一种液氢加注系统及控制方法与流程

本发明涉及一种液氢加注技术，具体涉及一种具有转注和加注功能的液氢加注系统，以及该系统的控制方法。

背景技术：

1、相较于气氢，液氢具有运输成本低、储能密度高、占地面积小等优势，而加氢站作为氢动力汽车充装燃料的场所，是氢能利用与发展的中枢环节。因氢能产业起步较晚，现阶段我国的加氢站以高压气氢加氢站为主，但随着氢能产业的快速发展，液氢将成为未来氢能大规模利用的主要方向，液氢加氢站的市场需求也会逐步提升。目前本领域的液氢加注工艺尚不成熟，尤其是缺乏同时适应转注和加注多场景需求的液氢加注技术。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种液氢加注系统及控制方法，系统具有结构简单、通用性强、安全性好、可靠性高的优点；方法具有流程简单、操控方便、安全可靠的优点。

2、为解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种液氢加注系统，包括由内罐和外罐组合构成的储罐，内罐和外罐之间的夹层处于高真空状态，内罐中设有液氢，内罐的底部通过伸出外罐的加注管路连接有加注枪，加注管路上设有第一截止阀，第一截止阀和加注枪之间的加注管路上设有加注泵，加注泵和第一截止阀之间的加注管路通过转注管路连接有转注口，转注管路上设有第二截止阀，内罐的顶部通过伸出外罐的回气管路和压力平衡管路对应连接有回气枪和平衡口，回气管路上设有第三截止阀，压力平衡管路上设有第四截止阀。

3、进一步的，本发明一种液氢加注系统，其中，所述加注泵和加注枪之间的加注管路上设有第一单向阀，第一单向阀和加注枪之间的加注管路上设有第五截止阀，所述第三截止阀和回气枪之间的回气管路上设有第六截止阀，第六截止阀和第三截止阀之间的回气管路通过旁通管路与第一单向阀和第五截止阀之间的加注管路连接，旁通管路上设有第七截止阀。

4、进一步的，本发明一种液氢加注系统，其中，所述第五截止阀和旁通管路之间的加注管路通过调压管路与第六截止阀和回气枪之间的回气管路连接，调压管路上设有调压阀。

5、进一步的，本发明一种液氢加注系统，其中，所述调压阀和回气管路之间的调压管路通过残液回收管路连接有回气座，残液回收管路上设有第二单向阀。

6、进一步的，本发明一种液氢加注系统，其中，所述第五截止阀和调压管路之间的加注管路上设有液氢流量计，所述回气枪和第六截止阀之间的回气管路上设有氢气流量计。

7、进一步的，本发明一种液氢加注系统，其中，所述第一截止阀、第二截止阀、第三截止阀和第四截止阀为手动截止阀，所述第五截止阀、第六截止阀和第七截止阀为气动截止阀。

8、基于同一构思，本发明还提供了一种上述液氢加注系统的控制方法，包括以下步骤：

9、s1、初始状态下，使第一截止阀、第二截止阀、第三截止阀、第四截止阀、第五截止阀、第六截止阀和第七截止阀关闭；

10、s2、将加注枪和回气枪对应与车载液氢瓶的加液口和回气口对接后，打开第一截止阀、第三截止阀、第五截止阀和第六截止阀，并启动加注泵；

11、s3、当车载液氢瓶中的液氢加至满足要求后，停止加注泵，关闭第一截止阀，并将回气枪从车载液氢瓶上拔出归位；

12、s4、将加注枪从车载液氢瓶上拔出并插入回气座，待加注管路中残留的液氢气化后，关闭第三截止阀、第五截止阀和第六截止阀，并将加注枪从回气座上拔出归位。

13、可选的，本发明一种液氢加注系统的控制方法，还包括以下步骤：

14、s5-1、将转注口和平衡口对应与液氢转注车的加液口和回气口对接后，打开第一截止阀、第二截止阀和第四截止阀，并打开液氢转注车的增压汽化器；

15、s6-1、当储罐中的液氢加至满足要求后，关闭液氢转注车的增压汽化器，并在关闭第一截止阀、第二截止阀和第四截止阀后解除转注口和平衡口与液氢转注车的连接。

16、可选的，本发明一种液氢加注系统的控制方法，还包括以下步骤：

17、s5-2、将转注口和平衡口对应与液氢转注车的加液口和回气口对接后，打开第二截止阀、第四截止阀、第三截止阀和第七截止阀，并启动加注泵；

18、s6-2、当储罐中的液氢加至满足要求后，停止加注泵，并在关闭第二截止阀、第四截止阀、第三截止阀和第七截止阀后解除转注口和平衡口与液氢转注车的连接。

19、进一步的，本发明一种液氢加注系统的控制方法，其中，所述车载液氢瓶的加液口是指向车载液氢瓶中加注液氢的接口，车载液氢瓶的回气口是指将车载液氢瓶中的氢气排出的接口；所述液氢转注车的加液口是指将液氢转注车中的液氢排出的接口，液氢转注车的回气口是指向液氢转注车中通入氢气的接口。

20、本发明一种液氢加注系统及控制方法与现有技术相比，具有以下优点：本发明通过设置由内罐和外罐组合构成的储罐，其中，内罐和外罐之间的夹层处于高真空状态，内罐中设有液氢，使内罐的底部通过伸出外罐的加注管路连接加注枪，在加注管路上设置第一截止阀，在第一截止阀和加注枪之间的加注管路上设置加注泵，让加注泵和第一截止阀之间的加注管路通过转注管路连接转注口，并在转注管路上设置第二截止阀，使内罐的顶部通过伸出外罐的回气管路和压力平衡管路对应连接回气枪和平衡口，并在回气管路上设置第三截止阀，在压力平衡管路上设置第四截止阀。由此就构成了一种结构简单、通用性强、安全性好、可靠性高的液氢加注系统。本发明通过设置由内罐和外罐组合构成的储罐，并使内罐和外罐之间的夹层处于高真空状态，杜绝了内罐中的液氢与外界进行热交换，保证了安全可靠性；通过设置加注管路使系统具备了为车载液氢瓶加注液氢的功能，且通过回气管路保证了加注效率和稳定性；通过设置转注管路使系统具备了利用液氢转注车向储罐中转注液氢的功能，且通过压力平衡管路保证了转注效率和稳定性。通过以上分析可知，本发明提供的液氢加注系统同时具备了加注和转注功能，解决了现有技术无法同时适应加注和转注多场景需求的问题。加注和转注的具体过程如下：初始状态下，使第一截止阀、第二截止阀、第三截止阀和第四截止阀关闭；将加注枪和回气枪对应与车载液氢瓶的加液口和回气口对接后，打开第一截止阀和第三截止阀并启动加注泵；当车载液氢瓶中的液氢加至满足要求后，停止加注泵，关闭第一截止阀和第三截止阀，并将加注枪和回气枪从车载液氢瓶上拔出归位，至此就完成了为车载液氢瓶加注液氢的过程；将转注口和平衡口对应与液氢转注车的加液口和回气口对接后，打开第一截止阀、第二截止阀、第四截止阀和液氢转注车的增压汽化器；当储罐中的液氢加至满足要求后，关闭液氢转注车的增压汽化器，并在关闭第一截止阀、第二截止阀和第四截止阀后解除转注口和平衡口与液氢转注车的连接，至此就完成了利用液氢转注车向储罐中转注液氢的过程。需要说明的是，加注枪和回气枪为本领域现有技术，两者均具备开关功能，即，将两者插入对应的接口时自动打开，将两者从对应的接口中拔出时自动关闭。本发明提供的液氢加注系统的控制方法具有流程简单、操控方便、安全可靠的优点。

21、下面结合附图所示具体实施方式对本发明一种液氢加注系统及控制方法作详细说明。

技术特征：

1.一种液氢加注系统，其特征在于，包括由内罐(11)和外罐(12)组合构成的储罐(1)，内罐(11)和外罐(12)之间的夹层处于高真空状态，内罐(11)中设有液氢，内罐(11)的底部通过伸出外罐(12)的加注管路(2)连接有加注枪(21)，加注管路(2)上设有第一截止阀(22)，第一截止阀(22)和加注枪(21)之间的加注管路(2)上设有加注泵(23)，加注泵(23)和第一截止阀(22)之间的加注管路(2)通过转注管路(3)连接有转注口(31)，转注管路(3)上设有第二截止阀(32)，内罐(11)的顶部通过伸出外罐(12)的回气管路(4)和压力平衡管路(5)对应连接有回气枪(41)和平衡口(51)，回气管路(4)上设有第三截止阀(42)，压力平衡管路(5)上设有第四截止阀(52)。

2.根据权利要求1所述的一种液氢加注系统，其特征在于，所述加注泵(23)和加注枪(21)之间的加注管路(2)上设有第一单向阀(24)，第一单向阀(24)和加注枪(21)之间的加注管路(2)上设有第五截止阀(25)，所述第三截止阀(42)和回气枪(41)之间的回气管路(4)上设有第六截止阀(43)，第六截止阀(43)和第三截止阀(42)之间的回气管路(4)通过旁通管路(6)与第一单向阀(24)和第五截止阀(25)之间的加注管路(2)连接，旁通管路(6)上设有第七截止阀(61)。

3.根据权利要求2所述的一种液氢加注系统，其特征在于，所述第五截止阀(25)和旁通管路(6)之间的加注管路(2)通过调压管路(7)与第六截止阀(43)和回气枪(41)之间的回气管路(4)连接，调压管路(7)上设有调压阀(71)。

4.根据权利要求3所述的一种液氢加注系统，其特征在于，所述调压阀(71)和回气管路(4)之间的调压管路(7)通过残液回收管路(8)连接有回气座(81)，残液回收管路(8)上设有第二单向阀(82)。

5.根据权利要求4所述的一种液氢加注系统，其特征在于，所述第五截止阀(25)和调压管路(7)之间的加注管路(2)上设有液氢流量计(26)，所述回气枪(41)和第六截止阀(43)之间的回气管路(4)上设有氢气流量计(44)。

6.根据权利要求4所述的一种液氢加注系统，其特征在于，所述第一截止阀(22)、第二截止阀(32)、第三截止阀(42)和第四截止阀(52)为手动截止阀，所述第五截止阀(25)、第六截止阀(43)和第七截止阀(61)为气动截止阀。

7.一种权利要求4所述液氢加注系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的液氢加注系统的控制方法，其特征在于，还包括以下步骤：

9.根据权利要求7所述的液氢加注系统的控制方法，其特征在于，还包括以下步骤：

10.根据权利要求8所述的液氢加注系统的控制方法，其特征在于，所述车载液氢瓶的加液口是指向车载液氢瓶中加注液氢的接口，车载液氢瓶的回气口是指将车载液氢瓶中的氢气排出的接口；所述液氢转注车的加液口是指将液氢转注车中的液氢排出的接口，液氢转注车的回气口是指向液氢转注车中通入氢气的接口。

技术总结本发明涉及一种液氢加注系统及控制方法，系统包括由内罐和外罐组合构成的储罐，内罐和外罐之间的夹层处于高真空状态，内罐中设有液氢，内罐的底部通过加注管路连接有加注枪，加注管路上设有第一截止阀，第一截止阀和加注枪之间的加注管路上设有加注泵，加注泵和第一截止阀之间的加注管路通过转注管路连接有转注口，转注管路上设有第二截止阀，内罐的顶部通过回气管路和压力平衡管路对应连接有回气枪和平衡口，回气管路上设有第三截止阀，压力平衡管路上设有第四截止阀，其具有结构简单、通用性强、安全性好、可靠性高的优点；方法具有流程简单、操控方便、安全可靠的优点。技术研发人员：杨丹丹,纪晶晶,张雅坤,穆振东,赵明翔,吴嘉懿,高彦峰,李波,张振华,刘海飞受保护的技术使用者：北京航天发射技术研究所技术研发日：技术公布日：2024/9/12