CN219140508U - 一种加氢站卸气控制系统 - Google Patents

Abstract

一种加氢站卸气控制系统，涉及氢能技术领域，包括卸气模块、增压模块、储氢模块、吹扫泄放模块和控制模块，本实用当储氢瓶气压较低时，控制系统控制氢气源依次通过卸气柱、旁通管路向高中低压储氢瓶充气，待储氢瓶气压均与长管拖车内部气压相当时，控制系统关闭旁通管路，启动压缩机依次向高中低压储氢瓶充气，该控制方法有利于降低压缩机能耗；卸气过程中，先通过旁通管路直接卸气，后通过高压氢气压缩机增压卸气，高中低压储氢瓶能获取一个降温的缓冲期，有利于提高后续充气量，同时也降低了气瓶温度过高导致停止充装的可能性，降低压缩机启停频率。

Description

一种加氢站卸气控制系统

技术领域

本实用新型涉及氢能技术领域，尤其是一种加氢站卸气控制系统。

背景技术

氢能是一种来源丰富、绿色低碳、应用广泛的二次能源，对构建清洁低碳安全高效的能源体系、实现碳达峰碳中和目标具有重要意义。

加氢站是氢能产业链的重要组成部分，提供氢燃料电池汽车加氢服务，长管拖车将氢气源运输至加氢站后，直接通过高压氢气压缩机将氢气储存于高中低压储氢瓶中，待有加氢需求时，通过顺序控制盘组向氢燃料电池汽车供氢。基于此，在保证安全高效的条件下，发明一种卸气控制方法可以降低压缩机能耗和启停频率，提高压缩机寿命和储氢瓶充气量，安全高效，自动一体化。

现有技术的缺点：

1.长管拖车将氢气源运输至加氢站后，直接通过高压氢气压缩机将氢气储存于高中低压储氢瓶中，卸气过程中压缩机必须开启，能耗大。

2.高压氢气压缩机向储氢瓶充装时，由于储氢瓶温度快速升高，充装到设定压力后，实际充装量会偏少；当某个储氢气瓶温度过高时，需要冷却后再进行充气，降低充气速率，且充装存在断点，压缩机多次启停降低寿命。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种加氢站卸气控制系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

本实用新型解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种加氢站卸气控制系统，包括卸气模块、增压模块、储氢模块、吹扫泄放模块和控制模块；

所述卸气模块包括进气管路，所述进气管路上安装设有拉断阀、过滤器、进气手阀，所述进气管路上安装设有进气管路气动阀；

所述卸气模块还包括压力变送器、进气管路压力表，进气管路质量流量计；

所述卸气模块还包括与所述进气管路连接的旁通管路，所述旁通管路上安装设有旁通管路气动阀；

所述卸气模块进气口与长管拖车连接，使长管拖车内的氢气通过所述拉断阀、过滤器、进气手阀、压力变送器、进气管路质量流量计和所述进气管路气动阀后连接所述增压模块或通过所述旁通管路直接连接所述储氢模块，所述进气管路质量流量计和所述压力变送器是核心部件，分别用来计量通过气体的质量和压力；

所述增压模块用于氢气增压，与控制系统相连，启停受控制系统指令控制；

所述储氢模块包括高压管路，中压管路，低压管路以及加氢管路，所述高压管路的一端连接设有高压储氢瓶，所述中压管路的一端连接设有中压储氢瓶，所述低压管路的一端连接设有低压储氢瓶，所述加氢管路的一端连接设有加氢机，所述加氢机内设有加氢机压力变送器；

所述高压管路上设有高压管路气动阀，所述中压管路上设有中压管路气动阀，所述低压管路上设有低压管路气动阀，所述加氢管路上设有加氢管路气动阀，且所述高压管路上连接设有高压管路压力变送器和高压管路压力表，所述中压管路上连接设有中压管路压力变送器和中压管路压力表，所述低压管路上连接设有低压管路压力变送器低压管路压力变送器和低压管路压力表，从而能够用于实时测量气路压力；

所述吹扫泄放模块包括与所述进气管路连接的第一吹扫管路，所述上安装设有第一吹扫管路气动阀，所述吹扫泄放模块还包括与所述储氢模块连接的第二吹扫管路，所述第二吹扫管路上安装设有第二吹扫管路气动阀；

所述吹扫泄放模块包括与所述进气管路连接的第一泄放管路，所述第一泄放管路上连接设有第一放散管路气动阀，所述第一泄放管路上连接设有第一泄放管路压力变送器和第一泄放管路压力表；

所述吹扫泄放模块包括与所述加氢管路连接的第二泄放管路，所述吹扫泄放模块包括与所述加氢管路连接的安全泄放总管，所述第二泄放管路上连接设有第二放散管路气动阀，所述安全泄放总管的另一端连接设有第二泄放管路压力变送器和第二泄放管路压力表，且所述高压管路，所述中压管路与所述低压管路分别与所述安全泄放总管之间连通；

所述控制模块能够实时采集所述卸气模块、所述储氢模块、所述吹扫泄放模块各分支管路、加氢机内部管路的压力，并按预设逻辑进行比较分析，控制管路阀门开闭与增压模块压缩机的启停。

本实用新型的优点和积极效果是：

1、本实用新型降低压缩机使用能耗和启停频率，提高使用寿命和储氢瓶充气量，保证氢气连续充装。

2、本实用新型当储氢瓶气压较低时，控制系统控制氢气源依次通过卸气柱、旁通管路向高中低压储氢瓶充气，待储氢瓶气压均与长管拖车内部气压相当时，控制系统关闭旁通管路，启动压缩机依次向高中低压储氢瓶充气，该控制方法有利于降低压缩机能耗；卸气过程中，先通过旁通管路直接卸气，后通过高压氢气压缩机增压卸气，高中低压储氢瓶能获取一个降温的缓冲期，有利于提高后续充气量，同时也降低了气瓶温度过高导致停止充装的可能性，降低压缩机启停频率。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1为本实用新型一种加氢站卸气控制系统整体结构示意图。

附图中标记分述如下：1.进气管路气动阀；2.旁通管路气动阀；3.高压管路气动阀；4.中压管路气动阀；5.低压管路气动阀；6.加氢管路气动阀；7.第一放散管路气动阀；8.第二放散管路气动阀；9.第一吹扫管路气动阀；10.第二吹扫管路气动阀；11.进气管路；12.旁通管路；13.高压管路；14.中压管路；15低压管路；16.加氢管路；17.第一泄放管路；18.第二泄放管路；19.第一吹扫管路；20.第二吹扫管路；21.进气管路压力变送器；22.高压管路压力变送器；23.中压管路压力变送器；24.低压管路压力变送器；25.第一泄放管路压力变送器；26.第二泄放管路压力变送器；27.高压储氢瓶；28.中压储氢瓶；29.低压储氢瓶；30.加氢机压力变送器；40.拉断阀；41.过滤器；42.进气手阀；44.进气管路质量流量计；46.第二泄放管路压力表；47.高压管路压力表；48.中压管路压力表；49.低压管路压力表；50.第一泄放管路压力表；51.进气管路压力表。

具体实施方式

现在结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。

下面结合图1对本实用新型进行详细说明，其中，为叙述方便，现对下文所说的方位规定如下：下文所说的上下左右前后方向与图1视图方向的前后左右上下的方向一致，图1为本实用新型装置的正视图，图1所示方向与本实用新型装置正视方向的前后左右上下方向一致。

以下结合附图对本实用新型实施例做进一步详述：

请参阅图1，本实用新型提供的一种实施例：一种加氢站卸气控制系统，包括卸气模块、增压模块、储氢模块、吹扫泄放模块和控制模块；

所述卸气模块包括进气管路11，所述进气管路11上安装设有拉断阀40、过滤器41、进气手阀42，所述进气管路11上安装设有进气管路气动阀1；

所述卸气模块还包括进气管路压力变送器21、进气管路压力表51，进气管路质量流量计44；

所述卸气模块还包括与所述进气管路11连接的旁通管路12，所述旁通管路12上安装设有旁通管路气动阀2；

所述卸气模块进气口与长管拖车连接，使长管拖车内的氢气通过所述拉断阀40、过滤器41、进气手阀42、压力变送器21、进气管路质量流量计44和所述进气管路气动阀1后连接所述增压模块或通过所述旁通管路12直接连接所述储氢模块，所述进气管路质量流量计44和所述压力变送器21是核心部件，分别用来计量通过气体的质量和压力；

所述增压模块用于氢气增压，与控制系统相连，启停受控制系统指令控制；

所述储氢模块包括高压管路13，中压管路14，低压管路15以及加氢管路16，所述高压管路13的一端连接设有高压储氢瓶27，所述中压管路14的一端连接设有中压储氢瓶28，所述低压管路15的一端连接设有低压储氢瓶29，所述加氢管路16的一端连接设有加氢机，所述加氢机内设有加氢机压力变送器30；

所述高压管路13上设有高压管路气动阀3，所述中压管路14上设有中压管路气动阀4，所述低压管路15上设有低压管路气动阀5，所述加氢管路16上设有加氢管路气动阀6，且所述高压管路13上连接设有高压管路压力变送器22和高压管路压力表47，所述中压管路14上连接设有中压管路压力变送器23和中压管路压力表48，所述低压管路15上连接设有低压管路压力变送器低压管路压力变送器24和低压管路压力表49，从而能够用于实时测量气路压力；

所述吹扫泄放模块包括与所述进气管路11连接的第一吹扫管路19，所述19上安装设有第一吹扫管路气动阀9，所述吹扫泄放模块还包括与所述储氢模块连接的第二吹扫管路20，所述第二吹扫管路20上安装设有第二吹扫管路气动阀10；

所述吹扫泄放模块包括与所述进气管路11连接的第一泄放管路17，所述第一泄放管路17上连接设有第一放散管路气动阀7，所述第一泄放管路17上连接设有第一泄放管路压力变送器25和第一泄放管路压力表50；

所述吹扫泄放模块包括与所述加氢管路16连接的第二泄放管路18，所述吹扫泄放模块包括与所述加氢管路16连接的安全泄放总管45，所述第二泄放管路18上连接设有第二放散管路气动阀8，所述安全泄放总管45的另一端连接设有第二泄放管路压力变送器26和第二泄放管路压力表46，且所述高压管路13，所述中压管路14与所述低压管路15分别与所述安全泄放总管45之间连通；

所述控制模块能够实时采集所述卸气模块、所述储氢模块、所述吹扫泄放模块各分支管路、加氢机内部管路的压力，并按预设逻辑进行比较分析，控制管路阀门开闭与增压模块压缩机的启停。

具体实施时，状态一：卸气时，所述控制模块接收所述卸气模块的压力变送器21的压力并与所述储氢模块的高压管路压力变送器22，中压管路压力变送器23，低压管路压力变送器24进行比较；

情况一：若高压管路压力变送器22，中压管路压力变送器23，低压管路压力变送器24压力均小于卸气模块的压力变送器21的压力，则控制模块打开旁通管路12的旁通管路气动阀2和高压管路13的高压管路气动阀3，氢气直接通过旁通管路12、储氢模块高压管路13向高压储氢瓶27充气；待高压管路压力变送器22的压力上升到与卸气模块压力变送器21的压力相当，控制模块关闭高压管路气动阀3，打开中压管路14的中压管路气动阀4，向中压储氢瓶28充气；待中压管路压力变送器23的压力上升到与卸气模块压力变送器21的压力相当，控制模块关闭中压管路气动阀4，打开低压管路15的低压管路气动阀5，向低压储氢瓶29充气，直到低压管路压力变送器24的压力与卸气模块压力变送器21的压力相当或气瓶充满；

情况二：若检测到高压管路压力变送器22的压力大于卸气模块压力变送器21的压力，中压管路压力变送器23和低压管路压力变送器24的压力小于卸气模块压力变送器21的压力，则控制模块打开旁通管路12的旁通管路气动阀2和中压管路14的中压管路气动阀4，氢气直接通过旁通管路12、储氢模块中压管路14向中压储氢瓶28充气，待中压管路压力变送器23的压力上升到与卸气模块压力变送器21的压力相当，控制模块关闭中压管路气动阀4，打开低压管路气动阀5，向低压储氢瓶29充气，直到低压管路压力变送器24的压力与卸气模块压力变送器21的压力相当或气瓶充满。

情况三：若检测到高压管路压力变送器22和中压管路压力变送器23的压力大于卸气模块压力变送器21的压力，低压管路压力变送器24的压力小于卸气模块压力变送器21的压力，则控制模块打开旁通管路12的旁通管路气动阀2和低压管路15的低压管路气动阀5，氢气直接通过旁通管路12、储氢模块低压管路15向低压储氢瓶29充气，直到低压管路压力变送器24的压力与卸气模块压力变送器21的压力相当或气瓶充满；

情况四：若检测到高压管路压力变送器22、中压管路压力变送器23和低压管路压力变送器24的压力均高于卸气模块压力变送器21的压力，控制模块打开进气管路11的进气管路气动阀1和储氢模块高压管路13的高压管路气动阀3，控制增压模块31的压缩机开启工作，氢气通过进气管路11、增压模块31、储氢模块高压管路13向高压储氢瓶27充气；待高压管路压力变送器22的压力达到预设值后，控制模块关闭高压管路气动阀3，打开中压管路气动阀4，向中压储氢瓶28充气；待中压管路压力变送器23的压力达到预设值后，关闭中压管路气动阀4，打开低压管路气动阀5，向低压储氢瓶29充气，直到低压管路压力变送器24的压力到达预设值，控制模块关闭气动阀和压缩模块的压缩机，停止充气；

状态二：加氢时

情况一：当储氢瓶内氢气存量不足，若检测到加氢机压力变送器30的压力小于卸气模块压力变送器21的压力，控制模块开启旁通管路12的旁通管路气动阀2和加氢管路16的加氢管路气动阀6，氢气通过旁通管路12、加氢机管路16向车载气瓶供气；待检测到加氢机压力变送器30的压力与卸气模块压力变送器21的压力相当时，控制模块关闭旁通管路12的旁通管路气动阀2，开启进气管路11的进气管路气动阀1和压缩模块31的压缩机，氢气通过进气管路11、增压模块31和加氢管路16向车载气瓶供气；

情况二：当处于加氢高峰且储氢瓶内氢气存量不足，控制模块直接开启压缩模块的压缩机，氢气依次通过进气管路11、压缩模块31、加氢管路16向车载气瓶供气；

状态三：吹扫时

控制模块打开第一吹扫管路19的第一吹扫管路气动阀9和第二吹扫管路20的第二吹扫管路气动阀10，进行吹扫置换；泄放时，控制模块打开第一泄放管路17的第一放散管路气动阀7、第二泄放管路18的第二放散管路气动阀8进行泄放，控制模块根据接收的第一泄放管路上压力变送器25和第二泄放管路压力变送器26的压力判断泄放是否结束。

需要强调的是，本实用新型所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本实用新型并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本实用新型的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本实用新型保护的范围。

Claims (7)

1.一种加氢站卸气控制系统，包括卸气模块、增压模块、储氢模块、吹扫泄放模块和控制模块，其特征在于：

所述卸气模块包括进气管路(11)，所述进气管路(11)上安装设有拉断阀(40)、过滤器(41)、进气手阀(42)，所述进气管路(11)上安装设有进气管路气动阀(1)；

所述卸气模块还包括压力变送器(21)、进气管路压力表(51)，进气管路质量流量计(44)；

所述卸气模块还包括与所述进气管路(11)连接的旁通管路(12)，所述旁通管路(12)上安装设有旁通管路气动阀(2)；

所述增压模块用于氢气增压，与控制系统相连；

所述储氢模块包括高压管路(13)，中压管路(14)，低压管路(15)以及加氢管路(16)；

所述吹扫泄放模块包括与所述进气管路(11)连接的第一吹扫管路(19)，所述吹扫泄放模块包括与所述进气管路(11)连接的第一泄放管路(17)，所述吹扫泄放模块包括与所述加氢管路(16)连接的第二泄放管路(18)。

2.根据权利要求1所述的一种加氢站卸气控制系统，其特征在于：所述卸气模块进气口与长管拖车连接，使长管拖车内的氢气通过所述拉断阀(40)、过滤器(41)、进气手阀(42)、压力变送器(21)、进气管路质量流量计(44)和所述进气管路气动阀(1)后连接所述增压模块或通过所述旁通管路(12)直接连接所述储氢模。

3.根据权利要求1所述的一种加氢站卸气控制系统，其特征在于：所述高压管路(13)的一端连接设有高压储氢瓶(27)，所述中压管路(14)的一端连接设有中压储氢瓶(28)，所述低压管路(15)的一端连接设有低压储氢瓶(29)，所述加氢管路(16)的一端连接设有加氢机，所述加氢机内设有加氢机压力变送器(30)。

4.根据权利要求1所述的一种加氢站卸气控制系统，其特征在于：所述高压管路(13)上设有高压管路气动阀(3)，所述中压管路(14)上设有中压管路气动阀(4)，所述低压管路(15)上设有低压管路气动阀(5)，所述加氢管路(16)上设有加氢管路气动阀(6)，且所述高压管路(13)上连接设有高压管路压力变送器(22)和高压管路压力表(47)，所述中压管路(14)上连接设有中压管路压力变送器(23)和中压管路压力表(48)，所述低压管路(15)上连接设有低压管路压力变送器低压管路压力变送器(24)和低压管路压力表(49)。

5.根据权利要求1所述的一种加氢站卸气控制系统，其特征在于：所述(19)上安装设有第一吹扫管路气动阀(9)，所述吹扫泄放模块还包括与所述储氢模块连接的第二吹扫管路(20)，所述第二吹扫管路(20)上安装设有第二吹扫管路气动阀(10)。

6.根据权利要求1所述的一种加氢站卸气控制系统，其特征在于：所述第一泄放管路(17)上连接设有第一放散管路气动阀(7)，所述第一泄放管路(17)上连接设有第一泄放管路压力变送器(25)和第一泄放管路压力表(50)。

7.根据权利要求1所述的一种加氢站卸气控制系统，其特征在于：所述吹扫泄放模块包括与所述加氢管路(16)连接的安全泄放总管(45)，所述第二泄放管路(18)上连接设有第二放散管路气动阀(8)，所述安全泄放总管(45)的另一端连接设有第二泄放管路压力变送器(26)和第二泄放管路压力表(46)，且所述高压管路(13)，所述中压管路(14)与所述低压管路(15)分别与所述安全泄放总管(45)之间连通。

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