一种氢气加注站用顺序控制装置的制作方法

1.本实用新型涉及氢气加注技术领域，具体涉及一种氢气加注站用顺序控制装置。


背景技术：

2.当前，随着氢燃料电池技术及燃料电池汽车的飞速发展，国内外加氢站普遍采用35mpa、70mpa两种压力的气态氢气进行加注。为了实现燃料电池汽车氢燃料的快速充装，加氢站上采用多级压力控制加注流程，其中以三级压力控制最为广泛，具体为将加氢站上的压缩氢气以低、中、高三种压力等级存储于储罐中，三种压力的储罐汇聚于加氢机进口。当需要加注氢气时，通过选取不同压力储罐与加氢机的连接顺序实现。
3.随着燃料电池车气瓶内压力的升高，三种压力的储罐由低到高依次接通加氢机，且同一时间仅有一种压力的储罐处于联通状态。采用这种加注工艺的好处是可以保证加注系统气源与被加注对象间的压差一直处于合理的范围内，在加注初期及末期压差不会过大和过小，使加注流量更可控，保证氢气安全且快速的充装。
4.采用三级加注压力控制需要每一路加氢枪配备至少三只气动球阀及单向阀等。对于双枪加氢机，若将这些部件安装于加氢机内则需要至少三条高压管路进入加氢机，增加加氢站的安装管路数量，提高了建设成本；且由于这些管阀件占用大量的内部空间，也造成加氢机较庞大笨重。因此，许多厂商将这些顺序控制气动阀组安装在加氢机外部靠近储罐的位置，但这种布置方式就造成加氢站是上大量工艺管阀件及电缆外露且缺乏足够的外壳保护，占用大量加氢站设备用地，增加整站建设的安装工作量。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本实用新型提供了一种氢气加注站用顺序控制装置，将氢气三级加注工艺所需的主要工艺执行元件集成为单个整体设备，占地面积小，减小了整站建设的安装工作量。
6.本实用新型采用以下具体技术方案：
7.一种氢气加注站用顺序控制装置，包括柜体、氢气加注管路、低压直充管路以及防爆电气接线箱；
8.所述氢气加注管路固定安装于所述柜体内，并包括第一储罐充装管路、第二储罐充装管路、第一氢气加注管路、第二氢气加注管路以及压缩机直充管路；
9.所述第一储罐充装管路的一端为用于连接第一压缩机的第一压缩机接口，另一端为用于连接第一储罐的进气口的第一储罐进气接口；
10.所述第二储罐充装管路的一端为用于连接第二压缩机的第二压缩机接口，另一端为用于连接第二储罐的进气口的第二储罐进气接口；
11.所述第一氢气加注管路的一端为用于连接所述第一储罐的出气口的第一储罐出气接口，另一端为用于连接第一加氢机的第一加氢机接口和用于连接第二加氢机的第二加氢机接口；
12.所述第二氢气加注管路的一端为用于连接所述第二储罐的出气口的第二储罐出气接口，另一端与所述第一加氢机接口和所述第二加氢机接口连接；
13.所述压缩机直充管路连接于所述第一储罐充装管路与所述第一氢气加注管路之间，并在所述第一储罐充装管路与所述第一氢气加注管路之间安装有压缩机直充气动球阀和单向阀；
14.所述低压直充管路固定安装于所述柜体内，并且一端为用于连接卸气柱槽车的槽车接口，另一端与所述第一加氢机接口和所述第二加氢机接口并联；
15.所述防爆电气接线箱固定安装于所述柜体内，并与所述压缩机直充气动球阀相连接。
16.更进一步地，在所述第一储罐充装管路中依次安装有单向阀、储罐充装管路气动球阀、压力表、压力传感器以及针阀。
17.更进一步地，在所述第二储罐充装管路中依次安装有单向阀、储罐充装管路气动球阀、压力表、压力传感器以及针阀。
18.更进一步地，在所述第一储罐出气接口与所述第一加氢机接口之间的所述第一氢气加注管路中依次安装有针阀和顺序控制阀组；
19.在所述第一储罐出气接口与所述第二加氢机接口之间的所述第一氢气加注管路中依次安装有针阀和顺序控制阀组；
20.在所述第二储罐出气接口与所述第一加氢机接口之间的所述第二氢气加注管路中依次安装有针阀和顺序控制阀组；
21.在所述第二储罐出气接口与所述第二加氢机接口之间的所述第二氢气加注管路中依次安装有针阀和顺序控制阀组
22.更进一步地，在所述槽车接口和所述第一加氢机接口之间的第一低压直充支路中、以及在所述槽车接口与所述第二加氢机接口之间的第二低压直充支路中均安装有顺序控制阀组。
23.更进一步地，还包括氮气置换管路；
24.所述氮气置换管路的一端为安装于所述柜体的氮气置换接口，另一端通过置换吹扫阀组分别与所述第一储罐充装管路、所述第二储罐充装管路、所述第一氢气加注管路、以及所述第二氢气加注管路连通。
25.更进一步地，还包括放空管路；
26.所述放空管路的一端为安装于所述柜体的放空口，另一端分别通过放空阀组与所述第一储罐充装管路和所述第二储罐充装管路连通。
27.更进一步地，顺序控制阀组包括顺序控制气动球阀和单向阀；
28.置换吹扫阀组包括手动调节针阀和单向阀；
29.放空阀组为手动针阀。
30.更进一步地，还包括用于控制压缩机直充气动球阀、储罐充装管路气动球阀、以及顺序控制气动球阀的气动管路，所述气动管路具有设置在所述柜体的氮气进口。
31.更进一步地，所述柜体包括金属外壳、活动安装于所述金属外壳的柜门、安装于所述金属外壳顶部的吊环以及安装于所述金属外壳内部的支撑框架；
32.所述氢气加注管路、所述低压直充管路以及所述防爆电气接线箱均安装于所述支
撑框架。
33.有益效果：
34.本实用新型的氢气加注站用顺序控制装置在柜体内集成有氢气加注管路、低压直充管路以及防爆电气接线箱，氢气加注管路包括用于连接储罐和压缩机的储罐充装管路、采用储罐加注氢气的氢气加注管路以及压缩机直充管路，低压直充管路能够将卸气柱槽车的氢气直接加注到用气设备；因此，上述顺序控制装置将氢气三级加注工艺所需的主要工艺执行元件集成为单个整体设备，不仅占地面积小，而且减小了整站建设的安装工作量，能够满足两路加氢机同时工作的三级加注压力控制需求，同时也可满足最多两台压缩机向两组不同压力储罐充装的顺序控制需求，通过柜体能够保护零部件。
附图说明
35.图1为本实用新型的顺序控制装置的整体结构示意图；
36.图2为图1中顺序控制装置的a向结构示意图；
37.图3为图1中顺序控制装置的内部结构示意图；
38.图4为图1中顺序控制装置的原理示意图。
39.其中：1
‑
柜体；2
‑
第一储罐充装管路；3
‑
第二储罐充装管路；4
‑
第一氢气加注管路；5
‑
第二氢气加注管路；6
‑
压缩机直充管路；7
‑
第一压缩机接口；8
‑
第一储罐进气接口；9
‑
第二压缩机接口；10
‑
第二储罐进气接口；11
‑
第一储罐出气接口；12
‑
第一加氢机接口；13
‑
第二加氢机接口；14
‑
第二储罐出气接口；15
‑
压缩机直充气动球阀；16
‑
单向阀；17
‑
槽车接口；18
‑
防爆电气接线箱；19
‑
储罐充装管路气动球阀；20
‑
压力表；21
‑
压力传感器；22
‑
针阀；23
‑
第一低压直充支路；24
‑
第二低压直充支路；25
‑
氮气置换管路；26
‑
氮气置换接口；27
‑
放空管路；28
‑
放空口；29
‑
顺序控制气动球阀；30
‑
手动调节针阀；31
‑
手动针阀；32
‑
气动管路；33
‑
氮气进口；34
‑
金属外壳；35
‑
柜门；36
‑
吊环；37
‑
支撑框架。
具体实施方式
40.下面结合附图并举实施例，对本实用新型进行详细描述。
41.本实用新型提供了一种氢气加注站用顺序控制装置，如图1中示出了顺序控制装置的外部立体结构示意图，图2中示出了图1中顺序控制装置在a向的结构示意图，图3中示出了顺序控制装置的内部结构示意图，图4为顺序控制装置的原理示意图，顺序控制装置适用于35mpa/70mpa氢燃料电池车氢气加注站，顺序控制装置包括柜体1、氢气加注管路、低压直充管路以及防爆电气接线箱18；
42.如图1和图3结构所示，柜体1包括金属外壳34、活动安装于金属外壳34的柜门35、安装于金属外壳34顶部的吊环36以及安装于金属外壳34内部的支撑框架37；氢气加注管路、低压直充管路以及防爆电气接线箱18均安装于支撑框架37；如图2结构所示，为了提供较好的通风换气效果，柜体1的金属外壳34上可以设置有用于通风的百叶窗结构；同时，为了方便查看管路压力，如还可以在金属外壳34上设置有压力表20盘显示口，并将压力表20对应安装于压力表20盘显示口处；如图1结构所示，在金属外壳34的正面设置有第一压缩机接口7、第二压缩机接口9、放空管路27接口、第一加氢机接口12以及第二加氢机接口13；如图1结构所示，在金属外壳34的背面设置有氮气置换接口26、第一储罐出气接口11、第二储
罐出气接口14、第一储罐进气接口8、第二储罐进气接口10以及槽车接口17；外壳顶部固定有四个吊环36，通过吊环36方便整体移动或固定；金属外壳34两侧分别设置有四扇柜门35，便于安装或检修；金属外壳34可以整体进行钝化处理，使得安全且外形美观；
43.如图4所示，氢气加注管路固定安装于柜体1内，并包括第一储罐充装管路2、第二储罐充装管路3、第一氢气加注管路4、第二氢气加注管路5以及压缩机直充管路6；
44.第一储罐充装管路2的一端为用于连接第一压缩机的第一压缩机接口7，另一端为用于连接第一储罐的进气口的第一储罐进气接口8；在第一储罐充装管路2中依次安装有单向阀16、储罐充装管路气动球阀19、压力表20、压力传感器21以及针阀22；
45.第二储罐充装管路3的一端为用于连接第二压缩机的第二压缩机接口9，另一端为用于连接第二储罐的进气口的第二储罐进气接口10；在第二储罐充装管路3中依次安装有单向阀16、储罐充装管路气动球阀19、压力表20、压力传感器21以及针阀22；
46.通过第一储罐充装管路2和第二储罐充装管路3将经过压缩机压缩的氢气输送到两个储罐入口，单向阀16用于控制储罐充装管路内氢气的流动方向，储罐充装管路气动球阀19可实现管路自动控制，压力表20和压力传感器21用于检测并输出压缩机出口的压力信息，储罐进出口的针阀22用于手动控制储罐进出口的通断；
47.第一氢气加注管路4的一端为用于连接第一储罐的出气口的第一储罐出气接口11，另一端为用于连接第一加氢机的第一加氢机接口12和用于连接第二加氢机的第二加氢机接口13；在第一储罐出气接口11与第一加氢机接口12之间的第一氢气加注管路4中依次安装有针阀22和顺序控制阀组；在第一储罐出气接口11与第二加氢机接口13之间的第一氢气加注管路4中依次安装有针阀22和顺序控制阀组；第一氢气加注管路4可以包括并联的两个第一氢气加注支管路(图中未示出)，其中一个第一氢气加注支管路连接在第一储罐出气接口11与第一加氢机接口12之间，另一个第一氢气加注支管路连接在第一储罐出气接口11与第二加氢机接口13之间，两个第一氢气加注支管路可以共用同一个针阀22；
48.第二氢气加注管路5的一端为用于连接第二储罐的出气口的第二储罐出气接口14，另一端与第一加氢机接口12和第二加氢机接口13连接；在第二储罐出气接口14与第一加氢机接口12之间的第二氢气加注管路5中依次安装有针阀22和顺序控制阀组；在第二储罐出气接口14与第二加氢机接口13之间的第二氢气加注管路5中依次安装有针阀22和顺序控制阀组；第二氢气加注管路5可以包括并联的两个第二氢气加注支管路(图中未示出)，其中一个第二氢气加注支管路连接在第二储罐出气接口14与第一加氢机接口12之间，另一个第二氢气加注支管路连接在第二储罐出气接口14与第二加氢机接口13之间，两个第二氢气加注支管路可以共用同一个针阀22；
49.压缩机直充管路6连接于第一储罐充装管路2与第一氢气加注管路4之间，并在第一储罐充装管路2与第一氢气加注管路4之间安装有压缩机直充气动球阀15和单向阀16；由于在第一储罐充装管路2与第一氢气加注管路4之间连接有压缩机直充管路6，在关闭储罐进出口处的针阀22后，打开压缩机直充气动球阀15，高压氢气可跳过储罐实现压缩机对加氢机的直接加注功能；
50.低压直充管路固定安装于柜体1内，并且一端为用于连接卸气柱槽车的槽车接口17，另一端与第一加氢机接口12和第二加氢机接口13并联；在槽车接口17和第一加氢机接口12之间的第一低压直充支路23中安装有顺序控制阀组，并且在槽车接口17与第二加氢机
接口13之间的第二低压直充支路24中均安装有顺序控制阀组；卸气柱槽车用于连接长管拖车，低压直充管路为氢气加注的低压级管路，长管拖车中的低压氢气通过卸气柱槽车进入槽车接口17，并通过低压直充管路输送到加氢机；低压直充管路为顺序控制装置的低压管路，与上述氢气加注管路共同组成顺序控制装置的三级加注管路；
51.防爆电气接线箱18固定安装于柜体1内，并与压缩机直充气动球阀15相连接；由于整体装置处于涉氢环境，所有电器元件需经过防爆处理，所有电器元件引出线于防爆电气接线箱18内汇聚为一整条电缆后引出顺序控制装置。
52.上述氢气加注站用顺序控制装置在柜体1内集成有氢气加注管路、低压直充管路以及防爆电气接线箱18，采用柜体1对各管路的零部件以及防爆电气接线箱18进行保护；氢气加注管路包括用于连接两个储罐和两个压缩机的储罐充装管路、将两个储罐中的氢气通过两个加氢机进行氢气加注的氢气加注管路以及将压缩机出口直接连接两个加氢机的压缩机直充管路6；低压直充管路能够将卸气柱槽车的氢气直接加注到用气设备；因此，上述顺序控制装置将氢气三级加注工艺所需的主要工艺执行元件集成为单个整体设备，不仅占地面积小，而且减小了整站建设的安装工作量，能够满足两路加氢机同时工作的三级加注压力控制需求，同时也可满足最多两台压缩机向两组不同压力储罐充装的顺序控制需求，通过柜体1能够保护零部件。
53.如图4所示，上述顺序控制装置还包括氮气置换管路25；氮气置换管路25的一端为安装于柜体1的氮气置换接口26，另一端通过置换吹扫阀组分别与第一储罐充装管路2、第二储罐充装管路3、第一氢气加注管路4、以及第二氢气加注管路5连通。氮气置换管路25可以通过并联的氮气置换支管路分别与第一储罐充装管路2、第二储罐充装管路3、第一氢气加注管路4、以及第二氢气加注管路5连通。氮气置换管路25用于对氢气加注管路进行氮气吹扫，通过氮气置换吹扫有利于保证氢气纯度，避免由于氢气不纯导致危险情况发生。
54.如图4所示，上述顺序控制装置还包括放空管路27；放空管路27的一端为安装于柜体1的放空口28，另一端分别通过放空阀组与第一储罐充装管路2和第二储罐充装管路3连通；放空管路27用于对氢气加注管路进行放空，通过放空阀组可控制手动排空，同时配合氮气置换管路25，对氢气加注管路吹扫时排空吹扫气；在顺序控制装置内部管路需要检修时，放空内部高压氢气。
55.在上述各种实施例中，如图4所示，顺序控制阀组包括顺序控制气动球阀29和单向阀16；置换吹扫阀组包括手动调节针阀30和单向阀16；放空阀组为手动针阀31；上述顺序控制装置还包括用于控制压缩机直充气动球阀15、储罐充装管路气动球阀19、以及顺序控制气动球阀29的气动管路32，气动管路32具有设置在柜体1的氮气进口33，气动管路32用于为各气动球阀提供驱动气体。
56.采用上述结构的顺序控制装置，通过不同管路阀件的相互作用，使顺序控制装置具有三级加注压力控制的功能；氢气加注管路为主管路，并且构成双路加注系统，在保证性能稳定的同时，可控制两台压缩机同时压缩，加大氢气排量；顺序控制装置可控制的外部设备还包括两组不同压力等级的氢气储罐以及两台加氢机；氢气加注管路的控制可分为三部分：压缩机到储罐、储罐到加氢机、压缩机到加氢机。根据储罐压力级别可以分为高压储罐和中压储罐。高、中压储罐中的氢气通过针阀22、顺序控制阀组输送到加氢机，完成加氢机高、中压力氢气的常规加注。
57.综上所述，以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。