一种车载撬装加氢站的制作方法

本申请涉及加氢设备领域，尤其涉及一种车载撬装加氢站。

背景技术：

燃料电池是一种将燃料的化学能直接转化为电能的装置，只需通入燃料和氧化剂就可以连续输出电能，具有能量转换率高、清洁环保的优点。燃料电池汽车因其高效率和零排放成为新能源汽车发展的重要方向。

加氢站是支撑燃料电池汽车产业发展必不可少的基石，同时燃料电池汽车的发展和商业化离不开加氢站基础设施的建设。

目前，从全球加氢站建设情况来看，我国加氢站的运营数量仍然比较少，随着氢燃料电池汽车的加速发展，加氢站的建设速度将不断加快。然而固定加氢站有着一次性投资大、选址困难、建设周期长等诸多问题，可移动式加氢站弥补了固定式加氢站的不足。

现有的可移动式加氢站，主要存在通用性较差难以适应中国大陆南北高低温环境；配置单一不能满足35mpa和70mpa两种加压需求；隔膜压缩机频繁启停影响膜片寿命等技术问题。

技术实现要素：

为了实现通用性较强、减少对氢气的污染，本申请提供了一种车载撬装加氢站。采用如下的技术方案：

一种车载撬装加氢站，包括：

操作动力间，用于控制加氢站；

氢气增压间，用于对于氢气进行加压；

加氢机，用于对外界设备灌输氢气；

其中，所述操作动力间、氢气增压间和加氢机撬装在集装箱内，所述操作动力间、氢气增压间和加氢机之间设有密封隔层通过管道连接，所述集装箱侧壁上设有操作维护和检修门，所述操作维护和检修门的位置与操作动力间和氢气增压间对应。

本申请上述技术方案，通过操作动力间控制加氢站，通过氢气增压间进行氢气加压以及加氢机对外界设备灌输氢气，上述组件安装在集装箱内，操作维护和检修门可以供维修人员进入，方便进行检修。

可选的，所述操作动力间包括：

吹扫系统，用于清理管道内的气体杂质；

防爆控制柜，用于对整个加氢站的集中监视、管理和自动控制；

防爆配电柜，对供电进行变压，电机的启停与控制，加热器的pid控制，以及供电系统的过载、短路安全保护。

其中，所述防爆控制柜和防爆配电柜下方设有减震装置。

本申请上述技术方案，通过吹扫系统、防爆控制柜、防爆配电柜，实现操作动力间的防护作用，保证整体设备的安全性。

可选的，所述防爆控制柜配备ups电源，避免控制系统掉电关闭。

本申请上述技术方案，配备ups电源供电，供电较为稳定。

可选的，还包括加热装置，用于适应不同的温度需求。

本申请上述技术方案，通过加热装置，对严寒低温环境使用的加氢站集装箱内部加热，以保证各控制元件的正常使用。

可选的，所述加氢机设有压力传感器，用于监测气压并反馈至控制系统进行辅助控制。

本申请上述技术方案，通过设置压力传感器监测气压，方便及时反馈压力信号，实现安全控制。

可选的，所述氢气增压间包括一级加氢管道和二级加氢管道，用于连接加氢机；

所述一级加氢管道和二级加氢管道并联，且均设有单向止回阀；

所述二级加氢管道上还设有加压装置和冷却装置，所述冷却装置用于冷却加压的高温氢气。

本申请上述技术方案，氢气增压间通过一级加氢管和二级加氢管，分级式加氢，充分利用长管内的氢气势能，灵活加压。

可选的，所述加压装置为液驱增压装置，所述操作动力间设有与液驱增压装置配套的液压站。

本申请上述技术方案，优选加压装置为液驱增压装置，并配备液压站进行增压，效果更佳。

可选的，还包括安全报警系统，分别位于操作动力间、氢气增压间和加氢机；

所述安全报警系统包括防爆照明灯、氢气浓度报警器、火焰报警探测器、排风风机和消防灭火器。

本申请上述技术方案，优选通过安全报警系统进行安全警报，在出现危险时，能够及时报警。

本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.兼容35mpa和70mpa加氢，适用范围广；

2.用液驱压缩机对氢气进行增压，气液隔离设计，免润滑结构保证了气体的洁净；

3.液驱压缩机适用于重载连续运行，能够频繁启动，可以随时启停；

4.液驱压缩机运动部件少，可快换组合密封设计，活塞寿命长，并且能够快速在线更换密封组件；

5.加热装置满足冬节严寒的低温需求。

综上所述，本申请公开了一种车载撬装加氢站，包括：操作动力间，用于控制加氢站；氢气增压间，用于对氢气进行加压；加氢机，用于对外界设备灌输氢气；其中，所述操作动力间、氢气增压间和加氢机撬装在集装箱内，所述操作动力间、氢气增压间和加氢机之间设有密封隔层，彼此通过管道连接，所述集装箱侧壁上设有操作维护和检修门，所述操作维护和检修门的位置与操作动力间和氢气增压间对应。车载加氢站集成了卸气系统、增压系统、加注装置、吹扫系统、控制系统、安全设施、加热装置和ups供电，为一套高度集成的防爆型加氢装置，安装在半挂车上与牵引车连接即可整体移动，满足机动性强、性能可靠、使用方便等要求。

附图说明

图1是本申请所述车载撬装加氢站的结构示意图；

图2是本申请所述车载撬装加氢站的管道连接图。

附图标记说明：1、吹扫系统；2、加热装置；3、ups供电；4、防爆配电柜；5、液压站；6、防爆控制柜；7、冷却系统；8、安全设施；9、卸气系统；10、液驱增压系统；11、35mpa加氢机；12、70mpa加氢机；13、撬装箱体；14、一级顺序加氢回路；15、二级顺序加氢回路；16、长管氢气拖车。

具体实施方式

以下结合附图对本申请作进一步详细说明。

如图1-2所示，一种车载撬装加氢站，包括：

操作动力间，用于控制加氢站；

氢气增压间，用于对氢气进行加压，例如将长管拖车的氢气转移到液驱增压器入口并进行加压；

加氢机，用于对外界设备灌输氢气；

其中，所述操作动力间、氢气增压间和加氢机撬装在集装箱内，所述操作动力间、氢气增压间和加氢机之间设有密封隔层通过管道连接，所述集装箱侧壁上设有供维修人员进入的操作维护和检修门，所述操作维护和检修门的位置与操作动力间和氢气增压间对应。

采用40＂标准集装箱框架结构，整体设备装配在一个封闭式集装箱体撬上，组成一套高度集成的防爆型加氢装置，安装在半挂车上与牵引车连接即可整体移动。满足机动性强、性能可靠、使用方便等要求，可为氢能汽车提供移动式快速、及时的氢气加注服务。

撬装箱体13分区隔离采用防爆设计，氢气增压间和加氢机按照i区iic类防爆等级设计，主要元件防爆形式采用隔爆式。操作动力间按照i区i类防爆形式。

本实施案例中，所述操作动力间包括：

吹扫系统1，用于清理管道内的气体杂质；

防爆控制柜6，即弱电控制系统，用于对整个加氢站的集中监视、管理和自动控制；

防爆配电柜4，即强电控制系统，用于对供电进行变压，电机的启停与控制，加热器的pid控制，以及供电系统的过载、短路安全保护；

其中，所述防爆控制柜6和防爆配电柜4下方设有减震装置。

控制系统采用dcs控制系统，可实现对整个加氢站的集中监视、管理和自动控制，控制器为硬件热备冗余，故障情况下需能够无扰动自动切换；配备ups供电3，避免控制系统掉电关闭；控制柜等关键设备均垂直安装在钢丝绳减振器上，满足车载防震要求。

本实施案例中，所述防爆控制柜6采用ups电源供电。ups电源都配有一组电池组，在平时不停电的时候，内部的充电器对电池组进行充电，充满后就进入浮充状态，对电池进行保养。当电力意外终点的时候，ups不间断电源在毫秒时间内立刻转入逆变状态，把电池组中的电力转换为220v交流电，持续供电，同时ups不间断电源发出警报声，提示电力中断。

本实施案例中，还包括加热装置2，满足冬节严寒的低温需求，对管道进行加热，以使管道能够适应不同的温度需求。

本实施案例中，所述加氢机设有压力传感器，用于监测气压并反馈至操作动力间进行辅助控制。所述压力传感器与氢气质量流量计配合，用于计量收费。

本实施案例中，所述氢气增压间包括一级加氢管道和二级加氢管道，用于连接加氢机；

所述一级加氢管道和二级加氢管道并联，且均设有单向止回阀；

所述二级加氢管道上还设有加压装置和冷却装置，所述冷却装置用于冷却加压的高温氢气。例如，本申请实施例中，对进入70mpa加氢机的高压氢气进行预冷。

站外长管拖车供氢压力约5～20mpa，卸气系统9将氢气从长管内卸载，卸气通道有两组：一组由卸气系统9直接将长管氢气送入加氢机；第二组由卸气系统9将长管氢气经过增压后提供给加氢机；直到汽车储氢瓶加满氢气。汽车储氢瓶压力低于设定值时，自动启动压缩机补压。

氢气分两级顺序进入加氢机：

第一级加氢，由卸气系统9直接将长管拖车氢气经回路送入加氢机，直至车载储氢瓶压力和长管拖车压力平衡，自动启动第二级加氢；

第二级加氢，液驱压缩机10启动，将长管拖车内的氢气增压后经回路送入加氢机。

分级式加氢，充分利用长管内的氢气势能，灵活加压，适应35mpa和70mpa的加氢需求。

本实施案例中，所述加压装置为液驱增压装置，所述操作动力间设有与液驱增压装置配合的液压站5。采用液驱氢气双级压缩机对氢气进行增压；液压驱动氢气压缩机和隔膜压缩机相比特点显著：

1.气液隔离设计，免润滑结构保证了气体的洁净；

2.运动部件少，可快换组合密封设计，活塞寿命长，并且能够快速在线更换密封；

3.适用于重载连续运行；

4.能够频繁启动，可以随时启停；

5.材料及密封适合高压氢气环境使用，符合atex,ce；

6.高度集成化，最大化的节约了空间。

本实施案例中，还包括安全报警系统，分别位于操作动力间、氢气增压间和加氢机；

所述安全报警系统包括防爆照明灯、氢气浓度报警器、火焰报警探测器、排风风机和消防灭火器。

其中所述控制系统分别与防爆配电柜4、加热装置2、压力传感器、温度变送器、液驱增压装置和安全报警系统连接。控制系统采用高可靠的集散式控制系统（dcs系统），包括设备自控系统、安全监控系统、加氢机控制系统，可实现对整个加氢站的集中监视、管理和自动控制，确保系统安全、可靠、稳定的运行。控制系统具备流程控制、仪表数据采集和状态监测等功能，根据设定的程序实现整个工艺流程的自动化控制，具备自诊断和防误操作保护功能。

各种自动控制阀的顺序控制；加氢压力顺序控制；增压系统的高压、低压报警和超限停机；液压站5的油压过高、过低、油温过高报警；冷却系统7的温度压力或流量报警；氢气浓度和事故排风风机的联锁控制。

控制器为硬件热备冗余，cpu模块、电源模块和通信接口都采用冗余配置，冗余功能实现不需要通过编程或软件设置方式，主备cpu之间能够无扰动自动切换，即使出现故障也可保证设备在有效控制下实现不间断运行。

本具体实施方式的实施例均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。