一种高压管束车向卸气柱卸气的联合控制方法和系统与流程

1.本发明涉及卸氢控制技术领域，尤其涉及一种高压管束车向卸气柱卸气的联合控制方法和系统。


背景技术：

2.随着氢能燃料电池的应用推广，越来越多的汽车采用氢能燃料电池，加氢站成为普及氢能燃料的重要基础设施。
3.目前的加氢站基本采用氢气管束车作为氢气运输工具，氢气管束车将氢气自氢气生产厂运输至加氢站，利用卸气柱将管束车内的氢气输送到加氢站的储存管束中。通常氢气管束车的管束气压在20mpa左右，而氢气管束车的软管与卸氢柱的连接处难以承受如此高压，需将氢气管束车输出的气体压力适当减小后通入卸气柱，卸气柱将较小压力的气体增压后输入储存管束。
4.目前的卸氢操作需较多人力操作，例如管线的连接、异常问题处理、卸氢启停操作等，出现异常后难以同步操作氢气管束车和卸气柱，存在一定的安全隐患。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提出一种高压管束车向卸气柱卸气的联合控制方法，高压管束车与卸气柱建立通信连接，实现两者的联合控制，实现自动化卸氢操作，高压管束车和卸气柱能同步应对卸氢异常，提高卸氢操作的安全性。
6.本发明的目的在于提出一种高压管束车向卸气柱卸气的联合控制系统，在卸氢过程中实现对高压管束车和卸气柱的联合控制，实现自动化卸氢和提高卸氢安全性。
7.为达此目的，本发明采用以下技术方案：一种高压管束车向卸气柱卸气的联合控制方法，包括以下步骤：所述高压管束车的第一控制器与卸气柱的第二控制器建立通信连接；当高压管束车的卸气管与所述卸气柱的氢气进管相连接后，所述第一控制器和第二控制器被触发生成氢气质量检测信号；所述第一控制器根据氢气质量检测信号控制所述高压管束内的氢气通过卸气管进入氢气进管；所述第二控制器根据氢气质量检测信号控制自氢气进管通入的氢气送入光腔衰荡仪进行检测，并生成检测结果，当第二控制器判断检测结果为氢气质量合格时，生成准备卸气信号，并将所述准备卸气信号发送至第一控制器，若第二控制器判断检测结果为氢气质量不合格则发出报警；所述第二控制器生成准备卸气信号后，控制卸气柱的吹扫系统对卸气柱内管路进行吹扫，吹扫完成后，所述第二控制器生成卸气信号，并将卸气信号发送至第一控制器；所述第一控制器根据卸气信号控制所述高压管束内的氢气通过卸气管进入氢气进管，所述第二控制器根据卸气信号启动卸气柱内的压缩机和打开氢气进管的进氢阀门，将自氢气进管通入的氢气进行压缩后输入储存罐；
所述第一控制器实时监控所述高压管束内的气压和所述卸气管内的气压，当所述高压管束内的气压和所述卸气管内的气压相等时，生成卸气完毕信号，并将所述卸气完毕信号发送至第二控制器；所述第二控制器根据所述卸气完毕信号控制所述压缩机停止和控制所述进氢阀门关闭。
8.进一步的，所述第一控制器预存有气压安全阈值和气压可调整阈值；当所述高压管束内的气压和所述卸气管内的气压中的任一气压超出气压安全阈值且位于气压可调整阈值时，所述第一控制器将气压异常信号发送至所述第二控制器；所述第二控制器根据所述气压异常信号控制所述氢气进管与放空管道相连通泄去超压的压力。
9.进一步的，当所述高压管束内的气压和所述卸气管内的气压中的任一气压超出气压可调整阈值时，所述第一控制器控制所述高压管束停止卸气，并生成停止卸气信号发送至所述第二控制器；所述第二控制器根据所述停止卸气信号控制所述压缩机停机和控制所述氢气进管上的紧急截止阀关闭，之后控制所述进氢阀门关闭。
10.进一步的，所述吹扫系统包括氮气吹扫系统和氢气吹扫系统，所述第二控制器控制所述氮气吹扫系统完成管路吹扫后氢气吹扫系统进行管路吹扫；所述氮气吹扫系统完成管路吹扫后，所述第二控制器将氢气吹扫指令发送至第一控制器，所述第一控制器控制所述高压管束将氢气通入氢气进管，所述氢气吹扫系统利用所述氢气进管通入的氢气对管路进行吹扫；氢气吹扫结束时，所述第二控制器生成吹扫结束信号并发送至第一控制器，所述第一控制器根据所述吹扫结束信号控制高压管束停止氢气输出。
11.进一步的，所述卸气柱的壳体内和所述高压管束车体内均设置有氢气浓度传感器；在卸气过程中，所述氢气浓度传感器实时检测氢气浓度并将氢气浓度发送至所述第一控制器或第二控制器，所述第一控制器和所述第二控制器均预存有氢气浓度安全阈值；当所述第一控制器判断接收到的氢气浓度大于氢气浓度安全阈值时，生成氢气泄露信号，所述第一控制器控制所述高压管束停止氢气输出，并将第一氢气泄露信号发送至所述第二控制器；所述第二控制器根据所述第一氢气泄露信号，控制所述压缩机停机和控制所述氢气进管上的紧急截止阀关闭，之后控制所述进氢阀门关闭；当所述第二控制器判断接收到的氢气浓度大于氢气浓度安全阈值时，生成第二氢气泄露信号并将第二氢气泄露信号发送至所述第一控制器，所述第一控制器根据第二氢气泄露信号控制所述高压管束停止氢气输出，并将生成停止卸气信号发送至第二控制器；所述第二控制器根据停止卸气信号控制所述压缩机停机和控制所述氢气进管上的紧急截止阀关闭，之后控制所述进氢阀门关闭。
12.一种高压管束车向卸气柱卸气的联合控制系统，包括第一控制器、高压管束、卸气管、卸气阀、第二控制器、氢气进管、进氢阀门、吹扫系统和压缩机，所述第一控制器和所述第二控制器建立通信连接，所述卸气管与所述高压管束相连通，所述进氢阀门设于所述氢气进管，所述氢气进管与所述压缩机相连通；
所述卸气管和所述氢气进管分别设有相匹配的触发模块，两所述触发模块相匹配用于触发所述第一控制器和所述第二控制器生成准备卸气信号；所述第二控制器用于在生成准备卸气信号后，控制卸气柱的吹扫系统对卸气柱内管路进行吹扫，吹扫完成后，所述第二控制器生成卸气信号，并将卸气信号发送至第一控制器；所述第一控制器根据卸气信号控制所述高压管束内的氢气通过卸气管进入氢气进管，所述第二控制器根据卸气信号启动卸气柱内的压缩机和打开氢气进管的进氢阀门，将自氢气进管通入的氢气进行压缩后输入储存罐；所述第一控制器设有气压监测模块，所述气压检测模块用于实时监控所述高压管束内的气压和所述卸气管内的气压；所述第一控制器还用于在所述高压管束内的气压和所述卸气管内的气压相等时，生成卸气完毕信号，并将所述卸气完毕信号发送至第二控制器；所述第二控制器设有卸气停止模块，所述卸气停止模块用于根据所述卸气完毕信号控制所述压缩机停止和控制所述进氢阀门关闭。
13.进一步的，所述第一控制器还设有存储模块，用于存储气压安全阈值和气压可调整阈值；所述第一控制器还设有比较模块，所述比较模块用于将气压监测模块所得的所述高压管束内的气压或所述卸气管内的气压与气压安全阈值和气压可调整阈值进行比较，当所述高压管束内的气压和所述卸气管内的气压中的任一气压超出气压安全阈值且位于气压可调整阈值时，所述第一控制器将气压异常信号发送至所述第二控制器；所述第二控制器设有泄压模块，所述泄压模块用于根据所述气压异常信号控制所述氢气进管与放空管道相连通泄去超压的压力。
14.进一步的，所述比较模块得出所述高压管束内的气压和所述卸气管内的气压中的任一气压超出气压可调整阈值时，所述第一控制器控制所述高压管束停止卸气，并生成停止卸气信号发送至所述第二控制器；所述卸气停止模块根据所述停止卸气信号控制所述压缩机停机和控制所述氢气进管上的紧急截止阀关闭，之后控制所述进氢阀门关闭。
15.进一步的，所述吹扫系统包括氮气吹扫系统和氢气吹扫系统，所述第二控制器还设有吹扫控制模块，所述吹扫控制模块用于控制所述氮气吹扫系统完成管路吹扫后氢气吹扫系统进行管路吹扫；所述氮气吹扫系统完成管路吹扫后，所述吹扫控制模块生成氢气吹扫指令，所述第二控制器将氢气吹扫指令发送至第一控制器，所述第一控制器控制所述高压管束将氢气通入氢气进管，所述氢气吹扫系统利用所述氢气进管通入的氢气对管路进行吹扫；氢气吹扫结束时，所述第二控制器的吹扫控制模块生成吹扫结束信号并发送至第一控制器，所述第一控制器根据所述吹扫结束信号控制高压管束停止氢气输出。
16.进一步的，高压管束车向卸气柱卸气的联合控制系统，还包括氢气浓度传感器，所述氢气浓度传感器用于实时检测所述卸气柱的壳体内和所述高压管束车体内的氢气浓度，并将氢气浓度发送至所述第一控制器或所述第二控制器；所述第一控制器和所述第二控制器均设有氢气浓度判断模块，所述氢气浓度判断模块预存有氢气安全浓度阈值，所述氢气浓度判断模块用于判断所述氢气浓度传感器检测
的氢气浓度是否大于氢气安全浓度阈值，若大于氢气安全浓度阈值则生成氢气泄露信号；所述第一控制器根据氢气泄露信号控制所述高压管束停止氢气输出，所述第二控制器的卸气停止模块根据所述第一氢气泄露信号，控制所述压缩机停机和控制所述氢气进管上的紧急截止阀关闭，之后控制所述进氢阀门关闭。
17.本发明实施例的有益效果为：本发明实施例的方法中，进行卸氢操作时，首先确保第一控制器和第二控制器建立通信连接，以高压管束车的卸气管与卸气柱的氢气进管相连接触发卸氢准备动作，该卸气管和氢气进管的连接需人工操作，而之后的卸氢准备、卸氢动作以及卸氢结束动作均在第一控制器和第二控制器的控制下自动完成，节省人力。
18.本发明实施例的联合控制系统将高压管束车的控制器与卸气柱的控制器通信连接，实现在卸气过程中的联合控制，不仅能节约人力还能提高卸气安全性。
附图说明
19.图1是本发明一个实施例的高压管束车向卸气柱卸气的联合控制方法的第一控制器与第二控制器的交互图；图2是气压超出气压安全阈值且位于气压可调整阈值时第一控制器与第二控制器的交互图；图3是气压超出气压可调整阈值时第一控制器与第二控制器的交互图；图4是本发明一个实施例的高压管束车向卸气柱卸气的联合控制系统的结构示意图。
具体实施方式
20.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
21.在本发明的描述中，需要理解的是，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征，用于区别描述特征，无顺序之分，无轻重之分。
22.在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
23.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
24.下面结合图1，描述本发明实施例的一种高压管束车向卸气柱卸气的联合控制方法和系统。
25.参照图1，本发明实施例的一种高压管束车向卸气柱卸气的联合控制方法，包括以下步骤：高压管束车的第一控制器与卸气柱的第二控制器建立通信连接，当高压管束车的卸气管与卸气柱的氢气进管相连接后，第一控制器和第二控制器被触发生成氢气质量检测
信号；所述第一控制器根据氢气质量检测信号控制所述高压管束内的氢气通过卸气管进入氢气进管；所述第二控制器根据氢气质量检测信号控制自氢气进管通入的氢气送入光腔衰荡仪进行检测，并生成检测结果，当第二控制器判断检测结果为氢气质量合格时，生成准备卸气信号，并将所述准备卸气信号发送至第一控制器，若第二控制器判断检测结果为氢气质量不合格则发出报警；第二控制器生成准备卸气信号后，控制卸气柱的吹扫系统对卸气柱内管路进行吹扫，吹扫完成后，第二控制器生成卸气信号，并将卸气信号发送至第一控制器；第一控制器根据卸气信号控制高压管束内的氢气通过卸气管进入氢气进管，第二控制器根据卸气信号启动卸气柱内的压缩机和打开氢气进管的进氢阀门，将自氢气进管通入的氢气进行压缩后输入储存罐；第一控制器实时监控高压管束内的气压和卸气管内的气压，当高压管束内的气压和卸气管内的气压相等时，生成卸气完毕信号，并将卸气完毕信号发送至第二控制器；第二控制器根据卸气完毕信号控制压缩机停止和控制进氢阀门关闭。
26.本发明实施例的方法中，进行卸氢操作时，首先确保第一控制器和第二控制器建立通信连接，以高压管束车的卸气管与卸气柱的氢气进管相连接触发卸氢准备动作，该卸气管和氢气进管的连接需人工操作，而之后的卸氢准备、卸氢动作以及卸氢结束动作均在第一控制器和第二控制器的控制下自动完成，节省人力。
27.具体的，高压管束当卸气完成后，高压管束中的残留氢气通过放空管排出，该残留氢气排出动作由第一控制器控制换气机完成。吹扫系统也连接有放空管，吹扫产生的废气由放空管排出。
28.第一控制器和第二控制器采用有线或无线方式通信连接，两者需要进行密码匹配才能实现通信。
29.优选的，在一些实施例中，本发明的的方法还包括远程控制端，第一控制器和第二控制器均与远程控制端通信连接。远程控制端可向第一控制器和第二控制器下达卸氢指令或停止卸氢指令，第一控制器和第二控制器根据接收到的指令控制各部件进行卸氢操作或停止卸氢操作。第一控制器和第二控制器将各部件的状态和动作同步上传至远程控制端。
30.为了保证卸气的持续性，进一步的，第一控制器预存有气压安全阈值和气压可调整阈值；当高压管束内的气压和卸气管内的气压中的任一气压超出气压安全阈值且位于气压可调整阈值时，第一控制器将气压异常信号发送至第二控制器；第二控制器根据气压异常信号控制氢气进管与放空管道相连通泄去超压的压力。
31.通过设计气压可调整阈值，允许卸气操作过程中一定的压力波动范围，有利于卸氢操作顺利进行和提高卸氢速度。需要说明的是，当高压管束内的气压过高的情况较少，可能在卸气的初期由于外界环境温度较高可能出现高压管束内气压过高的现象，此时可通过调整高压管束与卸气管之间的卸气阀的卸气提高卸气速度进行调整，还可通过在高压管束外设置温度调节装置，通过温度调节装置降低高压管束内的温度来降低压力，在一些实施方式中，同时以提高卸气速度和降低高压管束内温度降低高压管束内的压力。
32.为了保证卸气安全性，当高压管束内的气压和卸气管内的气压中的任一气压超出
气压可调整阈值时，第一控制器控制高压管束停止卸气，并生成停止卸气信号发送至第二控制器；第二控制器根据停止卸气信号控制压缩机停机和控制氢气进管上的紧急截止阀关闭，之后控制进氢阀门关闭。当气压超出气压可调整阈值说明气压难以短时间调整至气压安全阈值，也说明卸气环境或设备存在故障，需紧急停止卸气以排查故障，保证足够的安全性。当停止卸气时，第一控制器或第二控制器均发出报警，以提示操作人员。
33.可选的，在一些实施方式中，氢气进管安装有气压计，在卸气过程中，气压计将气压信号实时发送至第二控制装置，当第一控制器判断气压超出气压安全阈值且位于气压可调整阈值时和判断气压超出气压可调整阈值时，第二控制器判断氢气进管内的压力是否超出预设范围，若超出预设范围则进行泄压操作或停止卸气操作，若未超出预设范围，则第二控制器发送继续卸气信号至第一控制器，卸气操作继续进行。如此，可规避第一控制器的误判。
34.具体的，本发明实施例的吹扫系统包括氮气吹扫系统和氢气吹扫系统，第二控制器控制氮气吹扫系统完成管路吹扫后氢气吹扫系统进行管路吹扫；氮气吹扫系统完成管路吹扫后，第二控制器将氢气吹扫指令发送至第一控制器，第一控制器控制高压管束将氢气通入氢气进管，氢气吹扫系统利用氢气进管通入的氢气对管路进行吹扫；氢气吹扫结束时，第二控制器生成吹扫结束信号并发送至第一控制器，第一控制器根据吹扫结束信号控制高压管束停止氢气输出。
35.本发明实施例的方法中采用高压管束内的氢气进行吹扫，加氢站无需另设吹扫用氢气储存设备，还能保证卸气柱通入储存罐氢气的一致性，能有利于稳定氢气质量。
36.为了进一步监控卸气的安全性，卸气柱的壳体内和高压管束车体内均设置有氢气浓度传感器；在卸气过程中，氢气浓度传感器实时检测氢气浓度并将氢气浓度发送至第一控制器或第二控制器，第一控制器和第二控制器均预存有氢气浓度安全阈值；当第一控制器判断接收到的氢气浓度大于氢气浓度安全阈值时，生成氢气泄露信号，第一控制器控制高压管束停止氢气输出，并将第一氢气泄露信号发送至第二控制器；第二控制器根据第一氢气泄露信号，控制压缩机停机和控制氢气进管上的紧急截止阀关闭，之后控制进氢阀门关闭；当第二控制器判断接收到的氢气浓度大于氢气浓度安全阈值时，生成第二氢气泄露信号并将第二氢气泄露信号发送至第一控制器，第一控制器根据第二氢气泄露信号控制高压管束停止氢气输出，并将生成停止卸气信号发送至第二控制器；第二控制器根据停止卸气信号控制压缩机停机和控制氢气进管上的紧急截止阀关闭，之后控制进氢阀门关闭。
37.当氢气浓度出现异常时，通过第一控制器和第二控制器联合控制高压管束车和卸气柱，能快速响应氢气浓度异常信号，进一步提高卸气安全性。当氢气浓度过大需停止卸气时，首先高压管束停止氢气输出，之后卸气柱的压缩机停机和紧急截止阀关闭，再然后进氢阀门关闭。需保证高压管束停止氢气输出在先，卸气柱动作在后，两者动作的时间间隔在0.5
‑
1s。
38.相应的，本发明实施例还提供一种高压管束车向卸气柱卸气的联合控制系统，包括第一控制器、高压管束、卸气管、卸气阀、第二控制器、氢气进管、进氢阀门、吹扫系统和压
缩机，第一控制器和第二控制器建立通信连接，卸气管与高压管束相连通，进氢阀门设于氢气进管，氢气进管与压缩机相连通；卸气管和氢气进管分别设有相匹配的触发模块，两触发模块相匹配用于触发第一控制器和第二控制器生成准备卸气信号；第二控制器用于在生成准备卸气信号后，控制卸气柱的吹扫系统对卸气柱内管路进行吹扫，吹扫完成后，第二控制器生成卸气信号，并将卸气信号发送至第一控制器；第一控制器根据卸气信号控制高压管束内的氢气通过卸气管进入氢气进管，第二控制器根据卸气信号启动卸气柱内的压缩机和打开氢气进管的进氢阀门，将自氢气进管通入的氢气进行压缩后输入储存罐；第一控制器设有气压监测模块，气压检测模块用于实时监控高压管束内的气压和卸气管内的气压；第一控制器还用于在高压管束内的气压和卸气管内的气压相等时，生成卸气完毕信号，并将卸气完毕信号发送至第二控制器；第二控制器设有卸气停止模块，卸气停止模块用于根据卸气完毕信号控制压缩机停止和控制进氢阀门关闭。
39.本发明实施例的联合控制系统将高压管束车的控制器与卸气柱的控制器通信连接，实现在卸气过程中的联合控制，不仅能节约人力还能提高卸气安全性。
40.具体的，卸气阀安装在高压管束与卸气管之间的管路上，卸气阀用于控制卸气速度，还能使卸气管内的气压低于高压管束内的气压。吹扫系统与氢气进管相连通，该连接点位于进气阀门与压缩机之间。进氢阀门设置在氢气进管靠近端口处，以控制氢气的通入。高压管束和卸气管内均安装有压力传感器，压力传感器用于将压力信号发送至第一控制器。
41.进一步的，第一控制器还设有存储模块，用于存储气压安全阈值和气压可调整阈值；第一控制器还设有比较模块，比较模块用于将气压监测模块所得的高压管束内的气压或卸气管内的气压与气压安全阈值和气压可调整阈值进行比较，当高压管束内的气压和卸气管内的气压中的任一气压超出气压安全阈值且位于气压可调整阈值时，第一控制器将气压异常信号发送至第二控制器；第二控制器设有泄压模块，泄压模块用于根据气压异常信号控制氢气进管与放空管道相连通泄去超压的压力。
42.氢气进管与放空管道之间的管路上设置有泄压阀，泄压阀与第二控制器电性连接，泄压模块用于控制泄压阀的通断，泄压阀安装于吹扫系统与氢气进管连接点与压缩机之间。
43.进一步的，比较模块得出高压管束内的气压和卸气管内的气压中的任一气压超出气压可调整阈值时，第一控制器控制高压管束停止卸气，并生成停止卸气信号发送至第二控制器；卸气停止模块根据停止卸气信号控制压缩机停机和控制氢气进管上的紧急截止阀关闭，之后控制进氢阀门关闭。
44.进一步的，吹扫系统包括氮气吹扫系统和氢气吹扫系统，第二控制器还设有吹扫控制模块，吹扫控制模块用于控制氮气吹扫系统完成管路吹扫后氢气吹扫系统进行管路吹扫；
氮气吹扫系统完成管路吹扫后，吹扫控制模块生成氢气吹扫指令，第二控制器将氢气吹扫指令发送至第一控制器，第一控制器控制高压管束将氢气通入氢气进管，氢气吹扫系统利用氢气进管通入的氢气对管路进行吹扫；氢气吹扫结束时，第二控制器的吹扫控制模块生成吹扫结束信号并发送至第一控制器，第一控制器根据吹扫结束信号控制高压管束停止氢气输出。
45.进一步的，高压管束车向卸气柱卸气的联合控制系统，还包括氢气浓度传感器，氢气浓度传感器用于实时检测卸气柱的壳体内和高压管束车体内的氢气浓度，并将氢气浓度发送至第一控制器或第二控制器；第一控制器和第二控制器均设有氢气浓度判断模块，氢气浓度判断模块预存有氢气安全浓度阈值，氢气浓度判断模块用于判断氢气浓度传感器检测的氢气浓度是否大于氢气安全浓度阈值，若大于氢气安全浓度阈值则生成氢气泄露信号；第一控制器根据氢气泄露信号控制高压管束停止氢气输出，第二控制器的卸气停止模块根据第一氢气泄露信号，控制压缩机停机和控制氢气进管上的紧急截止阀关闭，之后控制进氢阀门关闭。
46.根据本发明实施例的一种高压管束车向卸气柱卸气的联合控制方法和系统的其他构成等以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。
47.在本说明书的描述中，参考术语“实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
48.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。