路均为3条的情形。

每个储氢管路上设有第一自动阀门1，每个储氢管路的靠近储氢设施一端设有第一压力变送器5，实时检测储氢设施内氢气的压力；氢气回收管路上设有第二自动阀门7；加氢装置本身具有开启或关闭加氢的阀门。

每个压力变送器的信号输出端均分别连接至控制器上对应的信号输入端，第一自动阀门1、第二自动阀门7均与控制器连接，控制器控制第一自动阀门1、第二自动阀门7的启闭。

具体地，当需要进行加氢时，控制加氢装置本身的阀门打开，通过储氢设施与加氢装置之间的压差实现对待加氢设备(如氢气瓶)的氢气充装。

当任一储氢设施对应的第一压力变送器5所采集的压力信号低于设置的第一压力阈值时，控制器控制该储氢设施对应的氢气回收管路上的第二自动阀门7打开，将该储氢设施内的氢气通过氢气压缩机以及氢气回收管路进行回收，并控制该储氢设施对应的储氢管路上的第一自动阀门1关闭，将回收的氢气补充进其它储氢设施内。经此操作后，压力低于第一压力阈值的储氢设施内的氢气被回收并供于其他储氢设施内，使得压力低于第一压力阈值的储氢设施内的氢气能够被回收并充分利用，保证了压力低于第一压力阈值的储氢设施内的氢气也能用于氢气充装。这里所涉及到的控制方法均采用现有方法即可，且控制器在判断第一压力变送器5所采集的压力信号是否低于设置的第一压力阈值时，可采用现有的方法进行判断，也可以通过在控制器内设置第一比较器实现判断，如图3所示，每个第一比较器对应一个第一自动阀门1，每个第一比较器的反相端连接其对应第一自动阀门1所对应的第一压力变送器5的信号输出端，每个第一比较器的正相端输入第一压力阈值，每个第一比较器的比较结果输出端分别对应连接第二自动阀门7的控制端，每个第一比较器的比较结果输出端连接一反相器(如：非门)后，连接至对应的第一自动阀门1；当任一第一压力变送器5所采集的压力信号低于第一压力阈值时，其对应的第一比较器输出高电平，控制其对应的第二自动阀门7打开，对应的第一自动阀门1关闭；当任一第一压力变送器5所采集的压力信号高于第一压力阈值时，其对应的第一比较器输出低电平，控制其对应的第二自动阀门7关闭，对应的第一自动阀门1打开。

为确保检测氢气压缩机入口压力值是否符合要求，在氢气压缩机入口处设置有第二压力变送器，该第二压力变送器的信号输出端连接至控制器对应的信号输入端，氢气回收时检测回收氢气的压力，当第二压力变送器所采集的压力信号低于设置的第二压力阈值时，控制器才控制氢气回收，这里第二压力阈值对应氢气压缩机入口压力要求值。这里所涉及到的方法均采用现有方法即可，且控制器在判断第二压力变送器所采集的压力信号是否低于设置的第二压力阈值时，可采用现有的方法进行判断，也可以通过在控制器内设置第二比较器实现判断，如图4所示，所有第一比较器的使能端统一连接控制开关，第二比较器的正相端输入第二压力阈值，第二比较器的反相端连接第二压力变送器的信号输出端，第二比较器的比较结果输出端连接至控制开关，以控制该控制开关的启闭，实现控制器控制是否进行氢气回收；当第二压力变送器所采集的压力信号低于第二压力阈值时，第二比较器输出高电平，控制控制开关闭合，维持氢气回收；当第二压力变送器所采集的压力信号高于第二压力阈值时，第二比较器输出低电平，控制控制开关打开，不进行氢气回收。

本实施例还有优选方案：N个氢气回收管路的出口汇总至一个总管路中，该总管路上设置有减压阀9，总管路的出口连接至氢气压缩机入口。

本实施例还有优选方案：N个所述加氢管路的出口汇合成一路出口，该出口连接至加氢装置。

本实施例还有另一优选方案：每个储氢管路上沿储氢时氢气流动方向依次设置第一自动阀门1、第一止回阀2和安全阀3，每个储氢管路上还可设置压力表，每个储氢管路上，安全阀3与储氢管路之间、第一压力变送器5与储氢管路之间、压力表与储氢管路之间均可设置第一手动阀门4。在对安全阀3、第一压力变送器5、压力表进行检修或更换时，关闭其各自对应的第一手动阀门4；每个氢气回收管路上沿氢气回收时氢气流动方向依次设置第二自动阀门7、第二止回阀8。

本实施例还有另一优选方案：储氢管路的入口处还连接有氮气吹扫管路，该氮气吹扫管路上沿氮气流动方向设置有第二手动阀门11和第三止回阀10，当需要对整个加氢控制系统的进行检修时，打开第二手动阀11，通过氮气吹扫管路从储氢管路的入口充入氮气，对整个加氢控制系统中管路与设备内的氢气进行置换。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种带氢气回收功能的加氢控制系统，其特征在于，包括N条入口与氢气压缩机出口连接的储氢管路，N条所述储氢管路出口一一对应连接有储氢设施；N个所述储氢设施分别通过各自对应的加氢管路一一对应连接加氢装置；N个所述储氢设施分别通过各自对应的氢气回收管路连接至所述氢气压缩机入口，N为大于1的正整数；

每个所述储氢管路上设有第一自动阀门；所述储氢管路的靠近储氢设施一端设有第一压力变送器；所述氢气回收管路上设有第二自动阀门；

所述第一压力变送器的信号输出端连接至一控制器的信号输入端，所述第一自动阀门、第二自动阀门均与所述控制器连接，所述控制器控制第一自动阀门、第二自动阀门的启闭。

2.根据权利要求1所述的带氢气回收功能的加氢控制系统，其特征在于，N个所述氢气回收管路的出口汇总至一总管路中，该总管路上设置有减压阀，所述总管路的出口连接至所述氢气压缩机入口。

3.根据权利要求1所述的带氢气回收功能的加氢控制系统，其特征在于，每个所述储氢管路上沿储氢时氢气流动方向依次设置第一自动阀门、第一止回阀和安全阀；

所述氢气回收管路上沿氢气回收时氢气流动方向依次设置第二自动阀门、第二止回阀。

4.根据权利要求1所述的带氢气回收功能的加氢控制系统，其特征在于，所述加氢管路上设置有过滤器。

5.根据权利要求1所述的带氢气回收功能的加氢控制系统，其特征在于，所述储氢管路的入口处还连接有氮气吹扫管路。

6.根据权利要求3所述的带氢气回收功能的加氢控制系统，其特征在于，所述安全阀与储氢管路之间设置有第一手动阀门。

7.根据权利要求1所述的带氢气回收功能的加氢控制系统，其特征在于，所述控制器包括有N个第一比较器，每个第一比较器对应一个第一自动阀门，每个第一比较器的反相端连接其对应第一自动阀门所对应的第一压力变送器的信号输出端，每个第一比较器的正相端输入第一压力阈值，每个第一比较器的比较结果输出端分别对应连接第二自动阀门的控制端，每个第一比较器的比较结果输出端连接一反相器后，连接至对应的第一自动阀门。

8.根据权利要求1或7所述的带氢气回收功能的加氢控制系统，其特征在于，所述氢气压缩机内设置有第二压力变送器，该第二压力变送器的信号输出端连接至所述控制器对应的信号输入端。

9.根据权利要求1或7所述的带氢气回收功能的加氢控制系统，其特征在于，N个所述加氢管路的出口汇合成一路出口，该出口连接至加氢装置。

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