一种液氢加氢站液氢汽化温度控制方法与流程

本说明书的一个或多个实施例涉及加氢站，特别的涉及一种液氢加氢站液氢汽化温度控制方法。

背景技术：

1、加氢站中液氢由液氢储罐流出，经汽化器蒸发气化后，氢气在出汽化器时温度升至约-40℃，接着进入加氢机。之后，利用加氢机内的高压氢气与氢能源车辆的氢瓶内的低压氢气的压力差，将氢气加注至氢瓶内。

2、随着汽化器的使用，汽化器换热效率会因汽化器表面结霜而下降，此时氢气在出汽化器时温度将低于-40℃。再加上，由于氢气加注时的流速较快，通过汽化器预冷后的氢气温度控制十分困难。为此，如何确保加氢机输出不低于-40℃的氢气，且能在满足氢气加注流速下稳定控制目标温度输出，是目前亟待解决的问题。

技术实现思路

1、本说明书一个或多个实施例描述了一种液氢加氢站液氢汽化温度控制方法，可对汽化器输出温度低于-40℃的情况进行回流加热，确保加氢机输出不低于-40℃目标温度。

2、第一方面，本说明书实施例提供了一种液氢加氢站液氢汽化温度控制方法，基于加氢站控制系统实现；所述系统包括控制器和加氢站；所述加氢站中汽化器与加氢机连接的主管路上还设置有回流支路和温度检测器，所述回流支路包括依次连接的风机、单向阀、电加热器、调节阀；所述风机靠近主管路的下游设置，所述调节阀靠近主管路的上游设置；所述方法由控制器执行，包括：

3、获取温度检测器的检测温度；

4、当检测温度低于目标温度时，启用回流支路，将过冷的氢气通过旁路回流加热并重新进入主管路，并与主管路上汽化器输出的氢气混合，以调控加氢机输出温度上升；当检测温度不低于目标温度时，关闭回流支路。

5、在一些实施例中，所述当检测温度低于目标温度时，启用回流支路，包括：

6、当检测温度低于目标温度时，将检测温度输入加热控制模型，输出加热方案；具体包括：

7、当所述加热控制模型计算检测温度与目标温度的差值位于第一差值范围时，确定电加热器的第一加热温度、以及调节阀的第一阀门流速，并将电加热器和调节阀的控制参数形成加热方案输出；

8、当所述加热控制模型计算检测温度与目标温度的差值位于第二差值范围时，确定电加热器的第二加热温度、以及调节阀的第二阀门流速，并将电加热器和调节阀的控制参数形成加热方案输出；

9、其中，所述第一差值范围的上限值小于所述第二差值范围的下限值，所述第一差值范围所对应的加热方案中的控制参数为定值参数，所述第二差值范围所对应的加热方案中的控制参数根据检测温度确定；

10、基于加热方案，开启回流支路的风机、单向阀、电加热器和调节阀，对过冷的氢气进行加热并送入主管路。

11、在一些实施例中，所述第一差值范围为(0，最小差值]，最小差值为2℃~4℃；所述第二差值范围为(最小差值，最大差值]，最大差值为20℃~27℃。

12、在一些实施例中，所述确定电加热器的第一加热温度、以及调节阀的第一阀门流速，包括：

13、获取与第一差值范围对应存储的第一加热温度；

14、利用热力学定律以及氢气质量与流速成正比的关系，计算得到第一阀门流速为v汽*（t目标-t检测）/（t1-t目标），其中，假定不同温度下的氢气比热容相同，v汽为汽化器输出氢气到主管路上的流速，t1为第一加热温度，t检测为检测温度，t目标为目标温度。

15、在一些实施例中，所述确定电加热器的第二加热温度以及调节阀的第二阀门流速，包括：

16、根据下述公式求解第二加热温度和第二阀门流速；

17、m汽*c汽*t检测+m回流*c回流*t2=（m汽*c汽’+m回流*c回流’）*t目标；

18、m汽=ρ*v汽*s；

19、m回流=ρ*v回流*s；

20、v回流=max(v下限，v上限)；

21、t2=min（t目标，t阈值）；

22、其中，假定不同温度下的氢气比热容c汽、c回流、c汽’、c回流’相同，v汽为汽化器输出氢气到主管路上的流速v回流为调节阀的第二阀门流速，v下限，v上限分别为调节阀可调范围的上下限值；t阈值为根据经验确定的最大加热温度限值，t2为第一加热温度，t检测为检测温度，t目标为目标温度；ρ为氢气密度；s为气路管道的横截面积。

23、在一些实施例中，当检测温度低于目标温度时，方法还包括：对启用回流支路的次数进行计数，并执行加热方案，直到检测温度高于目标温度时，计数清零；

24、在计数期间，当加热控制模型计算检测温度与目标温度的差值位于第一差值范围时，且计数值大于1 ，且前次启用回流支路时执行第二差值范围所对应的加热方案时，确定电加热器的第三加热温度为0、以及调节阀的第三阀门流速为第二阀门流速，并将电加热器和调节阀的控制参数形成节能加热方案输出；

25、基于上述节能加热方案，回流支路的风机、单向阀、调节阀维持不变，关闭电加热器，利用回流支路的余温对过冷的氢气进行加热并送入主管路。

26、在一些实施例中，在计数期间，方法还包括：当回流支路处于开启状态，电加热器关闭，则开始计时；

27、当加热控制模型计算检测温度与目标温度的差值位于第一差值范围时，且计数值大于1，且回流支路开启但电加热器关闭，且计时到达第一阈值时间时，确定电加热器的第一加热温度、以及调节阀的第一阀门流速，并将电加热器和调节阀的控制参数形成加热方案输出。

28、在一些实施例中，在计数期间，方法还包括：当回流支路处于开启状态，电加热器关闭，则开始计时；

29、当加热控制模型计算检测温度与目标温度的差值位于第二差值范围时，且计数值大于1，且回流支路开启但电加热器关闭，且计时到达第一阈值时间时，确定电加热器的第二加热温度、以及调节阀的第二阀门流速，并将电加热器和调节阀的控制参数形成加热方案输出。

30、在一些实施例中，在计数期间，方法还包括：当加热控制模型计算检测温度与目标温度差值位于第一差值范围时，且计数值大于0，且前次启用回流支路时执行第一差值范围所对应的加热方案时，确定电加热器的第一加热温度、以及调节阀的第一阀门流速，并将电加热器和调节阀的控制参数形成加热方案输出。

31、在一些实施例中，在计数期间，方法还包括：当首次执行第一差值范围所对应的加热方案时，开始计时；

32、当加热控制模型计算检测温度与目标温度的差值位于第一差值范围时，且计数值大于1，且回流支路根据第一差值范围所对应的加热方案开启，且计时到达第二阈值时间时，将第一差值范围所对应的加热方案中第一加热温度调高。

33、本说明书一些实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：

34、在本说明书一个或多个实施例中，本说明书实施例的方法基于加氢站控制系统实现，通过在加氢站中汽化器与加氢机连接的主管路上设置简单的回流支路结构和温度检测器，即可实时监控温度并对主管道温度进行升温调控。主要通过控制调节阀的流速来调控回流支路送入主管道内的氢含量，将加热的一定氢气和汽化器输出的较低温度氢气进行混合，利用能量交换原理，来进一步升高输入加氢机前的氢气温度。整个过程能耗较低，能有效解决因汽化器表面结霜而导致汽化器输出温度降低的问题，并能稳定输出升温处理后的氢气。