一种燃料电池叉车用一体化快速加氢系统的制作方法

1.本实用新型属于氢气加注技术领域，特别涉及一种燃料电池叉车用一体化快速加氢系统。


背景技术：

2.氢能源作为一种高效、清洁、可持续发展的“无碳”能源已得到世界各国的普遍关注，氢燃料电池汽车技术因其高效率和零排放等优点，成为最理想、最有可能替代传统汽车动力系统的技术，得到了世界各国政府和企业的高度重视。现阶段制约氢能在交通领域利用发展的瓶颈主要是加氢基础设施不足。加氢站的氢气加注压力目前有35mpa、70mpa两种。其中，35mpa加注压力的加氢站较为常见(国内运营的加氢站大部分均为35mpa加注)，其终端用户包括燃料电池公交车、物流车等；70mpa加注压力的加氢站国内目前仍较少，其终端用户主要为小轿车等。
3.燃料电池叉车作为一种新型新能源车辆，其使用场地相对不固定且使用环境相对复杂。而发展中的燃料电池商用车，基本采用固定式加氢站，固定加氢站投资高、服务半径小，不适合新增加的燃料电池叉车使用。


技术实现要素：

4.针对上述问题，本实用新型提供一种燃料电池叉车用一体化快速加氢系统，实现了加氢设备移动方便、多功能化、快速加注的特点。
5.为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
6.一种燃料电池叉车用一体化快速加氢系统，所述系统包括氢气压缩机、储氢装置、冷却器和加氢枪组件，氢气压缩机、所述储氢装置、冷却器和加氢枪组件通过管道依次连接，冷却器和加氢枪组件之间的管道上设有控制阀、压力变送器、质量流量计和温度变送器。
7.优选地，所述系统还包括外供氢装置，所述外供氢装置分别与氢气压缩机和所述储氢装置管道连通，外供氢装置与所述储氢装置之间的管道上设有第一气动开关阀。
8.优选地，所述储氢装置包括若干组储氢瓶组，每组储氢瓶组分别配设有第二气动开关阀。
9.优选地，所述系统还包括plc单元，所述控制阀、第一气动开关阀、第二气动开关阀、氢气压缩机、压力变送器、质量流量计和温度变送器分别与plc单元电连接。
10.优选地，所述控制阀包括氢气通过阀、气动调节控制阀和机械式限流阀。
11.优选地，所述系统还包括氢气探头和火焰探头，氢气探头和火焰探头分别与plc单元电连接。
12.优选地，加氢枪组件包含拉断阀、软管和加氢枪，加氢枪通过软管与所述管道连通，拉断阀设于软管上。
13.优选地，所述加氢枪为tk16、tk25或tk17型号加氢枪。
14.优选地，所述外供氢装置为氢气集格或长管拖车。
15.本实用新型的有益效果：通过高度集成，将压缩机、储氢装置冷却器和加氢枪组件一个撬内，使用灵活，节省了设备投资和占地，满足分散式用户需求；通过设置特殊的高压段压缩机系统，一台压缩机就可同时实现满足给35mpa和70mpa两种压力等级的氢燃料电池叉车；既满足不超过3min的快速加氢需求，同时又满足叉车特殊的加注速率限制；加注模式多，加注可靠性高。
16.本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
附图说明
17.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1示出了本实用新型的结构示意图；
19.图中：1、氢气压缩机；2、第一储氢瓶组；3、第二储氢瓶组；4、冷却器；5、plc单元；6、压力变送器；7、质量流量计；8、温度变送器；9、氢气探头；10、火焰探头；11、第一气动开关阀；12、第二气动开关阀；13、第三气动开关阀；14、氢气通过阀；15、气动调节控制阀；16、机械式限流阀；17、加氢枪组件；18、管道。
具体实施方式
20.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
21.实施例1:
22.一种燃料电池叉车用一体化快速加氢系统，参照图1所示，所述系统包括箱体，箱体内设有氢气压缩机1、储氢装置、冷却器4和加氢枪组件17，氢气压缩机1、所述储氢装置、冷却器4和加氢枪组件17通过管道依次连接，冷却器4和加氢枪组件17之间的管道上设有控制阀、压力变送器6、质量流量计7和温度变送器8；加氢枪组件17包含拉断阀、软管和加氢枪，加氢枪通过软管与所述管道连通，拉断阀设于软管上。
23.进一步地，所述系统还包括设于箱体外的外供氢装置，所述外供氢装置分别与氢气压缩机1和所述储氢装置管道连通，外供氢装置与所述储氢装置之间的管道上设有第一气动开关阀；所述储氢装置包括若干组储氢瓶组，每组储氢瓶组分别配设有第二气动开关阀，示例性地，每组储氢瓶组包含四个储氢瓶，四个储氢瓶沿箱体壁并列设置；所述外供氢装置为氢气集格或长管拖车。
24.进一步地，所述系统还包括plc单元5、氢气探头9和火焰探头10，氢气探头9和火焰
探头10分别与plc单元5电连接，所述控制阀、第一气动开关阀、第二气动开关阀、氢气压缩机1、压力变送器6、质量流量计7和温度变送器8分别与plc单元5电连接；所述控制阀包括氢气通过阀14、气动调节控制阀15和机械式限流阀16。
25.示例性地，通过压缩机直充，对氢燃料叉车车进行氢气加注的过程如下：
26.氢气供应压力为5-20mpa，由氢气集格或长管拖车提供，参见图1，氢气通过管道18经氢气压缩机1压缩，再经冷却器4冷却后，最后依次经机械式限流阀16、氢气通过阀14、气动调节控制阀15、压力变送器6、质量流量计7和温度变送器8调节后送至燃料电池叉车。其中管路上的机械式限流阀16主要用于加注结束时的加注最大速率限制，保证加注过程安全；气动调节控制阀15主要用于加注结束时的加注速率控制，保证加注过程流量稳定，机械式限流阀16和气动调节控制阀15协同工作限制和调节加注速率，预防车辆加注过程中超温，并保证车辆soc(加满率)95％以上；压力变送器(pt101)6检测加注过程中的压力，当压力达到35mpa(或70mpa)时，氢气温度变送器8主要检测加注过程中的氢气温度，为自动控制提供数据，关闭氢气通过阀14和氢气压缩机1(氢气通过阀14主要用于加注结束时的气源切断和紧急停机的切断，保证加注过程不超压)，加注结束。加注过程中，质量流量计7(ft101)对加注过程中的氢气流量进行计量，并通过plc单元5的软件换算成加注金额(元)。
27.整个工艺流程的操作，主要是由站控系统plc单元5自动控制完成的，自动化程度高，最大程度的减少了人为的干预。
28.实施例2：
29.基于实施例1的燃料电池叉车用一体化快速加氢系统，示例性地，通过储氢罐和阀门控制，对氢燃料叉车车进行快速加注的过程，具体如下：
30.氢气供应压力为5-20mpa，由氢气集格或长管拖车提供。参照图1，氢气通过管道和送至氢气压缩机1入口，经压缩升压后送至储氢装置内，储氢装置包含两组储氢瓶组：第一储氢瓶组2和第二储氢瓶组3储存氢气，再分别通过第一气动开关阀11、第二气动开关阀12、第三气动开关阀13和氢气通过阀14将集格氢气、增压后的管道氢气和储氢瓶组内的氢气按压力从低到高的顺序依次加入车辆储氢瓶。示例性地，具体如下：
31.选择氢气集格或长管拖车作为气源进行一级加注，打开第一气动开关阀11，将氢气通过氢气通过阀14和加氢枪组件17等加注到燃料电池叉车车辆内。加氢枪组件17包含拉断阀、软管和加氢枪，示例性地加氢枪型号为tk16、tk25或tk17加氢枪，加氢枪通过软管与所述管道连通，拉断阀设于软管上。加氢枪主要用于连接车辆，将氢气集格(或长管拖车)及储氢瓶内的氢气加注进入燃料电池叉车。软管主要用于加氢枪长度的延伸，降低车辆停车位置要求。拉断阀，主要防止车辆拉断软管时，氢气不会泄露，保证安全。当气源压力(集格或长管拖车氢气压力)经压力变送器(pt101)21监测加注压力＜设定值时(示例性地，设定值为2mpa)，关闭第一气动开关阀11。
32.选择储氢装置的第一储氢瓶组2作为气源进行二级加注，打开第二气动开关阀12，将氢气通过氢气通过阀14和加氢枪组件17等加注到燃料电池叉车车辆内。当第一储氢瓶组2内的气源经压力变送器(pt101)21监测加注压力＜设定值时(示例性地，设定值为2mpa)，关闭第二气动开关阀12。若压力变送器(pt101)21监测压力未达到设定值(35mpa或70mpa)，继续加注。
33.选择储氢装置的第二储氢瓶组3作为气源进行三级加注，打开第三气动开关阀13，
将氢气通过氢气通过阀14和加氢枪组件17等加注到燃料电池叉车车辆内。当第二储氢瓶组3内的气源经压力变送器(pt101)21监测加注压力＜设定值时(示例性地，设定值为2mpa)，关闭第三气动开关阀13。若压力变送器(pt101)6监测压力未达到设定值(35mpa或70mpa)，继续加注。
34.选择氢气压缩机1作为气源进行四级加注，直到压力变送器(pt101)21监测压力达到设定值(35mpa或70mpa)，停止加注。
35.加注过程中，系统设置了at101氢气探头9(主要检测设备内部的氢气泄露，为安全控制提供数据)、ht101火焰探头10(主要检测设备内部的着火情况，为安全控制提供数据)等联锁保护设备安全。整个加注过程小于3min,系统根据参数由plc单元5自动启动、调整、停止。
36.另外，四级加注为全功能模式，系统也可根据实际需求，选取部分功能加注，如只有一级加注的模式，一级、四级加注的模式，一级、二级、三级的模式等。具体的过程和功能与四级模式类似。
37.示例主要介绍了产品具有快速加注和过功能加注的工作功能。
38.综上所述，本实用新型具有以下优点：采用一体化设备。设备集成度高，移动方便；氢气压缩机具有双作用，35mpa/70mpa升压共用一台压缩机，设备投资低；多功能性，多类型加氢枪，适合不同类型车辆，多加氢模式，满足不同情况使用；快速加注。加注速率可调节，满足燃料电池叉车加注时间小于3min的加注需求；全自动控制。压缩机启动与停止、氢气加注多级取气、储氢瓶复压等均由plc单元5全自动控制。
39.尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。