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一种氢气循环泵和引射器性能测试系统的制作方法

2022-08-03 06:50:57 来源:中国专利 TAG:


1.本发明涉及燃料电池技术领域,特别是涉及一种氢气循环泵和引射器性能测试系统。


背景技术:

2.氢燃料电池凭借其清洁、工作温度低、启动快、比功率高等优点,能够满足交通运输、固定式电源等领域的应用需求,现已发展成为国内外燃料电池的主流技术路线。
3.作为氢燃料电池氢气供应系统的重要组成部分,氢气循环系统的作用是把未反应的氢气从电堆出口加压后输送回电堆入口,与入口反应气汇合后再进入电堆。氢气循环系统一方面把反应气尾气中的部分水带入电堆起到增湿作用;另一方面,提高氢气在燃料电池阳极流道内流速,避免阳极水淹;同时也起到了提高氢气利用率的目的。目前常用的技术手段主要有氢气循环泵和引射器,氢气循环泵控制简单、流量调节范围宽,具备流量快速调节能力,能够满足电堆的不同工况参数需求和快速响应要求。引射器具有结构简单、体积小、无寄生耗功等优点,但其工作范围有限。氢气循环泵和引射器的性能直接影响到燃料电池堆的工作性能,要想准确掌握氢气循环泵和引射器的性能,只能通过试验获得其性能曲线,为电堆的氢气供应系统选型提供参考。
4.目前氢气循环泵和引射器的性能试验测试系统基本分开建设,不仅增加投资和重复建设,且无法较为准确模拟氢气循环泵的各种实际运行工况,特别是氢气、氮气和水蒸气的混合气在不同温度、压力下的复杂进口工况较难实现,从而导致通过试验测试的氢气循环泵和引射器的性能参数与燃料电池实际需求有一定差距,配装燃料电池后难以合理匹配实现整机高效稳定运行。因此,研制一个具备氢气循环泵和引射器性能测试功能的系统并开展氢气循环泵和引射器的试验测试将十分必要。


技术实现要素:

5.针对上述现有技术的不足,本专利申请所要解决的技术问题是如何提供一种氢气循环泵和引射器性能测试系统,可评判所测氢气循环泵和引射器的性能状态,为氢气循环泵和引射器的设计和优化提供测试数据支撑,为氢气供应系统的选型提供依据。
6.为了解决上述技术问题,本发明采用了如下的技术方案:
7.一种氢气循环泵和引射器性能测试系统,包括供气单元、工况控制单元、测量与采集单元、引射器和氢气循环泵;
8.所述供气单元包括氢气供应单元和氮气供应单元;
9.所述氢气供应单元和氮气供应单元与工况控制单元连接,所述工况控制单元通过开度调节阀与高压进气管路、低压进气管路和氢泵进气管路连接,所述高压进气管路、低压进气管路和氢泵进气管路分别与引射器的高压进口、低压进口和氢泵进口连接,所述引射器的引射器排气管路和氢泵的氢泵排气管路与排气缓冲罐连接,所述引射器排气管路和氢泵排气管路上分别设置有球阀,所述排气缓冲罐通过排气管路与主回路连接,所述主回路
向外连接有主放空管路,所述排气管路与主放空管路连接且设置有球阀;所述主回路上安装有气体成分检测单元;
10.所述测量与采集单元与高压进气管路、低压进气管路、氢泵进气管路、引射器排气管路和氢泵排气管路连接;所述氢泵排气管路与排气管路之间通过气体检测管路连接,所述气体检测管路上安装有两个球阀和气体含油量检测仪,所述气体含油量检测仪位于两个球阀之间。
11.其中,所述氢气供应单元包括通过氢气进气管路连接的氢气瓶、第一减压阀组和第一球阀;所述氮气供应单元包括通过氮气进气管路连接的氮气瓶、第二减压阀组和第二球阀;所述氢气进气管路和氮气进气管路汇合形成进气管路;还包括与氮气供应单元连接的第一旁路,第一旁路上设置有第一调节阀,所述第一调节阀位于第二减压阀组和第二球阀之间,所述进气管路和第一旁路与主回路连接,且进气管路和第一旁路之间设置有开度调节阀。
12.其中,所述测量与采集单元包括设置在高压进气管路、低压进气管路、氢泵进气管路、引射器排气管路和氢泵排气管路上的温度传感器和压力传感器,以及设置在所述低压进气管路和氢泵进气管路上的湿度传感器和设置在高压进气管路、低压进气管路和氢泵进气管路上的流量传感器。
13.其中,所述工况控制单元包括气压控制单元和温湿度控制单元;
14.所述气压控制单元包括高压进气缓冲罐和低压进气缓冲罐,所述高压进气管冲罐和低压进气缓冲罐的进气口分别与主回路连接且主回路上设置有球阀,所述高压进气缓冲罐的出口与高压进气管路连接,所述低压进气缓冲罐的出口与引射器低压进气管路和氢泵进气管路连接,所述高压进气缓冲罐的出口与低压进气缓冲罐的出口之间、低压进气缓冲罐的出口均设置有开度调节阀;
15.所述温湿度控制单元包括加热加湿模块和气液分离器,所述加热加湿模块与低压进气缓冲罐连接且设置有球阀,所述加热加湿模块与气液分离器连接,所述气液分离器通过第二调节阀与低压进气缓冲罐的出口连接,还包括第二旁路,所述第二旁路与加热加湿模块和气液分离器的出口连接且第二旁路上安装有第三调节阀。
16.其中,所述高压进气缓冲罐、低压进气缓冲罐、加热加湿模块、气液分离器和排气缓冲罐均向外连接有排液管路且排液管路上安装有球阀。
17.其中,所述气体成分检测单元包括气体成分检测仪,所述气体成分检测仪的进口和出口连接有第三球阀和第四球阀,所述第三球阀和第四球阀之间设置有第五球阀,所述第五球阀连接主放空管路,所述气体成分检测仪的进口通过检测管路与低压进气管路和氢泵进气管路连接且检测管路上安装有第六球阀。
18.其中,还包括安全防护单元,所述安全防护单元包括安全阀、阻火器、止回阀、可燃气体检测仪、声光报警器、接地保护以及设置在氢气进气管路上的第一减压阀组和第一球阀之间的电磁阀;所述阻火器和止回阀安装在主放空管路上,所述安全阀安装在主回路上,所述接地保护通过线缆使得试验系统接地,所述可燃气体检测仪放置在试验系统所在实验室内,所述可燃气体检测仪与声光报警器、电磁阀和电气控制系统连接。
19.其中,所述氢泵进气管路和进气管路上均安装有管道过滤器。
20.综上,本氢气循环泵和引射器性能测试系统,由各子系统的配合使用,可分别对氢
燃料电池用氢气循环泵和引射器在不同气体成分、温度、压力和湿度的进气条件进行主动调节和控制,更加精确地模拟氢气循环泵和引射器在氢燃料电池中的真实运行环境,进而可更好地适配氢燃料电池。
21.本试验系统还可以测试氢气循环泵和引射器在并联情况下的使用性能,对电堆氢气供应系统的多种应用方式提供有价值的数据。根据测试方法测试得到的试验数据,可有效评判所设计的氢气循环泵和引射器的性能优劣,并为其优化设计提供支撑,为电堆氢气供应子系统的设备选型提供参考依据。除了氢气循环泵和引射器性能测试外,还可作为可靠性试验台对氢气循环泵开展耐久性和启停测试。本试验系统还可满足其他气体工质泵的测试要求。
22.此外,采用闭式循环运行模式,试验气体可以循环利用,尤其是在引射器试验时,无需再增加低压气源,有利于降低试验测试成本,并有效节约了资源,保护环境。
附图说明
23.图1为本发明所述的一种氢气循环泵和引射器性能测试系统的示意图。
具体实施方式
24.下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。在本发明的描述中,需要理解的是,方位词如“上、下”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,在未作相反说明的情况下,这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明保护范围的限制;方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
25.一种氢气循环泵和引射器性能测试系统,包括供气单元、工况控制单元、测量与采集单元、引射器和氢气循环泵;
26.所述供气单元包括氢气供应单元和氮气供应单元;
27.所述氢气供应单元和氮气供应单元与工况控制单元连接,所述工况控制单元通过开度调节阀与高压进气管路、低压进气管路和氢泵进气管路连接,所述高压进气管路、低压进气管路和氢泵进气管路分别与引射器的高压进口、低压进口和氢泵进口连接,所述引射器的引射器排气管路和氢泵的氢泵排气管路与排气缓冲罐连接,所述引射器排气管路和氢泵排气管路上分别设置有球阀,所述排气缓冲罐通过排气管路与主回路连接,所述主回路向外连接有主放空管路,所述排气管路与主放空管路连接且设置有球阀;所述主回路上安装有气体成分检测单元;
28.所述测量与采集单元与高压进气管路、低压进气管路、氢泵进气管路、引射器排气管路和氢泵排气管路连接;所述氢泵排气管路与排气管路之间通过气体检测管路连接,所述气体检测管路上安装有两个球阀和气体含油量检测仪,所述气体含油量检测仪位于两个球阀之间。
29.其中,所述氢气供应单元包括通过氢气进气管路连接的氢气瓶、第一减压阀组和第一球阀;所述氮气供应单元包括通过氮气进气管路连接的氮气瓶、第二减压阀组和第二球阀;所述氢气进气管路和氮气进气管路汇合形成进气管路;还包括与氮气供应单元连接的第一旁路,第一旁路上设置有第一调节阀,所述第一调节阀位于第二减压阀组和第二球
阀之间,所述进气管路和第一旁路与主回路连接,且进气管路和第一旁路之间设置有开度调节阀。
30.其中,所述测量与采集单元包括设置在高压进气管路、低压进气管路、氢泵进气管路、引射器排气管路和氢泵排气管路上的温度传感器和压力传感器,以及设置在所述低压进气管路和氢泵进气管路上的湿度传感器和设置在高压进气管路、低压进气管路和氢泵进气管路上的流量传感器。
31.其中,所述工况控制单元包括气压控制单元和温湿度控制单元;
32.所述气压控制单元包括高压进气缓冲罐和低压进气缓冲罐,所述高压进气管冲罐和低压进气缓冲罐的进气口分别与主回路连接且主回路上设置有球阀,所述高压进气缓冲罐的出口与高压进气管路连接,所述低压进气缓冲罐的出口与引射器低压进气管路和氢泵进气管路连接,所述高压进气缓冲罐的出口与低压进气缓冲罐的出口之间、低压进气缓冲罐的出口均设置有开度调节阀;
33.所述温湿度控制单元包括加热加湿模块和气液分离器,所述加热加湿模块与低压进气缓冲罐连接且设置有球阀,所述加热加湿模块与气液分离器连接,所述气液分离器通过第二调节阀与低压进气缓冲罐的出口连接,还包括第二旁路,所述第二旁路与加热加湿模块和气液分离器的出口连接且第二旁路上安装有第三调节阀。
34.其中,所述高压进气缓冲罐、低压进气缓冲罐、加热加湿模块、气液分离器和排气缓冲罐均向外连接有排液管路且排液管路上安装有球阀。
35.其中,所述气体成分检测单元包括气体成分检测仪,所述气体成分检测仪的进口和出口连接有第三球阀和第四球阀,所述第三球阀和第四球阀之间设置有第五球阀,所述第五球阀连接主放空管路,所述气体成分检测仪的进口通过检测管路与低压进气管路和氢泵进气管路连接且检测管路上安装有第六球阀。
36.其中,还包括安全防护单元,所述安全防护单元包括安全阀、阻火器、止回阀、可燃气体检测仪、声光报警器、接地保护以及设置在氢气进气管路上的第一减压阀组和第一球阀之间的电磁阀;所述阻火器和止回阀安装在主放空管路上,所述安全阀安装在主回路上,所述接地保护通过线缆使得试验系统接地,所述可燃气体检测仪放置在试验系统所在实验室内,所述可燃气体检测仪与声光报警器、电磁阀和电气控制系统连接。
37.其中,所述氢泵进气管路和进气管路上均安装有管道过滤器。
38.具体实施时,如说明书附图图1:
39.整个性能试验系统按照功能不同可分为供气单元、工况控制单元、测量与采集单元、安全防护单元、引射器和氢气循环泵,还包括管路单元和附属单元。
40.依靠各单元之间的合理配合,可进行氢气循环的闭式循环试验,引射器的性能试验,以及氢气循环泵和引射器的并联试验,实现不同氢气供应系统的试验测试。
41.如图1所示,供气单元包括氢气、氮气的供气源,氢气源1和氮气源2采用标准高压气瓶供气,通过进气管和连接件接入试验系统。供气单元由氢气瓶1和氮气瓶2、减压阀组3和4、电磁阀5,球阀7、8、调节阀9和管道过滤器及相应的管路组成。来自氢气和氮气源的气体经相应阀门后可实现由气瓶向试验系统单向流动,减压阀组3和4可以调节进入试验系统的气体压力;电磁阀5在检测到氢气泄漏后自动关闭,及时切断氢气源;氢气经过减压阀组3、电磁阀5和球阀7进入试验系统;氮气经过减压阀组4、球阀8进入系统,试验开始前和试验
结束后吹扫系统中的空气,在混合气体试验时氮气可经过调节阀9进入系统;管道过滤器可防止小颗粒杂物进入试验系统。
42.管路单元为实现气体流动通路,也为测量设备的安装提供位置。管路单元主要由管道、阀门组成。
43.(1)管路单元的大部分管道采用316l不锈钢硬管,包括:连接氢气源和氮气源进入主回路的进气管,开式流动时形成气源至放空管之间和闭式流动时形成循环的主回路管,连接主回路管至大气的放空管,排放含湿气体凝结的液态水的排液管;在氢气循环泵和引射器进出口连接处需要经常拆卸更换试验件,采用聚四氟乙烯内衬、编织不锈钢外包的金属软管41、47、51、58和65连接,试验件和系统采用卡盘式快速接头。管路外表面敷设橡塑材料保温层,减少加热工况热量损失,并防止接触烫伤。管道过滤器57可过滤掉气体中小颗粒杂质,防止其进入氢气循环泵压缩腔损坏转子。
44.(3)阀门包括球阀、开度调节阀、安全阀、止回阀和电磁阀,球阀主要用于切断、分配和改变介质流动方向,开度调节阀主要用作调节气体压力流量,安全阀主要用于防止系统超压,止回阀主要用作阻断介质倒流,电磁阀用于紧急情况下切断氢气源。如图1所示,各阀门具体作用如下:
45.减压阀组3、4:减压阀组为两级减压阀,将气瓶中的高压气体减压至试验所需压力。
46.电磁阀5:作为紧急切断阀使用,当氢气安全报警器报警后,由其反馈的信号输入给电磁阀5后紧急切断氢源。
47.安全阀6、30:回路中系统超压防护装置,超压时安全阀自动开启泄压。
48.止回阀32:防止系统排空时,大气回流到管道系统。
49.球阀7、8:控制氢气或氮气流入试验系统。
50.调节阀9:引射器混合气体试验时,根据气体成分检测仪36的检测结果向系统补充氮气。
51.调节阀10、球阀11:控制气体流向,经调节阀10气体可进入循环系统,关闭球阀17可对球阀10到球阀31之间的管路进行吹扫,在循环试验时可通过调节阀10对系统进行补充氢气。经球阀11气体进入高压缓冲罐。
52.球阀13、16、21、26、68:将缓冲罐、加热加湿模块、汽水分离器中的凝结水排出。
53.调节阀14:在氢气循环泵混合气体循环试验时,在高压进气缓冲罐中提前配置所需气体成分的高压气体,当循环泵工况变化导致进气压力不足时,通过阀14对系统补气。
54.球阀17、18:球阀17控制气体进入低压进气缓冲罐15;球阀18控制气体进入加热加湿模块20。
55.球阀19:通过球阀19可向加热加湿模块20加注水,以保证加湿所需的液位。
56.调节阀22、23、24:关闭调节阀22打开球阀18进行湿气试验,关闭球阀18,打开调节阀22,进行干气试验;调节调节阀22、23、24可控制进入氢气循环泵62和引射器44的温度、湿度。
57.球阀27、34、35:球阀27为氢气循环泵62开式试验或者引射器44单体试验,以及引射器44和循环62泵并联试验时,测量进入氢气循环泵和引射器的气体成分取样控制阀门,球阀34为系统吹扫和充氢气时检测气体成分的取样控制阀门,球阀35为气体成分分析仪36
的排气阀门。
58.球阀28:系统吹扫时需关闭阀28。
59.球阀31:系统排空和系统吹扫排气阀门。
60.调节阀37、38:进行引射器44相关试验时,调节试验气体循环的流量和排空的流量。
61.调节阀39:调节高压气体进入引射器44高压进口的流量和压力。
62.球阀48、66、调节阀49、55:选择进行引射器试验或者循环泵试验单体试验,或者进行两者的并联试验。关闭阀48和49、打开阀55和66进行氢气循环泵62单体试验;关闭阀55和66、打开阀48和49进行引射器44单体试验;四个阀门都打开,调节阀门开度进行引射器和循环泵并联试验。
63.球阀69、71:球阀69和71为气体含油量检测仪的取样阀门,在进行循环泵62试验过程中,可通过气体含油量检测仪70对循环泵的排气进行含油量检测,以评估循环泵动密封性能。
64.调节阀可以是手动调节阀,也可以是电动调节阀。
65.工况控制单元包括气压控制单元和温湿度控制单元;
66.气体缓冲罐分为高压进气缓冲罐12、低压进气缓冲罐15和排气缓冲罐67,可确保试验系统内气体的流动平稳,减缓流体压力波动,在闭式循环试验中还兼有类似储气罐的功能。在进行氢气循环泵62混合气体试验时,高压进气缓冲罐12可作为高压混合气体储气罐,在循环泵工况变化需要增加进气压力的时候,可通过调节阀14或者10进行补气增压。气体缓冲罐材质为不锈钢,进排气管路成90
°
、下进上出布置,缓冲罐底部设由排水阀门13、16、68,每个缓冲罐上分别装有一个指针式压力表。
67.工况控制单元由上述管路系统中的阀门、加热加湿模块20及汽水分离器25组成。依靠阀门的组合和合理开、关可以实现气体成分、温度、压力、流量的调节。加热加湿模块20可将水加热到试验要求的温度并保持温度稳定,加热温度可调。试验气体进入加热加湿模块从底部分布的小孔溢出与热水对流换热,同时带走部分水蒸气,使试验气体变成高温高湿气体。加热加湿模块为鼓泡型加湿器,由罐体、进液口、排液口、进气口、排气口、液位计、电加热器和温度传感器组成,电加热器功率可调,通过传感器检测的温度与设定的温度进行pid控制,确保水温恒定,电加热器安装在加热加湿模块底部,整体采用防爆结构设计。汽水分离器25为挡板式,由罐体、挡板、进气口、排气口和排液口组成,由加热加湿模块20、汽水分离器25,配合操作阀门22、23、24可实现试验气体的温度和湿度的调节。
68.测量与采集单元根据传感器信号输入数采系统,数采系统中采集模块连接电脑实时显示测量结果。测量与采集系统由温度传感器42、46、53、60、63,压力传感器43、45、54、61、63,湿度传感器52、59,流量传感器40、50、56,气体成分检测仪36、气体含油量检测仪70、功率分析仪、数据采集卡和计算机组成。各传感器为电压型或电流型传感器,并与数据采集卡连接;气体成分检测仪36为氢气-氮气-氧气复合式气体检测仪,可实时在线检测试验系统中气体成分及含量;气体含油量检测仪70可实时在线检测气体中的有机烃含量,数据采集卡为采集信号接收转换,与传感器、气体检测仪、功率分析仪、计算机组合可实现测量与采集系统的实时数据显示、采集、储存。
69.安全防护单元由安全阀6、30、止回阀32、阻火器33、可燃气体检测仪、声光报警器、
电磁阀5和接地保护29组成。的安全阀6和30在试验系统内气体超压后自动开启排出气体;止回阀32可在系统排空时防止气体反向流动;阻火器33防止氢气意外燃烧情况下火焰回流入试验系统;可燃气体检测仪检测试验系统所在的实验室内氢气浓度,当空气中的氢气浓度达到可燃极限后与其连接的声光报警器发出警报,电磁阀5为常开式电磁阀,并与报警器联动,当声光报警器报警后,电磁阀联动自动关闭切断氢气源,停止向系统内供气。接地保护为整个试验系统通过线缆接地,避免静电和火花的产生。
70.附属单元包括供配电和性能试验系统设备的台架支承件。供配电系统为本发明性能测试系统各用电设备提供和分配相应的电源并对其进行控制,主要由防爆配电柜、防爆可调直流电源等组成。台架支承件主要由40*40铝型材及其配件组成,按需求组装后可对上述各系统及其设备提供支撑和固定作用。
71.二、具体实施方式
72.2.1.系统检漏和吹扫
73.将氢气循环泵62和引射器44正确接入试验系统,打开氮气减压阀4、球阀8,关闭氢气管路阀门7,向系统充入氮气,按要求对系统进行保压和检漏,只有当系统泄漏率满足相关要求后才能进行后续试验,否则应先处理泄漏点。
74.采用分段吹扫原则,关闭阀10、14、28、38、49、66,打开阀11、39、48、31对高压进气缓冲罐12、引射器44高压进口和混合气体排气口、排气缓冲罐67及排气管路进行吹扫,打开阀34和35,通过气体成分检测仪36检测气体成分,当氧气含量低于0.5%时,此段管路吹扫完成。然后关闭阀11、18、55,打开阀10、17、22、49,吹扫低压进气缓冲罐及引射器44低压进气管路,吹扫完成该段后,关闭阀22、49、48,打开阀18、55、66,吹扫加热加湿模块20、气液分离器25及旁路、氢气循环泵62进排气管路及排气缓冲罐67后续管路。最后关闭阀17、37,打开阀28,吹扫剩余管路。
75.氢气吹扫流程与氮气吹扫操作流程一致,关闭阀8打开阀7,调整减压阀组3至指定压力,按氮气吹扫流程操作相应阀门,当气体成分检测仪36检测到氢气含量高于99%后完成氢气吹扫。
76.所有试验开始前均应进行氮气吹扫和氢气吹扫,使系统内的气体成分达到试验要求;试验结束后应进行氮气吹扫,将系统内的氢气置换为氮气。
77.2.2.混合气体准备
78.氢气循环泵混合气体闭式循环试验混合气体准备:氢气吹扫完成后,关闭阀39、49、49隔离掉引射器系统,关闭排气阀31、气体成分检测仪进气阀34,打开阀11、14向系统充入一定压力的氢气;根据试验所需的氢气氮气成分比例和道尔顿分压定律计算需要补充的氮气压力,补充完成后开启氢气循环泵62使气体充分混合均匀,打开阀34检测混合气体成分,并进行微调,调配好混合气体后关闭阀34和气体成分检测仪,然后关闭阀10、11、14。
79.引射器试验或两者并联试验用混合气体准备:因引射器参与试验实际上属于半开式试验,需要不断补充高压氢气,以及低压氮气,并排除多余气体,因此采用实时补充的方式。系统氢气吹扫完成后,打开阀27、35,关闭阀34,实时检测进入引射器低压进口和氢气循环泵进口的气体成分,关闭阀门8、10、14,打开阀门7、11,调节阀门39、49、48、55、66、37、38开始试验,根据检测的气体成分和需要的气体成分,调节阀9自动向系统注入一定量的氮气,使气体成分达到试验要求成分浓度。
80.2.3.试验气体温、湿度调节
81.打开阀门18、24,关闭阀门22、23,根据引射器低压进口湿度传感器52、温度传感器53或者循环泵进口湿度传感器59、温度传感器60测得的湿度和温度,调整阀22的开度实现温度调节,调节阀23的开度实现湿度调节。
82.2.4.氢气循环泵闭式循环试验
83.按照上述吹扫流程将系统内气体置换成所需气体后,进行氢气循环泵闭式循环试验时关闭阀门10、11、14、48、49,将引射器管路系统隔离,同时关闭22、23、排气阀31、38,打开阀17、18、24、55、66,打开加热加湿模块,设定好加热温度,由于管路存在散热,设定温度应高于氢气循环泵进口要求温度,启动氢气循环泵62进行循环泵加热加湿进气闭式循环试验。在氢气条件下,可通过阀37调节不同的压什,调节压升后会使进、排气压力发生变化,此时需要同时调节补气阀10、压升调节阀37、排气阀38使进、排气压力稳定;在混合气条件下,预先在高压进气缓冲罐12中存储一定压力的高压混合气体,此时阀10、14、39处于关闭状态,工况变化时,可通过阀10或者14进行补气,阀37调节进排气压力,阀38排气。高压进气缓冲罐12中的混合气体使用完后需再次配制混合气体,先测量剩余气体成分,然后根据当前压力和道尔顿分压定律计算需要分别补充的气体压力,具体配制方法同前所述。在某一转速下,当循环泵进出口的温度传感器60、64,压力传感器61、63,湿度传感器59和流量计56的测量数据稳定后记录数据,然后进行下一工况的调节。
84.2.5.引射器单体试验
85.试验开始前系统已按2.1要求进行氮气吹扫和氢气吹扫,关闭阀55、66将循环泵系统隔离,关闭阀10、14将高压进气与低压进气隔离。打开阀11、39、48、37、28、17、18、24,关闭阀8、9、22、23、31、34、38,打开加热加湿模块20。当进行氢气试验时,调整好减压阀3的压力,打开阀7,同时调节阀39、37、38调节进气压力和流量以及排空气体流量,使高压进气压力、低压进气压力和排气压力达到试验要求值,调节阀22、23、24使低压进气温度和湿度达到试验要求值。当进行混合气体试验时,调整氮气减压阀组的压力,打开阀27和35,打开气体成分检测仪实时测量引射器进口气体成分,调节阀9向系统补充氮气,使系统内气体成分达到试验要求,引射器进排气压力、温度、湿度调节方法同前述2.3。当引射器进排气温度、压力、湿度、流量达到稳定后记录相关数据。然后调整到下一个工况。
86.2.6.引射器和氢气循环泵并联试验
87.同引射器单体试验,关闭阀10、14将高压进气与低压进气隔离,根据氢气循环泵和引射器投入运行的先后顺序,开启或关闭阀48、49、55、66。下面以循环泵先投入运行为列进行说明,关闭阀39、48、49将引射器隔离,按照氢气循环泵单体试验流程启动循环泵,然后在试验方案要求的工况点打开阀48、调节阀39、49使引射器投入系统,同时调节阀37、38使循环流量和排空流量保持相对稳定,调节阀49、55分配进入引射器低压进口和氢气循环泵的流量,还可通过调节阀48和66使进排气压力达到试验要求的值。进气的温度、湿度调节同前述2.3,混合气体试验同引射器单体试验。
88.三.试验方法
89.3.1试验准备
90.(1)检查试验台架和供配电系统,排除各接口的松动隐患。
91.(2)打开总电源开关,调节电气控制系统各电源开关,使控制电和仪器电开启而动
力电关闭,开启各测量与检测设备并调试至正常工作状态。
92.(3)打开动力电开关,按照2.1和2.2描述方法置换试验系统内气体为氢气或者氢氮混合气。
93.(4)开启加热加湿模块,先将水预热到要求的温度,准备工作完成。
94.3.2试验进行
95.(1)根据不同试验要求,按照上述2.4~2.6描述的方法进行操作。
96.(2)依据试验内容按照上文气体成分、进、排气压力、温度和湿度调节方法调节试验工况。
97.(3)试验工况调节完毕后,由上位机控制氢气循环泵转速,在氢气循环泵达到稳定运行或动态准稳定运行状态时,开始试验参数采集和存储。其中,采集系统可分别采集氢气循环泵和引射器的进口流量、进排气压力、温度和湿度、气体成分等参数,功率分析仪可测得氢气循环泵控制器输入输出的功率、电压和电流等参数。
98.(4)遵循单一变量原则设计试验工况表,重复(2)、(3)步骤开展不同工况条件下氢气循环泵和引射器性能测试。
99.3.3试验结束
100.(1)关闭加热加湿模块20等工况调节设备。
101.(2)按照2.2方法置换系统内气体为氮气;然后打开排液管路待排尽液体水后再关闭。
102.(3)关闭各测量设备电源,关闭动力电、控制电和仪器电开关,关闭电源总开关。
103.(4)检查试验系统回路和各设备是否完好,整理台架,完成试验。
104.最后应说明的是:本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等统计数的范围之内,则本发明也意图包含这些改动和变型。
再多了解一些

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