专利名称：一种70MPa移动式氢气加注设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种70MPa移动式氢气加注设备。
背景技术：
氢能源作为新兴能源之一，有取之不尽用之不绝的优点，国内外的氢燃料电池车也正在飞速发展的阶段，如美国、德国、日本等发达国家都已经建立起氢气加气站，并已经开始进入到实际经济运营阶段，我国氢能源虽然发展起步较晚，但氢气燃料电池车的研制也已经基本成熟，国内的氢气加注站除北京2所、上海2所建立了示范站外，国内还没有 70MPa的移动式加注站。而且现有加氢站为电动驱动膜压机加注，主要存在以下问题和缺点1)功能单一，操作复杂，体积重量大，自动化程度低，只能进行手动加注；2)直接由电动机驱动，循环速度不可调，流量不可变，不能用于多种压力加注；3)进口压力范围窄，当进口压力较高一般需要减压装置减压工作，浪费能量，属于盲加，安全系数不高；4)需要额外配备电力和冷却设备辅助，成本高，容易造成污染；5)不兼容各种通讯协议加氢模式、例如红外加氢模式。产生上述问题和缺点的根本原因就是电动膜压机技术的局限性；以及国内在此领域的投入和研究相对过少，对多功能、自动化系统、环保型设备产品的重视程度不够尚ο
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种70MPa移动式氢气加注设备，以克服现有技术存在的上述不足。本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现一种70MI^移动式氢气加注设备，包括设置在单元底撬上的驱动空气装置、储气瓶组和增压装置，所述储气瓶组包括氢气储气瓶组和氮气储气瓶组，氢气储气瓶组和氮气储气瓶组分别通过气动阀与增压装置连接，增压装置通过球阀与驱动空气装置连接，增压装置还通过线路连接控制柜系统；所述增压装置包括通过管路串联连接的气动式低压空气增压机和气动式高压增压机，气动式低压空气增压机和气动式高压增压机均与控制柜系统电连接。所述驱动空气装置包括全性能螺杆式空压机、驱动气体缓冲罐和两级过滤器，全性能螺杆式空压机通过线路连接配电柜，全性能螺杆式空压机内置有冷干机，全性能螺杆式空压机与驱动气体缓冲罐之间以及驱动气体缓冲罐与两级过滤器之间均通过管路连接。所述气动式低压增压机由四台气动式低压增压泵构成，气动式高压增压机由两台气动式高压增压泵构成，所述气动式低压增压泵和气动式高压增压泵的氢气气源进口均通过管路分别与氢气储气瓶组和氮气储气瓶组连接，所述气动式低压增压泵和气动式高压增压泵的驱动气源接口均通过管路与两级过滤器的输出接口连接，所述气动式低压增压泵和气动式高压增压泵的氢气气源出口均通过管路分别连接低压储气罐和高压储气罐，低压储气罐和高压储气罐通过管路分别连接35MPa加氢枪和70MPa加氢枪。[0008]所述气动式低压增压泵和气动式高压增压泵的氢气输出管路上均设有冷却器、安全阀和温度压力传感器。所述安全阀的泄放口均连接阻火器。所述增压装置还包括设置在增压装置内部的防爆轴流风机和双氢气探头，双氢气探头与控制柜系统电连接。本实用新型的有益效果为1)摒弃了传统电动膜压机而选择气驱增压泵，实现不同压力、不同流量的加注需求，同时实现在一定范围内循环速度可调，提高了氢气的可利用率；实现70Mpa输出压力；2)采用通过管路串联连接的气动式低压空气增压机和气动式高压增压机，启动时采用分级启动设计，降低能耗，减少设备磨损，延长设备使用寿命，保证各级压力的恒定，使氢能源加注更稳定安全；3)完善合理报警自停装置使加注设备更具安全性，整体设备洁净，能源可循环利用，无污染，最大限度的节约了各种能耗；4)能够实现自动启停，保证系统打压不间断，加氢枪可实现三种(手动、硬线、红外)不同加注手段于一身，最大限度节约了成本；5)进口压力范围广，进口压力在很大范围内可直接进入压缩机，无需减压，降低能耗；6)自冷却，利用自身的冷却系统将冷却剂通入增压泵自带的热交换器，用来冷却高压输出气体和增压泵的钢套；可以保证高压输出气体和增压装置的温度在20度的附近；7)易实现自动控制，增压泵预留有外控端口，外控端口与控制柜电连接，当外控端口中有控制信号时，增压设备才有正常工作的可能；因此，利用外控口配合控制元件，可以轻松实现增压设备在任何预定压力下自动停机；设备在停机期间无能耗、不产生热量，独立运行，杜绝污染源，实现长时间安全稳定可靠运行；8)本实用新型氢气加注设备体积小重量轻，小型一体化，移动方便。
下面根据附图对本实用新型作进一步详细说明。图1是本实用新型实施例所述的一种70MPa移动式氢气加注设备的工作原理框图。图中1、驱动空气装置；2、增压装置；3、氢气储气瓶组；4、氮气储气瓶组；5、气动阀；6、 球阀；7、全性能螺杆式空压机；8、驱动气体缓冲罐；9、两级过滤器；10、配电柜；11、冷干机； 12、气动式低压增压泵；13、气动式高压增压泵；14、低压储气罐；15、高压储气罐；16、35MPa 加氢枪；17、70MPa加氢枪；18、冷却器；19、安全阀；20、温度压力传感器；21、阻火器；22、防爆轴流风机；23、双氢气探头。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型实施例所述的一种70MI^移动式氢气加注设备，包括设置在单元底撬上的驱动空气装置1、储气瓶组和增压装置2，所述储气瓶组包括氢气储气瓶组 3和氮气储气瓶组4，氢气储气瓶组3和氮气储气瓶组4分别通过气动阀5与增压装置2连接，增压装置2通过球阀6与驱动空气装置1连接，增压装置2还通过线路连接控制柜系统； 所述增压装置2包括通过管路串联连接的气动式低压空气增压机和气动式高压增压机，气动式低压空气增压机和气动式高压增压机均与控制柜系统电连接；所述驱动空气装置1包括全性能螺杆式空压机7、驱动气体缓冲罐8和两级过滤器9，全性能螺杆式空压机7通过线路连接配电柜10，全性能螺杆式空压机7内置有冷干机11，全性能螺杆式空压机7与驱动气体缓冲罐8之间以及驱动气体缓冲罐8与两级过滤器9之间均通过管路连接。所述气动式低压增压机由四台气动式低压增压泵12构成，气动式高压增压机由两台气动式高压增压泵13构成，所述气动式低压增压泵12和气动式高压增压泵13的氢气气源进口均通过管路分别与氢气储气瓶组3和氮气储气瓶组4连接，所述气动式低压增压泵12和气动式高压增压泵13的驱动气源接口均通过管路与两级过滤器9的输出接口连接，所述气动式低压增压泵12和气动式高压增压泵13的氢气气源出口均通过管路分别连接低压储气罐14和高压储气罐15，低压储气罐14和高压储气罐15通过管路分别连接 35MPa加氢枪16和70MPa加氢枪17。所述气动式低压增压泵12和气动式高压增压泵13的氢气输出管路上均设有冷却器18、安全阀19和温度压力传感器20。所述安全阀19的泄放口均连接阻火器21，防止氢气达到浓度燃烧爆炸。所述增压装置2还包括设置在增压装置2内部的防爆轴流风机22和双氢气探头 23，双氢气探头23与控制柜系统电连接，双氢气探头23可容易探测到微量氢气泄露，控制柜系统并在一定氢气浓度下实现停机或断电。本实用新型氢气加注设备具体工作时，螺杆式空压机7将常压空气增压至 Max. IMPa，经内置有冷干机11除水处理后输入至驱动气体缓冲罐8内，然后再经过两级过滤器9除油、除杂处理后输入至增压装置2中，作为气动式低压增压泵12、气动式高压增压泵13以及所有气动阀的驱动气源；标准15MI^氮气储气瓶组4作为整体系统的吹扫气，在使用前先对系统内所有管路进行吹扫除杂；标准15MI^氢气储气瓶组3作为增压装置2的输入气源；如果需要系统输出低压氢气，则系统开启4台(也可3开1备)气动式低压增压泵 12相对应的输入气源和驱动气源阀门，气动式低压增压泵12开始工作。在0. 6^0. 8MPa的驱动气源作用下，可将氢气储气瓶组3中2 15MPa的氢气增压至35MPa，气动式低压增压泵 12的氢气输出管路上均设有冷却器18、安全阀19和温度压力传感器20，气动式低压增压泵 12的输出管路汇成一路后输入至系统内的低压储气罐14内，最终通过35MPa加氢枪16输出至充装设备；如果需要系统输出高压氢气，则系统开启2台气动式高压增压泵13相对应的输入气源和驱动气源阀门，气动式高压增压泵13开始工作。在0. 6^0. SMPa的驱动气源作用下，可将氢气储气瓶组3中2 15MPa的氢气增压至70MPa，气动式高压增压泵13的氢气输出管路上均设有冷却器18、安全阀19和温度压力传感器20，气动式高压增压泵13的输出管路汇成一路后输入至系统内的高压储气罐15内，最终通过70MPa加氢枪17输出至充装设备。本实用新型氢气加注设备是国内首创实现70Mpa氢能源移动式加注，以氢气作为能源的动力设备，例如氢能源汽车多采用高压储氢，为保证一次加氢后的行驶距离达 200km,通常储氢压力要求在35Mpa;而储氢压力达到70ΜΡ 1，则可以实现一次加氢后行驶距离至少达500km，能最大限度的节约能耗。所以70Mpa氢能源加注设备的发明推动了以氢气作为燃料的动力设备运用的实现。并用于为上海汽车集团股份有限公司新能源汽车事业部(以下简称事业部)、上海通用汽车有限公司的氢燃料电池轿车提供试验能力，满足对车辆调试、试验阶段的35MPa、70MPa加氢要求；同时在上海世博会展示氢燃料电池轿车加氢。 设备采用人性自动化科学设计，70MI^加氢枪17配备防拖曳的联接口、顶通讯端口和硬线 CaFCp协议通讯口 ；35MPa加氢枪16配备防拖曳的联接口和CaFCp协议硬线通讯口，可实现三种(手动、硬线、红外)不同加注手段于一身，最大限度节约了成本，满足了不同程度操作人员的运用，同时完善合理的报警自停装置和使加注设备更具安全性。同时本实用新型氢气加注设备具有开机自检系统，可在系统增压前自动进行分段密封检测，检测系统状况，轻松确定泄露范围，确保系统的安全性；互为备份设计，在某个气动增压机发生故障时自动启动备用机，故障机停机，系统打压过程不间断，增加系统可靠性和稳定性；整体设备洁净，能源可循环利用，无污染，最大限度的节约了各种能耗。 本实用新型不局限于上述最佳实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种70MI^移动式氢气加注设备，其特征在于包括设置在单元底撬上的驱动空气装置(1)、储气瓶组和增压装置(2)，所述储气瓶组包括氢气储气瓶组(3)和氮气储气瓶组 (4)，氢气储气瓶组(3)和氮气储气瓶组(4)分别通过气动阀(5)与增压装置(2)连接，增压装置(2 )通过球阀(6 )与驱动空气装置(1)连接，增压装置(2 )还通过线路连接控制柜系统；所述增压装置(2)包括通过管路串联连接的气动式低压空气增压机和气动式高压增压机，气动式低压空气增压机和气动式高压增压机均与控制柜系统电连接；所述驱动空气装置(1)包括全性能螺杆式空压机(7)、驱动气体缓冲罐(8)和两级过滤器(9)，全性能螺杆式空压机(7)通过线路连接配电柜(10)，全性能螺杆式空压机(7)内置有冷干机(11)，全性能螺杆式空压机(7)与驱动气体缓冲罐(8)之间以及驱动气体缓冲罐(8)与两级过滤器(9) 之间均通过管路连接。
2.根据权利要求1所述的70MI^移动式氢气加注设备，其特征在于所述气动式低压增压机由四台气动式低压增压泵(12)构成，所述气动式高压增压机由两台气动式高压增压泵(13)构成，所述气动式低压增压泵(12)和气动式高压增压泵(13)的氢气气源进口均通过管路分别与氢气储气瓶组(3)和氮气储气瓶组(4)连接，所述气动式低压增压泵(12)和气动式高压增压泵(13)的驱动气源接口均通过管路与两级过滤器(9)的输出接口连接，所述气动式低压增压泵(12)和气动式高压增压泵(13)的氢气气源出口均通过管路分别连接低压储气罐(14)和高压储气罐(15)，低压储气罐(14)和高压储气罐(15)通过管路分别连接35MPa加氢枪(16 )禾口 70MPa加氢枪(17 )。
3.根据权利要求2所述的70MI^移动式氢气加注设备，其特征在于所述气动式低压增压泵(12)和气动式高压增压泵(13)的氢气输出管路上均设有冷却器(18)、安全阀(19) 和温度压力传感器(20)。
4.根据权利要求3所述的70MI^移动式氢气加注设备，其特征在于所述安全阀(19) 的泄放口均连接阻火器(21)。
5.根据权利1-4任一项所述的70MI^移动式氢气加注设备，其特征在于所述增压装置(2 )还包括设置在增压装置(2 )内部的防爆轴流风机(22 )和双氢气探头(23 )，双氢气探头(23)与控制柜系统电连接。
专利摘要本实用新型涉及一种70MPa移动式氢气加注设备，包括设置在单元底撬上的驱动空气装置、储气瓶组和增压装置，储气瓶组包括氢气储气瓶组和氮气储气瓶组，氢气储气瓶组和氮气储气瓶组分别通过气动阀与增压装置连接，增压装置通过球阀与驱动空气装置连接，增压装置还通过线路连接控制柜系统。本实用新型有益效果摒弃了传统电动膜压机而选择气驱增压泵，实现不同压力、不同流量的加注需求；采用通过管路串联连接的气动式低压空气增压机和气动式高压增压机，启动时采用分级启动设计，降低能耗，减少设备磨损；完善合理报警自停装置使加注设备更具安全性；能够实现自动启停；进口压力范围广；自冷却，易实现自动控制；体积小重量轻，移动方便。
文档编号F17D1/04GK202082618SQ20112007502
公开日2011年12月21日 申请日期2011年3月21日 优先权日2011年3月21日
发明者巩宁峰 申请人:巩宁峰