一种氢气隔膜压缩机的油压限制系统及其控制方法与流程

1.本发明涉及氢气隔膜压缩机技术领域，具体而言，涉及一种氢气隔膜压缩机的油压限制系统及其控制方法。


背景技术：

2.加氢站属于新兴行业，目前，市场上加氢站氢气的主要运输方式为长管拖车运输(气态)，但是氢气作为分子量最小的气体，即使长管拖车压力很高，运输的氢气质量也比较小，这导致氢气的运输成本在氢气售卖成本中占了很大的比重。
3.另外，受限于隔膜压缩机的特性，氢气进口压力维持在5
‑
20mpa，长管拖车氢气只能从20mpa使用到约6mpa，还有很大比重氢气无法有效利用。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于克服背景技术中长管拖车有很大比重氢气无法得到有效利用的技术问题，从而提供一种氢气隔膜压缩机的油压限制系统及其控制方法。
5.为解决上述问题，本发明提供一种氢气隔膜压缩机的油压限制系统，注油管路，具有进油口、排油口、所述注油管路的一侧还设有补油口和回油口，
6.隔膜压缩机，包括依次连接的膜头油腔、中体和曲轴箱，所述曲轴箱内设有曲轴；
7.齿轮箱，所述齿轮箱内设有齿轮泵和溢流阀，所述齿轮泵的入口与所述曲轴箱的油池连通，出口与所述注油管路的回油口相连通，所述溢流阀的一端与所述齿轮泵的出油口相连通，另一端与所述曲轴箱的油池相连通；
8.补油管路，其一端与所述注油管路的补油口相连，另一端与所述膜头油腔相连，所述补油管路上设置依次设置有过滤器、第一止回阀、柱塞泵和第二止回阀，液压油经过所述柱塞泵增压后，经所述第二止回阀为所述膜头油腔补油；
9.润滑油路，所述润滑油路的一端与所述过滤器相连，另一端与所述曲轴相连；
10.油压限制管路，其一端与所述膜头油腔相连通，另一端与所述曲轴箱的油池相连通，所述油压限制管路与所述隔膜压缩机电性连接，以适于针对储氢罐的不同压力范围对应连通高低油压限制管路。
11.优选的，所述油压限制管路包括并联连接的高油压限制管路和低油压限制管路，所述高油压限制管路适于在储氢罐入口压力范围在5
‑
20mpa的条件下开启，所述低油压限制管路适于在储氢罐入口压力范围在1
‑
5mpa开启。
12.优选的，所述高油压限制管路包括依次连接的高压电磁阀、高油压限制器和第一压力变送器，所述高压电磁阀与所述隔膜压缩机电性连接，且所述高压电磁阀的油压设定范围为48
‑
50mpa。
13.优选的，所述低油压限制管路包括依次连接的低压电磁阀、低油压限制器和第二压力变送器，所述低压电磁阀与所述隔膜压缩机电性连接，且所述低压电磁阀的油压设定范围为5
‑
7mpa。
14.优选的，所述齿轮泵的出口与所述曲轴箱之间还连接有安全阀，所述安全阀的压力预设值不大于5.5mpa，以适于调节所述齿轮泵的压力。
15.优选的，所述曲轴箱的油池内还设有加热器，以适于在所述隔膜压缩机停止时加热液压油，使得所述隔膜压缩机的液压油保持一定的温度。
16.优选的，所述补油管路靠近所述膜头油腔处还设置第三止回阀。
17.优选的，所述齿轮泵由单独的电机驱动。
18.相对于现有技术，本发明所述的氢气隔膜压缩机的油压限制系统具有以下有益效果：
19.1、通过增加压缩机压缩级数，对应增加压缩机油压限制系统，可以使氢气长管拖车氢气用到1mpa左右，极大提高利用率，降低成本；
20.2、采用一台压缩机满足两台压缩机的效果，且增加tt车的氢气利用率。
21.本发明还提供了一种氢气隔膜压缩机油压限制系统的运行控制方法，所述控制方法具体包括：
22.s1：根据tt车储氢罐的压力范围，判断是否需要补油，
23.s2：若需要补油，根据储氢罐的压力范围联锁氢气隔膜压缩机，打开高油压限制管路或低油压限制管路；
24.s3：打开补油管路，启动齿轮箱，氢气隔膜压缩机开始进行补油、溢油，并实现对储氢罐氢气的压缩；若不需要补油，直接启动氢气隔膜压缩机；
25.s4：补油完成后，断开第一止回阀和第二止回阀，打开溢流阀和安全阀，进入氢气隔膜压缩机的预运行阶段；
26.s5：预运行完成后，电机达到正常转速后，关闭高压电磁阀和低压电磁阀，断开补油管路，压缩机进入工作状态。
27.优选的，在步骤s2中，所控根据储氢罐的压力范围联锁氢气隔膜压缩机，打开高油压限制管路或低油压限制管路，具体包括：
28.s
21
：当储氢罐入口压力范围在5
‑
20mpa时，所述高油压限制管路打开，所述低油压限制管路关闭，高压油路通畅把氢气压缩到45mpa瓶组储存；
29.s
22
：当储氢罐入口压力范围在1
‑
5mpa时，所述低油压限制管路打开，所述高油压限制管路关闭，低压油路通畅把氢气压缩到20mpa瓶组储存。
30.所述控制方法对于现有技术所具有的优势与上述氢气隔膜压缩机的油压限制系统相同，在此不再赘述。
附图说明
31.图1为本发明实施例中氢气隔膜压缩机的油压限制系统的流程示意图；
32.图2为本发明实施例中氢气隔膜压缩机的油压限制系统的控制系统结构示意图；
33.图3为本发明实施例中氢气隔膜压缩机的油压限制系统的控制方法所表示的流程示意图。
34.附图标记说明：
[0035]1‑
注油管路；2
‑
隔膜压缩机；21
‑
膜头油腔；22
‑
中体；23
‑
曲轴箱；231
‑
曲轴；232
‑
加热器；3
‑
齿轮箱；31
‑
齿轮泵；32
‑
溢流阀；4
‑
补油管路；41
‑
过滤器；42
‑
第一止回阀；43
‑
柱塞
泵；44
‑
第二止回阀；5
‑
润滑油路；6
‑
油压限制管路；61
‑
高油压限制管路；62
‑
低油压限制管路；611
‑
高压电磁阀；612
‑
高油压限制器；613
‑
第一压力变送器；62
‑
低油压限制管路；621
‑
低压电磁阀；622
‑
低油压限制器；623
‑
第二压力变送器；7
‑
安全阀；8
‑
第三止回阀。
具体实施方式
[0036]
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0037]
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
[0038]
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，例根据，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，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。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。
[0039]
请参考图1
‑
3，本发明实施例提供了一种氢气隔膜压缩机的油压限制系统，该油压限制系统包括注油管路1、隔膜压缩机2、齿轮箱3、补油管路4、润滑油路5和油压限制管路6，
[0040]
其中，请参考图1所示，在本发明的实施例当中，注油管路1具有进油口和排油口，注油管路1的一侧侧壁上还设有补油口和回油口，
[0041]
隔膜压缩机2包括依次连接的膜头油腔21、中体22和曲轴箱23，曲轴箱23内设有曲轴231。
[0042]
齿轮箱3，齿轮箱3内设有齿轮泵31和溢流阀32，齿轮泵31的入口与曲轴箱23的油池连通，出口与注油管路1的回油口相连通，溢流阀32的一端与齿轮泵31的出油口相连通，另一端与曲轴箱23的油池相连通；
[0043]
补油管路4，其一端与注油管路1的补油口相连，另一端与膜头油腔21相连，补油管路4上设置依次设置有过滤器41、第一止回阀42、柱塞泵43和第二止回阀44，液压油经过柱塞泵43增压后，经第二止回阀44为膜头油腔21补油；
[0044]
润滑油路5，润滑油路5的一端与过滤器41相连，另一端与曲轴231相连；
[0045]
油压限制管路6，其一端与膜头油腔21相连通，另一端与曲轴箱23的油池相连通，油压限制管路6与隔膜压缩机2电性连接，以适于针对储氢罐的不同压力范围对应连通高低油压限制管路。
[0046]
由此，受限于隔膜压缩机的特性，当氢气进口压力维持在5
‑
20mpa，长管拖车氢气只能从20mpa使用到约6mpa，还有很大比重氢气无法有效利用，通过增加压缩机压缩级数，对应增加压缩机油压限制系统，可以使氢气长管拖车氢气用到1mpa左右，极大提高利用率，降低成本。
[0047]
需要说明的是，隔膜压缩机由电动机驱动，通过v带轮转动曲轴，再经过连杆使油缸中的活塞作往复直线运动，推动油液，使膜片作往复振动，在吸排气阀的控制下，膜片每
振动一次，即完成一次吸、排气过程。膜压机工作时，油缸中少量油液通过活塞环与缸壁及环槽的间隙泄漏到曲轴箱中。为了补偿这部份油量，使膜片在压缩行程终了时能紧贴缸盖曲面，排净压缩介质，补偿油泵在膜压机的吸气行程中将油注入油缸，油量略多于泄漏量，多余油量在压缩行程终了时，通过控制油压的调压阀流回曲轴箱。
[0048]
具体地，请参考图1所示，在本发明的实施例当中，油压限制管路6包括并联连接的高油压限制管路61和低油压限制管路62，高油压限制管路61适于在储氢罐入口压力范围在5
‑
20mpa的条件下开启，低油压限制管路62适于在储氢罐入口压力范围在1
‑
5mpa开启。
[0049]
由此，5
‑
20mpa的tt车压力联锁高压油压限制器，切断阀打开，高压油路通畅(低压油路切断)把氢气压缩到45mpa瓶组储存；而1
‑
5mpa的tt车压力联锁低压油压限制器，切断阀打开，低压油路通畅(高压油路切断)把氢气压缩到20mpa瓶组储存。
[0050]
具体地，请参考图1所示，在本发明的实施例当中，高油压限制管路61包括依次连接的高压电磁阀611、高油压限制器612和第一压力变送器613，高压电磁阀611与隔膜压缩机2电性连接，且高压电磁阀611的油压设定范围为48
‑
50mpa，作为本实施例的最佳优选方式，高压电磁阀611的油压设定49mpa。
[0051]
具体地，在本发明的实施例当中，低油压限制管路62包括依次连接的低压电磁阀621、低油压限制器622和第二压力变送器623，低压电磁阀621与隔膜压缩机2电性连接，且低压电磁阀621的油压设定范围为5
‑
7mpa，作为本实施例的最佳优选方式，低压电磁阀621的油压设定6mpa。
[0052]
由此，在压缩过程中，过多的液压油需要排出压缩机，以免在压缩机内部产生超压。这个功能由油压限制器完成，多余的润滑油通过油压限制器流回到曲轴箱中。
[0053]
具体地，请参考图1所示，在本发明的实施例当中，齿轮泵31的出口与曲轴箱23之间还连接有安全阀7，安全阀的压力预设值不大于5.5mpa，以适于调节齿轮泵31的压力。
[0054]
具体地，在本发明的实施例当中，曲轴箱23的油池内还设有加热器232，以适于在隔膜压缩机2停止时加热液压油，使得隔膜压缩机2的液压油保持一定的温度。
[0055]
具体地，在本发明的实施例当中，补油管路4靠近所述膜头油腔21处还设置第三止回阀8。由此，第三止回阀8的设置可进一步阻止液压油的回流。
[0056]
具体地，在本发明的实施例当中，齿轮泵31由单独的电机驱动。
[0057]
在每个行程的吸气过程中，补偿泵向油泵中补充多余的液压油。此部分液压油能够保证膜片在压缩终了能够与气盘充分接触。
[0058]
本发明实施例还提供了一种氢气隔膜压缩机油压限制系统的控制方法，采用上述所述的氢气隔膜压缩机的油压限制系统，所述控制方法具体包括：
[0059]
s1：根据tt车储氢罐的压力范围，判断是否需要补油；
[0060]
s2：若需要补油，根据储氢罐的压力范围联锁氢气隔膜压缩机，打开高油压限制管路61或低油压限制管路62；
[0061]
s3：打开补油管路4，启动齿轮箱3，氢气隔膜压缩机开始进行补油、溢油，并实现对储氢罐氢气的压缩；若不需要补油，直接启动氢气隔膜压缩机；
[0062]
s4：补油完成后，断开第一止回阀42和第二止回阀44，打开溢流阀32和安全阀7，进入氢气隔膜压缩机的预运行阶段；
[0063]
s5：预运行完成后，电机达到正常转速后，关闭高压电磁阀611和低压电磁阀521，
断开补油管路4，压缩机进入工作状态。
[0064]
所述运行控制方法对于现有技术所具有的优势与上述氢气隔膜压缩机的油压限制系统相同，在此不再赘述。
[0065]
具体地，在步骤s2中，所控根据储氢罐的压力范围联锁氢气隔膜压缩机，打开高油压限制管路61或低油压限制管路62，具体包括：
[0066]
s
21
：当储氢罐入口压力范围在5
‑
20mpa时，所述高油压限制管路61打开，所述低油压限制管路62关闭，高压油路通畅把氢气压缩到45mpa瓶组储存；
[0067]
s
22
：当储氢罐入口压力范围在1
‑
5mpa时，所述低油压限制管路62打开，高油压限制管路61关闭，低压油路通畅把氢气压缩到20mpa瓶组储存。
[0068]
虽然本公开披露根据上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。