一种高压氢气智能充装系统的制作方法

本发明涉及一种高压氢气智能充装系统，属于气体充装装置。

背景技术：

1、车用氢能主要指用于为燃料电池汽车提供能源的氢能，产业链上下游覆盖范围广，涉及车用氢能制取、存储、运输、加注及氢能在燃料电池汽车上的应用和相关配套环节等。

2、车用氢能产业正由技术研发向示范应用向产业化方向转变，技术创新和产业发展稳步推进，配套体系不断完善。氢分子对材料有劣化作用，储运压力高，易泄漏扩散，且易燃易爆，安全是车用氢能产业发展的前提。

3、与此同时，因土地资源紧缺，单独建站成本较高，目前多利用已有加油站进行车用综合能源加注站的改建，氢气充装站也逐渐走入人口相对密集区域，企业越来越重视车用氢能充装环节的安全性。

4、中国专利文献cn107300123a公开了一种高压气体充装系统，包括：气化器和充装装置，所述气化器之后、充装装置之前设有紧急切断系统，所述紧急切断系统包括放空阀、紧急切断阀、切断阀控制阀，所述放空阀位于气化器之后，所述紧急切断阀与切断阀控制阀相连，并受其控制，所述切断阀控制阀与电磁继电器相连，电磁继电器的开关在安全室。

5、本发明的有益效果：本发明提供的一种高压气体充装系统，当发生紧急情况时，为了确保人身安全，尽可能远离事故现场，操作工人可以在安全室通过plc系统远程关闭切断阀，进而防止危险气体继续进入充装车间，尤其是在高压下进行充装工作，不安全因素更加多，而该系统可以在第一时间远程控制切断气体继续进入充装车间。

6、中国专利文献cn113739066a公开了一种氢气充装系统，涉及加氢设备领域。包括：氮气瓶组、氢气压缩机接口、车体充装口和充气气瓶组，氢气压缩机接口设置有流量计，氢气压缩机接口与车体充装口之间设置有充装阀，流量计与充装阀之间设置有节流阀，节流阀连接有回流管路，车体充装口安装有压力传感器，车体充装口外侧设置有温度传感器和氢气泄露检测仪，充装阀连接有氮气回吹管路，充装阀连接有翅片管，翅片管连接有放空管路。

7、还包括人体静电消除器和车载静电消除器；其能够具有安全、简便、低成本的优点，能够实现充装的流量计量、自动停止充装、超压保护、超温保护、自动吹扫、紧急停止(esd)功能。

8、目前氢气管束车装卸作业缺少统一的安全规范，大多依赖人工进行采样、置换、连接、充装等操作，安全防控技术不完善，存在较高的安全风险：

9、第一、充装柱不规范，未设安全联锁，软管脱落或者断开时无法自动联锁，易造成泄漏燃爆事故；

10、第二、缺乏有效的连接泄露检测手段，连接后密闭性依靠肥皂水人工测漏，时效性和可靠性较低；

11、第三、置换操作纯靠人工，置换不彻底存在较大安全隐患；

12、第四、管束车充装过程中的运行状态检查依靠人工，压力、温度等关键数据由操作人员肉眼读取并进行判断，紧急情况下的阀门开关等操作依靠操作人员手动处理；

13、第五、现场管线凌乱，阀门缺少有效维护。

14、氢气管束车目前的充装压力为20mpa，未来提升压力到45mpa。这将会带来更大的安全风险。

技术实现思路

1、针对现有技术中所存在的上述技术问题，本发明提出了一种高压氢气智能充装系统，实现了氢气充装过程中氮气置换、氢气置换、氢气充装、采样、计量的规范化智能操作，相比现有操作流程大幅减少人工作业量，提高了氢气装卸作业的整体安全可靠性。

2、本发明提出了一种高压氢气智能充装系统，包括：

3、高压氢气充装柱，所述高压氢气充装柱上设置有进气管线、出气管线、氮气管线、放空管线和取样管线；

4、连接所述高压氢气充装柱的控制系统，所述控制系统控制所述进气管线、出气管线、氮气管线、放空管线和取样管线的上的阀门的开闭；

5、其中，所述控制系统通过控制阀门的开闭而控制所述高压氢气充装柱完成氮气置换、氢气置换、氢气充装及自动连锁停机。

6、实现了氢气充装过程中氮气置换、氢气置换、氢气充装、采样、计量的规范化智能操作，相比现有操作流程大幅减少人工作业量，提高了氢气装卸作业的整体安全可靠性。

7、本发明的进一步改进在于，所述进气管线的入口连接压缩机，进气管上设置有进气阀和单向阀，并且所述进气管上设置有高压过滤器；

8、其中，所述进气阀连接进气控制阀，所述控制系统通过所述进气控制阀控制所述进气阀的开关和流量大小。

9、压缩机能够驱动氢气沿着进气管线进入高压氢气充装柱，单向阀能够保证氢气不会回流。高压过滤器能够过滤杂质，避免杂质进入高压氢气充装柱内。

10、本发明的进一步改进在于，所述出气管线上设置有出气阀，所述出气阀的后端设置有拉断阀和软管，所述软管连接含氧量分析仪；

11、其中，所述出气阀连接出气控制阀，所述控制系统通过所述出气控制阀控制所述出气阀的开关和流量大小。

12、拉断阀用于连接软管，并且在有需要时可以操作拉断。含氧量分析仪能够测量出含氧量，保证安全，避免发生爆炸等问题。

13、本发明的进一步改进在于，所述氮气管线上设置有氮气进气阀和氮气置换阀，所述氮气置换阀上设置有氮气置换控制阀，所述控制系统通过所述氮气置换控制阀控制所述氮气置换阀的打开和关闭。

14、氮气进气阀和氮气置换阀受到控制系统控制，在进行氮气置换时，控制系统通过控制氮气进气阀和氮气置换阀的通断来实现氮气置换。

15、本发明的进一步改进在于，所述放空管线包括放空氮气的管线和放空氢气的管线，所述放空氮气的管线上设置有置换放空阀，所述置换放空阀连接置换放空控制阀；所述放空氢气的管线上设置有氢气放空阀，所述氢气放空阀连接氢气放空控制阀。

16、通过置换放空阀、氢气放空阀能够排出气体。

17、本发明的进一步改进在于，所述氢气放空阀的两端分别设置有减压阀。

18、减压阀连接控制系统，控制系统通过减压阀来调节压力。

19、本发明的进一步改进在于，所述取样管线上设置有电磁取样阀。

20、电磁取样阀通过电磁控制伸缩而完成取样，电磁取样阀受到控制系统控制，从而完成伸缩取样。

21、本发明的进一步改进在于，所述高压氢气充装柱还设置有仪表风来气管线。

22、高压氢气充装柱上设置仪表风来气管，用于安装仪表风来气压力表，检测仪表风来气的压力。

23、本发明的进一步改进在于，所述进气管上设置有第一压力变送器和第一压力表，用于测量高压氢气充装柱的入口压力；

24、所述出气管上设置有第二压力变送器和第二压力表，用于测量高压氢气充装柱的出口压力；

25、所述氮气管线上设置有第三压力变送器和第三压力表，用于测量氮气压力；

26、所述仪表风来气管线上设置有第四压力变送器和第四压力表，用于测量采样压力。

27、通过第一压力变送器和第二压力变送器能够调节压力，各个压力表能够测量压力，为调节压力提供检测数据。

28、本发明的进一步改进在于，所述进气管的高压过滤器的后端设置有第五压力变送器、第五压力表和流量计，用于检测所述高压过滤器是否有堵塞。

29、高压过滤器用于过滤杂质，在过滤杂质的过程中有可能出现杂质封堵滤孔的问题，通过第五压力变送器、第五压力表和流量计，能够检测高压过滤器是否有堵塞。

30、本发明的进一步改进在于，所述系统还包括两套泄放装置，分别为第一泄放装置和第二泄放装置。

31、本发明的进一步改进在于，所述第一泄放装置包括安全阀组和泄放管道，气体通过安全阀阀组至泄放管道进行泄放；所述第二泄放装置包括置换放空阀作为第二泄放装置，采用氮气驱动，紧急情况下气体经此阀进行泄放。

32、与现有技术相比，本发明的优点在于：

33、本发明所述高压氢气智能充装系统，实现了氢气充装过程中氮气置换、氢气置换、氢气充装、采样、计量的规范化智能操作，相比现有操作流程大幅减少人工作业量，提高了氢气装卸作业的整体安全可靠性。

34、本发明高压氢气智能充装系统优化了供氢母站氢气充装工艺流程，保障了置换效果和取样检测结果的准确性，保证氢气充装质量。

35、并且，本发明具有流速控制、软管脱落或断开时自动联锁停机功能，降低了目前充装过程中的安全风险。软管接头处安装有位移传感器和压力传感器，当发生脱落、断开等事故时，充装柱联锁停机。

36、本发明置换过程氢气源可以根据实际工况进行灵活选择，具有良好的经济性。本发明还可根据软管性质，氢气充装过程进行阶梯加压，以减小对软管的瞬时冲击，提高软管寿命。

37、本发明保障了置换效果和取样检测结果的准确性，保证氢气充装质量。并且，本发明具有流速控制、软管脱落或断开时自动联锁停机功能，降低了目前充装过程中的安全风险。

38、本发明置换过程氢气源可以根据实际工况进行灵活选择，具有良好的经济性。