一种氢气隔膜压缩机的膜头油压调节系统的制作方法

本发明属于油压控制，具体是一种氢气隔膜压缩机的膜头油压调节系统。

背景技术：

1、氢以来源广、能效高、可再生、燃烧产物零污染等优点，正成为世界主要发达经济体和能源创新与再工业化的焦点。近年来，多个发达国家制定了氢能发展战略，大力开发氢能汽车，积极推进加氢站等氢能基础设施的建设。加氢站是为氢能燃料电池等提供能源补给的基础设施，是氢燃料电池汽车推广应用、加快发展氢能产业的前置条件。隔膜压缩机由于其气侧和液压油侧通过三层膜片隔开，因此可以保证被增压气体的洁净度，因此成为加氢站广泛采用的核心增压设备。

2、隔膜压缩机的膜头油压的控制目前主要有两种方法：1、采用调压阀的方式，先设定好膜头油压的额定值，当油压超过此额定值时，调压阀自动打开，将额外的压力油卸放回油箱中，从而确保膜头油压处于一个稳定值；2、采用随动阀的方式，随动阀相当于一个小型的隔膜头，气侧和油侧同样被多层膜片隔开，通过设定油压与气压之间的压差，使得油压与气压可以同步增加。

3、当时，现有技术存在一定程度的缺陷，具体阐述如下：

4、（1）对于加氢站用的高压隔膜压缩机而言，若采用调压阀的方法，油压正常情况下都会保持在较高的额定值，而气压会随着进气压力条件的变化而处于不同的压力范围，若气压较低则很容易导致油气两侧的压差较大，这样会使得膜片长期处于较大的疲劳应变状态，从而会使膜片寿命大大降低；

5、（2）对于随动阀的方式，虽然采用了隔膜头的型式将气侧和油侧物理上隔离开来，但不能完全保证油气的分离，不排除会发生材料失效导致氢气泄漏的情况，因此存在较大的安全隐患；

6、为此，我们提出一种氢气隔膜压缩机的膜头油压调节系统。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种氢气隔膜压缩机的膜头油压调节系统。

2、本发明所要解决的技术问题为：

3、如何基于设备因素实现对高压隔膜压缩机中膜头油压的智能控制调节。

4、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

5、一种氢气隔膜压缩机的膜头油压调节系统，包括排气压力变送器、高频油压变送器、执行单元和控制单元，控制单元包括存储模块、设备分析模块、初步分析模块和参数设定模块；

6、所述存储模块用于记录隔膜压缩机的设备使用数据；所述设备分析模块用于对隔膜压缩机的设备使用情况进行分析，分析得到隔膜压缩机的监测等级发送至参数设定模块，所述参数设定模块用于依据监测等级对隔膜压缩机的监测参数进行设定，并将设定的监测参数反馈至控制单元，所述控制单元将监测参数发送至初步分析模块和执行单元，所述执行单元用于将隔膜压缩机的监测参数进行调整；

7、在隔膜压缩机运行时，所述高频油压变送器用于采集隔膜压缩机对应隔膜头油侧的油侧压力值并发送至控制单元，所述排气压力变送器用于采集隔膜压缩机对应隔膜头气侧的气侧压力值并发送至控制单元，所述控制单元将隔膜头油侧的油侧压力值和隔膜头气侧的气侧压力值发送至初步分析模块；

8、所述初步分析模块用于结合监测参数对隔膜压缩机对应隔膜头油气两侧的压力情况进行初步分析，分析生成的额定调压信号或油侧调压信号经控制单元发送至执行单元；所述执行单元用于不同信号对隔膜压缩机的油侧压力值进行调整。

9、进一步地，设备使用数据为隔膜压缩机的投入使用时间、维修次数、压力偏差次数以及每次压力偏差的压力偏差值，隔膜压缩机中膜片的膜片使用时间。

10、进一步地，所述设备分析模块的分析过程具体如下：

11、获取隔膜压缩机的投入使用时间、维修次数wc以及隔膜压缩机中膜片的膜片使用时间，利用系统的当前时间减去投入使用时间得到隔膜压缩机的设备使用时长st，同理，利用系统的当前时间减去膜片使用时间得到隔膜压缩机中膜片的膜片使用时长mt；

12、而后获取隔膜压缩机的压力偏差次数pc以及每次压力偏差的压力偏差值，每次压力偏差的压力偏差值相加求和取均值后得到隔膜压缩机压力偏差时的压力偏差均值yp；

13、通过计算公式计算得到隔膜压缩机的设备监测值sj，计算公式具体如下：

14、sj=（wc+pc）×a1+yp×a2+（st+mt）×a3；式中，a1、a2和a3均为固定数值的权重系数，且a3＜a2＜a1；

15、将设备监测值与设备监测阈值进行比对，判定隔膜压缩机的监测等级为第三监测等级、第二监测等级或第一监测等级。

16、进一步地，第一监测等级的等级高于第二监测等级的等级，第二监测等级的等级高于第三监测等级的等级。

17、进一步地，所述参数设定模块的设定过程具体如下：

18、若隔膜压缩机处于第一监测等级，则隔膜压缩机的监测参数为：第一固定间隔时长、第一预设压力差值和第一调整时长；

19、若隔膜压缩机处于第二监测等级，则隔膜压缩机的监测参数为：第二固定间隔时长、第二预设压力差值和第二调整时长；

20、若隔膜压缩机处于第三监测等级，则隔膜压缩机的监测参数为：第三固定间隔时长、第三预设压力差值和第三调整时长。

21、进一步地，第一固定间隔时长小于第二固定间隔时长，第二固定间隔时长小于第三固定间隔时长；

22、第一预设压力差值小于第二预设压力差值，第二预设压力差值小于第三预设压力差值；

23、第一调整时长小于第二调整时长，第二调整时长小于第三调整时长。

24、进一步地，所述初步分析模块的初步分析过程具体如下：

25、获取隔膜压缩机对应隔膜头油侧的油侧压力值以及隔膜压缩机对应隔膜头气侧的气侧压力值；

26、而后计算油侧压力值与气侧压力值的差值并记为实时压力差值；

27、若实时压力差值小于等于对应预设压力差值，则将油侧压力值与额定压力值进行比对，若油侧压力值等于额定压力值，则不进行任何操作，若油侧压力值不等于额定压力值，则生成额定调压信号；

28、若实时压力差值大于对应的预设压力差值，则生成油侧调压信号。

29、进一步地，所述执行单元的调整过程具体为：

30、若执行单元接收到额定调压信号，则将油侧压力值进行降低或增加，同时记录油侧压力值的开始调整时间，并在开始调整时间的基础上加上调整时长得到油侧压力值的结束调整时间，若在到达结束调整时间之前油侧压力值到达额定值，则不进行任何操作，若在到达结束调整时间时油侧压力值仍未到达额定值，则生成警报信号；

31、若执行单元接收到油侧调压信号，则将油侧压力值进行降低，同时记录油侧压力值的开始调整时间，并在开始调整时间的基础上加上调整时长得到油侧压力值的结束调整时间，若在到达结束调整时间之前油侧压力值与气侧压力值的实时压力差值小于等于预设压力差值，则不进行任何操作，若在到达结束调整时间时油侧压力值与气侧压力值的实时压力差值仍大于预设压力差值，则生成警报信号。

32、进一步地，控制单元还连接有压力峰值识别模块；所述参数设定模块还用于依据监测等级设定隔膜压缩机对应油侧压力值的稳压时长，并将稳压时长发送至控制单元，所述控制单元将稳压时长发送至压力峰值识别模块；

33、稳压时长的设定办法具体为：

34、若为第一监测等级，则隔膜压缩机的稳压时长为第三稳压时长；

35、若为第二监测等级，则隔膜压缩机的稳压时长为第二稳压时长；

36、若为第三监测等级，则隔膜压缩机的稳压时长为第一稳压时长；其中，第三稳压时长长于第二稳压时长，第二稳压时长长于第一稳压时长；

37、在对隔膜压缩机对应油压峰值情况进行分析时，压力峰值识别模块与控制单元进行信号屏蔽，信号屏蔽时长为隔膜压缩机对应的稳压时长，在信号屏蔽后，所述高频油压变送器用于采集不同时间点时隔膜压缩机对应隔膜头油侧的油侧压力值，并将不同时间点时隔膜压缩机对应隔膜头油侧的油侧压力值发送至压力峰值识别模块；

38、所述压力峰值识别模块用于对隔膜压缩机对应隔膜油侧的油侧压力峰值进行识别，若识别生成停机报警信号则反馈至控制单元，所述控制单元将停机报警信号发送至执行单元，所述执行单元用于接收到停机报警信号后将隔膜压缩机进行停机操作并发出警报声。

39、进一步地，所述压力峰值识别模块的识别过程具体为：

40、获取在不同时间点时隔膜压缩机对应隔膜头油侧的油侧压力值；

41、依据隔膜压缩机对应的稳压时长，以最早时间对应时间点为稳压开始时间，在开始时间的基础上加上稳压时长得到稳压结束时间，截取得到处于稳压开始时间至稳压结束时间内多个时间点时的油侧压力值；

42、将处于稳压时长内多个时间点时的油侧压力值标定为压力稳定值，并将处于稳压时长内的时间点标定为压力稳定时间点，统计压力稳定时间点的数量记为压力稳定时间点数；

43、多个时间点对应的压力稳定值相加求和除以压力稳定时间点数，得到在稳压时长内隔膜压缩机的压力稳定均值；

44、计算不同压力稳定时间点时压力稳定值与压力稳定均值的差值并取绝对值，得到压力波动值；

45、若任一压力稳定时间点的压力波动值超过压力波动阈值，则重复以上步骤直至所有压力稳定时间点的压力波动值均不超过压力波动阈值，若所有压力稳定时间点的压力波动值均不超过压力波动阈值，压力峰值识别模块发送连接至控制单元，控制单元压力峰值识别模块信号连接后进入下一步骤；

46、遍历比对不同时间点时隔膜头油侧的油侧压力值，得到隔膜头油侧的油压峰值；

47、而后获取隔膜压缩机对应隔膜头油侧的油压下限值，将油压峰值与油压下限值进行比对；

48、若油压峰值低于油压下限值，则生成停机报警信号；

49、若油压峰值不低于油压下限值，则不进行任何操作。

50、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

51、1、本发明首先对隔膜压缩机的设备使用情况进行分析，分析得到隔膜压缩机的监测等级，而后依据监测等级对隔膜压缩机的监测参数进行设定，在隔膜压缩机运行时，采集隔膜压缩机对应隔膜头油侧的油侧压力值和隔膜头气侧的气侧压力值，结合监测参数初步分析隔膜压缩机对应隔膜头油气两侧的压力情况，分析生成额定调压信号或油侧调压信号，依据不同信号对隔膜压缩机的油侧压力值或气侧压力值进行调整，本发明结合隔膜压缩机的设备情况，实现高压隔膜压缩机中膜头油压的智能控制调节；

52、2、本发明还依据监测等级设定隔膜压缩机对应油侧压力值的稳压时长，在对隔膜压缩机对应油压峰值情况进行分析时，隔膜压缩机与系统进行信号屏蔽，信号屏蔽时长为隔膜压缩机对应的稳压时长，在信号屏蔽后，采集不同时间点时隔膜压缩机对应隔膜头油侧的油侧压力值，最后对隔膜压缩机对应隔膜油侧的油侧压力峰值进行识别，若识别生成停机报警信号则将隔膜压缩机进行停机操作并发出警报声。