储氢瓶组寿命的监控方法及系统与流程

1.本发明涉及储氢瓶组检测领域，尤其涉及一种储氢瓶组寿命的监控方法及系统。


背景技术：

2.加氢站内的储氢瓶组是加氢站内的重要设备，储氢瓶组属于高压压力容器，其使用寿命关系着加氢站的安全运行，现有加氢站内一般都只是通过安全阀对储氢瓶组进行保护，缺乏对储氢瓶组使用寿命的有效监控手段。
3.上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。


技术实现要素：

4.本发明的主要目的在于，解决现有技术缺乏对储氢瓶组使用寿命进行有效监控的技术问题。
5.为实现上述目的，本发明提供一种储氢瓶组寿命的监控方法，包括：
6.s1：实时检测储氢瓶组的瓶内压力，通过所述瓶内压力判断所述储氢瓶组的压力波动状态；
7.s2：实时检测所述储氢瓶组的瓶内温度和充装压力，通过所述瓶内温度和所述充装压力计算获得所述储氢瓶组的瓶内氢气纯度；
8.s3：根据所述压力波动状态和所述瓶内氢气纯度判断所述储氢瓶组的寿命。
9.优选地，步骤s1具体为：
10.s11：设置所述储氢瓶组的异常波动次数n、异常波动阈值m、参考低点值p
l
、参考高点值p
h
和最大波动范围p
set
；
11.s12：在预设判断时间t1内，每隔时间t2记录一次当前的瓶内压力p
k
，之后k的值加1；其中t1＞t2，k取t1/t2的整数且初始值为1；
12.s13：判断各瓶内压力是否为异常波动，若是则异常波动次数n加1，否则异常波动次数n加0；
13.s14：若最终得到的异常波动次数n大于异常波动阈值m，则判断所述压力波动状态为异常，否则判断所述压力波动状态为正常。
14.优选地，步骤s13具体为：
15.s131：选取瓶内压力p
k
，若瓶内压力p
k
的值大于参考低点值p
l
，则进入步骤s132，否则进入步骤s133；
16.s132：若瓶内压力p
k
大于参考高点值p
h
，则将参考高点值p
h
的值设置为该瓶内压力p
k
；若瓶内压力p
k
减去参考低点值p
l
大于最大波动范围p
set
，则判断该瓶内压力p
k
是异常波动，k的值加1且异常波动次数n加1，返回步骤s131；否则，判断该瓶内压力p
k
不是异常波动，k的值加1且异常波动次数n加0，返回步骤s131；
17.s133：若瓶内压力p
k
小于参考低点值p
l
，则将参考低点值p
l
的值设置为该瓶内压力
p
k
；若参考高点值p
h
减去瓶内压力p
k
大于最大波动范围p
set
，则判断该瓶内压力p
k
是异常波动，k的值加1且异常波动次数n加1，返回步骤s131；否则，判断该瓶内压力p
k
不是异常波动，k的值加1且异常波动次数n加0，返回步骤s131。
18.优选地，步骤s2具体为：
19.s21：开始氢气充装，设置参考密度低点n
dn
和参考密度高点n
up
；充装结束t3秒后，记录此时的瓶内温度tend1和充装压力pend1，通过氢气密度计算公式计算此时的氢气密度m1；
20.s22：经过时间t4，等待所述储氢瓶组温度稳定后，记录此时的瓶内温度tend2和充装压力pend2，通过氢气密度计算公式计算此时的氢气密度m2；
21.s23：将氢气密度m1减去氢气密度m2获得氢气检测密度n，若n
dn
≤n≤n
up
则判断所述瓶内氢气纯度为合格；若n＜n
dn
则判断所述瓶内氢气纯度为不合格，含有可液化杂质；若n＞n
up
则判断所述瓶内氢气纯度为不合格，含有气体杂质。
22.优选地，所述氢气密度计算公式具体为：
[0023][0024]
ρ＝mp/(zrt)
[0025]
其中，ρ为氢气密度，m为氢分子摩尔质量，p为充装压力，p
i
‑1表示第一系数计数i
‑
1对应的充装压力，z为氢气压缩因子，r为气体常数，t为瓶内温度，v
ij
为计算系数，i为第一系数计数，j为第二系数计数。
[0026]
优选地，步骤s3具体为：
[0027]
若所述压力波动状态为异常且所述瓶内氢气纯度为不合格，则判断所述储氢瓶组的寿命即将到达极限，需要立即更换；
[0028]
若所述压力波动状态为异常且所述瓶内氢气纯度为合格，或所述压力波动状态为正常且所述瓶内氢气纯度为不合格，则判断所述储氢瓶组需要检修；
[0029]
若所述压力波动状态为正常且所述瓶内氢气纯度为合格，则判断所述储氢瓶组正常，不需要检修。
[0030]
一种储氢瓶组寿命的监控系统，包括以下模块：
[0031]
压力波动状态判断模块，用于实时检测储氢瓶组的瓶内压力，通过所述瓶内压力判断所述储氢瓶组的压力波动状态；
[0032]
瓶内氢气纯度计算模块，用于实时检测所述储氢瓶组的瓶内温度和充装压力，通过所述瓶内温度和所述充装压力计算获得所述储氢瓶组的瓶内氢气纯度；
[0033]
储氢瓶组寿命判断模块，用于根据所述压力波动状态和所述瓶内氢气纯度判断所述储氢瓶组的寿命。
[0034]
本发明具有以下有益效果：
[0035]
通过储氢瓶组的压力波动状态和充气时的瓶内氢气纯度，精确地判断储氢瓶组的使用寿命，对储氢瓶组的健康状况进行有效监控。
附图说明
[0036]
图1为本发明实施例方法流程图；
[0037]
图2为本发明实施例系统结构图；
[0038]
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
[0039]
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0040]
参照图1，本发明提供一种储氢瓶组寿命的监控方法，包括：
[0041]
s1：实时检测储氢瓶组的瓶内压力，通过所述瓶内压力判断所述储氢瓶组的压力波动状态；
[0042]
s2：实时检测所述储氢瓶组的瓶内温度和充装压力，通过所述瓶内温度和所述充装压力计算获得所述储氢瓶组的瓶内氢气纯度；
[0043]
s3：根据所述压力波动状态和所述瓶内氢气纯度判断所述储氢瓶组的寿命。
[0044]
本实施例中，步骤s1具体为：
[0045]
s11：设置所述储氢瓶组的异常波动次数n、异常波动阈值m、参考低点值p
l
、参考高点值p
h
和最大波动范围p
set
；其中，参考低点值p
l
的值小于参考高点值p
h
的值；
[0046]
s12：在预设判断时间t1内，每隔时间t2记录一次当前的瓶内压力p
k
，之后k的值加1；其中t1＞t2，k取t1/t2的整数且初始值为1；
[0047]
s13：判断各瓶内压力是否为异常波动，若是则异常波动次数n加1，否则异常波动次数n加0；
[0048]
s14：若最终得到的异常波动次数n大于异常波动阈值m，则判断所述压力波动状态为异常，否则判断所述压力波动状态为正常；
[0049]
具体实现中，异常波动次数n、异常波动阈值m、参考低点值p
l
、参考高点值p
h
和最大波动范围p
set
均根据加氢站的实际情况以及储氢瓶组的产品型号具体设置；
[0050]
预设判断时间t1设置为120分钟，时间t2设置为15分钟，k的最大值为8。
[0051]
本实施例中，步骤s13具体为：
[0052]
s131：选取瓶内压力p
k
，若瓶内压力p
k
的值大于参考低点值p
l
，则进入步骤s132，否则进入步骤s133；
[0053]
s132：若瓶内压力p
k
大于参考高点值p
h
，则将参考高点值p
h
的值设置为该瓶内压力p
k
；若瓶内压力p
k
减去参考低点值p
l
大于最大波动范围p
set
，则判断该瓶内压力p
k
是异常波动，k的值加1且异常波动次数n加1，返回步骤s131；否则，判断该瓶内压力p
k
不是异常波动，k的值加1且异常波动次数n加0，返回步骤s131；
[0054]
s133：若瓶内压力p
k
小于参考低点值p
l
，则将参考低点值p
l
的值设置为该瓶内压力p
k
；若参考高点值p
h
减去瓶内压力p
k
大于最大波动范围p
set
，则判断该瓶内压力p
k
是异常波动，k的值加1且异常波动次数n加1，返回步骤s131；否则，判断该瓶内压力p
k
不是异常波动，k的值加1且异常波动次数n加0，返回步骤s131。
[0055]
本实施例中，步骤s2具体为：
[0056]
s21：开始氢气充装，设置参考密度低点n
dn
和参考密度高点n
up
；充装结束t3秒后，记录此时的瓶内温度tend1和充装压力pend1，通过氢气密度计算公式计算此时的氢气密度m1；
[0057]
s22：经过时间t4，等待所述储氢瓶组温度稳定后，记录此时的瓶内温度tend2和充装压力pend2，通过氢气密度计算公式计算此时的氢气密度m2；
[0058]
s23：将氢气密度m1减去氢气密度m2获得氢气检测密度n，若n
dn
≤n≤n
up
则判断所述
瓶内氢气纯度为合格；若n＜n
dn
则判断所述瓶内氢气纯度为不合格，含有可液化杂质；若n＞n
up
则判断所述瓶内氢气纯度为不合格，含有气体杂质；
[0059]
具体实现中，t3设置为10秒，t4设置为60秒，参考密度低点n
dn
和参考密度高点n
up
的值根据储氢瓶组的型号具体设置；
[0060]
氢气在向储氢瓶组内充装时，储氢瓶组内的温度会上升，充装结束后记录此时储氢瓶组内的温度和压力，根据温度和压力计算储氢瓶组内此时氢气的理论氢气密度，待气体温度下降稳定后，再次计算此时瓶组内的理论氢气密度；由于加氢站内使用的是高纯氢，因此两次氢气的计算质量应该是在合理的范围内的，如果超出范围，则可判定气体质量有问题；由于氢气是自然界内密度最小的气体，据此判断，如果第二此计算的氢气密度大于前次，则可判定气源内混有其他气体，如果第二次计算的氢气密度小于前次，则可判定气体内混有水分油脂等其他可液化的物质，由于杂质液化，造成气体计算质量减小。
[0061]
本实施例中，所述氢气密度计算公式具体为：
[0062][0063]
ρ＝mp/(zrt)
[0064]
其中，ρ为氢气密度，m为氢分子摩尔质量，p为充装压力，p
i
‑1表示第一系数计数i
‑
1对应的充装压力，z为氢气压缩因子，r为气体常数，t为瓶内温度，v
ij
为计算系数，i为第一系数计数，j为第二系数计数；
[0065]
参考表一，为计算系数v
ij
的取值表格；
[0066]
表一
[0067][0068][0069]
本实施例中，步骤s3具体为：
[0070]
若所述压力波动状态为异常且所述瓶内氢气纯度为不合格，则判断所述储氢瓶组的寿命即将到达极限，需要立即更换；
[0071]
若所述压力波动状态为异常且所述瓶内氢气纯度为合格，或所述压力波动状态为正常且所述瓶内氢气纯度为不合格，则判断所述储氢瓶组需要检修；
[0072]
若所述压力波动状态为正常且所述瓶内氢气纯度为合格，则判断所述储氢瓶组正常，不需要检修。
[0073]
参考图2，本发明提供一种储氢瓶组寿命的监控系统，包括以下模块：
[0074]
压力波动状态判断模块10，用于实时检测储氢瓶组的瓶内压力，通过所述瓶内压
力判断所述储氢瓶组的压力波动状态；
[0075]
瓶内氢气纯度计算模块20，用于实时检测所述储氢瓶组的瓶内温度和充装压力，通过所述瓶内温度和所述充装压力计算获得所述储氢瓶组的瓶内氢气纯度；
[0076]
储氢瓶组寿命判断模块30，用于根据所述压力波动状态和所述瓶内氢气纯度判断所述储氢瓶组的寿命。
[0077]
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。
[0078]
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。词语第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序，可将这些词语解释为标识。
[0079]
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。