应急供氢控制系统的制作方法

1.本实用新型涉及氢气加注技术领域，具体涉及一种应急供氢控制系统。


背景技术：

2.氢能是一种新型能源，与传统化石燃料相比，具有零污染、利用率高、危险系数小的优点，在全球应对气候变化的压力下，以及各国加速能源转型的战略背景下，是未来具有巨大发展潜力的能源。
3.氢气是代替石油的理想能源，氢燃料电池汽车是未来环保车辆的发展趋势。目前，世界各主流车企均在研发氢燃料电池车。推动氢燃料电池车的发展，离不开加氢站的支持，加氢基础设施(加氢站)的建设是必不可少的。现有技术中，通常为固定式加氢站，然而建设固定式加氢站投资大、选址困难、建设周期长，导致在短期内加氢站的数量较少，加氢站的覆盖范围难以形成规模化的供氢网络。当氢燃料电池汽车需要加氢时，需要在氢燃料用完之前行驶到加氢站进行加氢，限制了氢燃料电池汽车的行驶范围，不能满足氢燃料电池车的及时加氢需求，进而限制了氢燃料电池车的推广发展。而发展可移动的应急加氢装置/站是当前较为可行的应对策略。
4.目前的应急加氢装置/站的供氢控制系统仅适用于单一的加氢接口或/和固定的加注压力进行充装控制，使得应急加氢装置应用范围受到极大的限制。


技术实现要素：

5.本实用新型目的在于提供一种应急供氢控制系统，旨在解决现有的应急加氢装置的控制系统仅能针对单一的加氢接口或/和单一的加注压力进行充装控制的技术问题。
6.为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：
7.设计一种应急供氢控制系统，包括plc控制单元及其控制对象储存单元、管路单元、加注单元；所述储存单元包括氢气集装格及氮气集装格；所述管路单元包括直充管路、调压管路；所述氢气集装格包括与所述直充管路输入端导通的第一输出端、与所述调压管路输入端导通的第二输出端；所述氮气集装格输出端设有电磁阀、调压阀、压力表及压力变送器，并与所述调压管路导通；所述加注单元输入端与所述管路单元输出端导通，所述加注单元输入端并联有两个压力变送器；所述plc控制单元包括plc控制器、模拟输入模块ai、开关电源zd及输入输出终端，所述plc控制器通过模拟输入模块ai接收并处理所述各压力变送器所采集的相关信息，并根据设定值或输入指令控制所述各电磁阀的启、闭。
8.优选的，所述调压管路中设置有增压泵和预冷器；所述增压泵和预冷器连接管路中设置有单向阀和气动阀。
9.优选的，所述增压泵为气动增压泵，且所述增压泵的排气管路与所述预冷器导通，所述增压泵的驱动气体为所述预冷器的冷却气体。
10.优选的，所述增压泵驱动气体为所述氮气集装格中的氮气。
11.优选的，所述应急供氢装置还设置有放散管与安全阀，所述安全阀一端与所述管
路单元导通，其另一端与所述放散管导通。
12.优选的，所述加注单元输出端接口型号设置为tk16、tk25或/和tk17。
13.与现有技术相比，本实用新型的主要有益技术效果在于：
14.1. 本实用新型控制系统可以调节控制氢气加注过程中的氢气压力，满足不同压力的储气罐的充氢需求；同时配置多型号的加氢接口，以提高应急氢气加注装置的普遍适用性。
15.2. 本实用新型控制系统不仅适用于从加氢站、化工厂副产氢、新能源（比如光伏发电制氢站、太阳能发电制氢站）进行补氢，也适用于直接更换满氢集装格，节省充氢时间，大大提高救援的效率。
附图说明
16.图1为本发明氢气加注系统的气路原理图。
17.图2为本发明电气控制原理图。
18.图3为本发明计量结算逻辑控制流程图。
19.图4为本发明加注逻辑控制流程图。
20.以上各图中，1为移动载具，2为储存单元，21为储氮单元，22为储氮单元，3为管路单元，31为直充管路，32为调压管路，4为加注单元，5为增压泵，6为预冷器，7为流量计，8为安全阀，9为温度变送器，10为加注接口，11为压力表，12为压力变送器，13为气控阀，14为单向阀，15为电磁阀，16为调压阀，17为操作面板，18为防爆控制箱。
具体实施方式
21.下面结合附图和实施例来说明本实用新型的具体实施方式，但以下实施例只是用来详细说明本实用新型，并不以任何方式限制本实用新型的范围。
22.实施例1：一种应急供氢控制系统，参见图1、图2，包括安装于所述移动载具1上的控制单元及其控制对象储存单元2、管路单元3及加注单元4；所述储存单元2包括储氢单元21和储氮单元22；所述plc控制单元包括plc控制器、模拟输入模块ai、开关电源zd及输入输出终端；所述储氢单元21由若干氢气集装格组成，采用氢气集装格的设计不仅可以从加氢站补氢，也可以从化工厂副产氢、新能源（比如光伏发电制氢站、太阳能发电制氢站）获得氢气，大大扩充了应急供氢系统的氢气来源，也增加了应急供氢系统的救援范围；所述氢气集装格出口端与所述管路单元3入口端通过导管导通，在氢气集装格的出口端管路上依次设置有压力表、压力变送器及气控阀，所述压力表实时显示氢气集装格内的氢气压力，所述压力变送器将氢气集装格内的压力转换为电信号传送至plc控制器，所述气控阀设在氢气集装格出口的主管路上，控制氢气的通断。
23.所述储氮单元22也是由若干氮气集装格组成，氮气集装格的输出端主管路上设置有第一电磁阀、调压阀11、压力表、压力变送器及第二电磁阀；所述第一电磁阀控制氮气集装格输出端氮气的通断，所述第二电磁阀控制进入增压泵5的氮气通断，所述调压阀31调节不同的氮气压力后，通过增压泵5增压后达到需要的氢气压力，所述压力表显示氮气经过调压阀11调压后的压力值，所述压力变送器将氮气压力转换为电信号，然后传送给plc控制器。
24.所述管路单元3包括直充管路31和调压管路32，所述直充管路31入口端与氢气集装格21管路主路导通，所述直充管路31上设置有气控阀和单向阀，所述气控阀控制直充管路31的通断，当需要使用直充功能时，所述气控阀打开，所述单向阀防止高压氢气直充时反向流动，造成一定的安全隐患；所述调压管路32与氢气集装格21管路主路导通，依次设置有第一气控阀、第一单向阀、增压泵5、第二单向阀、第二气控阀及预冷器6，所述增压泵5选用2gbd系列气体增压泵，使用气体驱动，无电弧及火花，适用于易燃易爆的气体及场所，且无需任何电源，利用压缩空气作为动力源对气体进行增压，当出口压力达到预定压力值时，增压泵5内部空气增压阀自动停止工作，当出口压力低于预定压力值时，自动补压，保持压力恒定，且保压时无需消耗额外能量；所述第一气控阀控制氢气去往增压泵5，当需要增压泵5增压时，所述第一气控阀打开，所述第一、二单向阀作用功能一致，防止管内高压氢气回流造成安全隐患，所述第二气控阀控制增压后的氢气的通断，所述增压泵5与所述氮气集装格22通过管路导通，所述增压泵5的排气管路与预冷器6连接，利用增压泵5的驱动气体排气作为预冷器6的冷却气体，所述增压泵5的驱动气体为氮气集装格22中的氮气；所述直充管路31与所述调压管路32管路汇通后与所述加注单元4导通，依次设置有流量计7、安全阀8、温度变送器9、压力表、压力变送器及不同压力加注接口10，所述流量计7计量加注氢气的质量，所述安全阀8与放散管路导通，并设置有标准压力值，当管路内压力大于设定标准值时，安全阀8自动打开进行泄气，保证加注系统的安全，所述温度变送器9将管路温度转换为电信号，传送给plc控制器，所述压力表显示管路压力，所述压力变送器有两个，所述两个压力变送器将管路压力转换为电信号，传送给plc控制器，两个压力变送器作为互相校对的依据，增加系统的可靠性；所述加注接口10包括35mpa的tk16、tk17及70mpa的tk25加氢枪，根据需加注的储气罐接口及压力选择合适的加氢枪。
25.上述应急供氢加注控制系统的工作方法如下（参见图3、图4）：
26.s1，操作人员手摸人体静电释放报警器，至语音提示静电释放完毕；
27.s2，所述应急氢气加注系统根据待加氢装置控制系统的触摸屏上选择所述tk16或tk25或tk17加注枪接口，并手动连接加氢枪和储氢瓶接口，在控制系统的触摸屏上点击启动按键；
28.s3，plc控制器根据压力变送器提供的氮气集装格和储氢瓶的压力差，如果大于0.5mpa就自动启用直充管路进行充气；
29.s4，当加注压力差小于0.5mpa时，plc控制系统关闭直充管路上的阀门开关；
30.s5，plc控制器打开所述氮气集装格、调压管路上的阀门开关，开始压缩加注；
31.s6，当加注压力不小于35mpa或流速小于每秒1克时，关闭氢气集装格、氮气集装格、调压管路及加注接口上的阀门开关，加注完成；
32.s7，plc控制器根据质量流量计提供的数据显示加注氢气重量和金额。
33.上面结合附图和实施例对本实用新型作了详细的说明，但是，所属技术领域的技术人员能够理解，在不脱离本实用新型技术构思的前提下，还可以对上述实施例中的各个具体参数进行变更，或者对相关部件、结构及材料进行等同替代，从而形成多个具体的实施例，均为本实用新型的常见变化范围，在此不再一一详述。