一种燃料电池测试用供气系统的制作方法

1.本实用新型涉及燃料电池测试领域，具体为一种燃料电池测试用供气系统。


背景技术：

2.燃料电池是一种高效、清洁的电化学发电装置，近年来得到国内外普遍重视，在汽车、电站及便携式电源等民用领域成功地示范，燃料电池这个板块会跟光伏一样，都会成为能源产业的一次革命，是可以看5年甚至10年以上的大产业，但是目前处于商业化导入期，成本、技术成熟度、用户体验、可靠性、质量等方面仍满足不了客户的需求。
3.在技术不成熟的阶段，产品和技术的迭代往往会非常快，为了保障客户使用产品的安全性，对燃料电池批量应用之前的测试变的至关重要。 目前的燃料电池测试用气，多为从气源引气后，通过减压后接入燃料电池进行测试，在此过程中存在如下诸多问题：1、一旦气源压力发生急剧变化，测试用气端的气体压力也将产生剧烈变化，无法有效保证测试用气的连续和平稳；2、设备管路一旦确定后，其流量也随之确定，无法满足技术迭代对流量变化的需求；3、测试过程中的供气部分严重依赖人工进行操作和监控，不能实现自动的控制和监测；4、无法对某一台设备的测试用气量进行单独的数据监测及分析。


技术实现要素：

4.针对现有的诸多问题，本实用新型提供了一种新型的燃料电池测试用供气系统，系统集成度高，能够有效保证测试用气的连续平稳供应，并且满足不同的用气流量需求，全过程可实现自动化操作，同时能够对整个测试过程中的数据进行收集记录，进行实时监测和在线分析。
5.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种燃料电池测试用供气系统，包括主供气管路、测试支路、排空管路、驱动气管路、plc控制器和终端触摸屏；主供气管路前端与气源通过测试用气进气接口相连接，主供气管路中沿气体流通方向依次设置有单向阀、压力传感器ⅰ、压力表ⅰ、球阀ⅰ、一级减压器、二级减压器、过滤器、中空立方体汇流排ⅰ；一级减压器和二级减压器上分别在出气端设置有压力表ⅱ和压力表ⅲ，过滤器与中空立方体汇流排ⅰ之间通过球阀ⅳ连接有气体缓存罐，所述中空立方体汇流排ⅰ出气口方向上并排设置有三组测试支路，第一组测试支路沿气体流通方向依次设置有气动球阀ⅰ、质量流量计ⅰ、球阀
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、不锈钢软管ⅰ和燃料电池用气接口ⅰ，第二组测试支路沿气体流通方向依次设置有气动球阀ⅱ、质量流量计ⅱ、球阀
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、不锈钢软管ⅱ和燃料电池用气接口ⅱ，第三组测试支路沿气体流通方向依次设置有气动球阀ⅲ、质量流量计ⅲ、球阀
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、不锈钢软管ⅲ和燃料电池用气接口ⅲ；中空立方体汇流排ⅰ上配备压力表ⅳ和压力传感器ⅱ。
6.所述排空管路包括球阀ⅱ、安全阀ⅰ、球阀ⅲ、安全阀ⅱ，排空管路末端安装阻火器；所述球阀ⅱ和安全阀ⅰ配合使用,并且作为支路位于球阀ⅰ和一级减压器之间, 所述球阀ⅲ和安全阀ⅱ配合使用,并且作为支路位于二级减压器和过滤器之间。
7.所述驱动气管路与驱动气体通过驱动气进气接口相连接，驱动气管路中沿气体流
通方向依次设置有油水分离器和中空立方体汇流排ⅱ，所述中空立方体汇流排ⅱ上分别设置有三组支路，第一组支路通过电磁阀ⅰ与气动球阀ⅰ连接，第二组支路通过电磁阀ⅱ与气动球阀ⅱ连接，第三组支路通过电磁阀ⅲ与气动球阀ⅲ连接，中空立方体汇流排ⅱ上设置有压力表
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和压力传感器ⅲ。
8.进一步地，所述压力传感器ⅰ、压力传感器ⅱ、质量流量计ⅰ、质量流量计ⅱ、质量流量计ⅲ、电磁阀ⅰ、电磁阀ⅱ、电磁阀ⅲ均与plc控制器连接，所述plc控制器与终端触摸屏连接。
9.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
10.1.通过plc控制器与终端触摸屏的配合使用，实现数据的实时采集分析和监测控制，满足测试用气供气端的无人化操作同时实现数据的就地显示操作和远传显示操作。
11.2.沿气体流通方向依次设置有两级减压、气体缓存罐、中空立方体汇流排使得最终测试用气能够保持连续供应和压力稳定，实现对燃料电池用气的保护作用同时满足多种流量、多套燃料电池的测试需求。
12.3.多条测试支路相互独立、互不干涉，可进行独立的操作和数据的采集分析。
13.4.系统集成化程度高、功能完善、结构合理，可作为单独设备进行使用，满足多场景的应用需求。
附图说明
14.图1为本实用新型管路连接图；
15.图中：1测试用气进气接口、2单向阀、3压力传感器ⅰ、4压力表ⅰ、5球阀ⅰ、6球阀ⅱ、7安全阀ⅰ、8一级减压器、9压力表ⅱ、10二级减压器、11压力表ⅲ、12安全阀ⅱ、13过滤器、14球阀ⅲ、15球阀ⅳ、16气体缓存罐、17中空立方体汇流排ⅰ、18压力表ⅳ、19压力传感器ⅱ、20阻火器、21气动球阀ⅰ、22质量流量计ⅰ、23球阀
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、24不锈钢软管ⅰ、25燃料电池用气接口ⅰ、26气动球阀ⅱ、27质量流量计ⅱ、28球阀
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、29不锈钢软管ⅱ、30燃料电池用气接口ⅱ、31气动球阀ⅲ、32质量流量计ⅲ、33球阀
ⅶ
、34不锈钢软管ⅲ、35燃料电池用气接口ⅲ、36驱动气进气接口、37油水分离器、38中空立方体汇流排ⅱ、39压力传感器ⅲ、40压力表
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、41电磁阀ⅰ、42电磁阀ⅱ、43电磁阀ⅲ、44plc控制器、45终端触摸屏。
具体实施方式
16.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、完整地描述。一种燃料电池测试用供气系统，包括主供气管路、测试支路、排空管路、驱动气管路、plc控制器44和终端触摸屏45；主供气管路前端与气源通过测试用气进气接口1相连接，主供气管路中沿气体流通方向依次设置有单向阀2、压力传感器ⅰ3、压力表ⅰ4、球阀ⅰ5、一级减压器8、二级减压器10、过滤器13、中空立方体汇流排ⅰ17；单向阀2用来防止气源压力意外降低后主供气管路中的气体回流，压力传感器ⅰ3和压力表ⅰ4用于显示和收集减压器之前的压力，一级减压器8和二级减压器10上分别在出气端设置有压力表ⅱ9和压力表ⅲ11，用于显示减压后的压力，如图所示一级减压器8之前的气源压力根据存储条件的不同会在一个压力范围内波动，随着测试过程的进行，气源压力也将随着气体的消耗而逐渐下降，传统的使用一级减压器往往无法在如此复杂的气源条件下保持出气端的气源压力稳定
在固定的压力下，本实用新型一级减压器8将气源压力减至一个基本稳定的压力范围然后再通过二级减压器10将压力减压至一个稳定的测试用气压力，有效的保证测试用气的压力稳定，过滤器13与中空立方体汇流排ⅰ17之间通过球阀ⅳ15连接有气体缓存罐16，两级减压后端设置有过滤器保证测试用气的洁净度。所述气体缓存罐16作为旁路独立存在可以缓存一定数量的气体，满足测试端短时间内的大流量用气需求，避免特殊情况下用气量的急剧增加时受限于减压器的流量限制而不能充足的供应测试用气，保证测试用气稳定供应，避免测试设备的损坏或测试中断；所述中空立方体汇流排ⅰ17出气口方向上并排设置有三组测试支路，第一组测试支路沿气体流通方向依次设置有气动球阀ⅰ21、质量流量计ⅰ22、球阀
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23、不锈钢软管ⅰ24和燃料电池用气接口ⅰ25，第二组测试支路沿气体流通方向依次设置有气动球阀ⅱ26、质量流量计ⅱ27、球阀
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28、不锈钢软管ⅱ29和燃料电池用气接口ⅱ30，第三组测试支路沿气体流通方向依次设置有气动球阀ⅲ31、质量流量计ⅲ32、球阀
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33、不锈钢软管ⅲ34和燃料电池用气接口ⅲ35；中空立方体汇流排ⅰ17作为主供气管路和测试支路的连接点，其不仅可以将主供气管路分成多条支路进行多路测试，同时其内部的中空腔体可对支路用气起到缓冲的作用，进一步保证测试用气的平稳，中空立方体汇流排ⅰ17上配备压力表ⅳ18和压力传感器ⅱ19；用于显示和收集进入燃料电池前的气体压力。
17.所述排空管路包括球阀ⅱ6、安全阀ⅰ7、球阀ⅲ14、安全阀ⅱ12，排空管路末端安装阻火器20；所述球阀ⅱ6和安全阀ⅰ7配合使用,并且作为支路位于球阀ⅰ5和一级减压器8之间, 所述球阀ⅲ14和安全阀ⅱ12配合使用,并且作为支路位于二级减压器10和过滤器13之间； 所述球阀ⅱ6和球阀ⅲ14分别与安全阀ⅰ7和安全阀ⅱ12配合使用，分别对两级减压前和两级减压后的管路和设备形成保护，球阀可实现紧急情况下的手动排空，安全阀则预先设置起跳压力，用于气体超压后的自动排空。
18.所述驱动气管路与驱动气体通过驱动气进气接口36相连接，驱动气管路中沿气体流通方向依次设置有油水分离器37和中空立方体汇流排ⅱ38，所述中空立方体汇流排ⅱ38上分别设置有三组支路，第一组支路通过电磁阀ⅰ41与气动球阀ⅰ21连接，第二组支路通过电磁阀ⅱ42与气动球阀ⅱ26连接，第三组支路通过电磁阀ⅲ43与气动球阀ⅲ31连接，中空立方体汇流排ⅱ38上设置有压力表
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40和压力传感器ⅲ39；用于显示和采集驱动气的压力数据。
19.测试支路数量可任意组合选择，每条支路完全独立，互不影响。
20.所述压力传感器ⅰ3、压力传感器ⅱ19、质量流量计ⅰ22、质量流量计ⅱ27、质量流量计ⅲ32、电磁阀ⅰ41、电磁阀ⅱ42、电磁阀ⅲ43均与plc控制器44连接，所述plc控制器44与终端触摸屏45连接。
21.本实用新型所述质量流量计ⅰ22前端与气动球阀ⅰ21连接，后端与球阀
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23相连接，球阀v23和气动球阀ⅰ21可实现测试支路的手动和自动的通断，质量流量计ⅰ22直接与plc控制器44相连接，既可以将测试支路中的用气数据采集并反馈到plc控制系统同时又可以监测测试支路中的气流情况，在监测到测试支路在一定时间内用气持续为零时配合plc控制系统控制电磁阀ⅰ41切断气动球阀ⅰ21的驱动气将测试支路关闭，避免在燃料电池端形成长时间的气体积聚对燃料电池造成损坏，其余测试支路动作原理与此相似，独立工作互不干涉。
22.本实用新型所述plc控制器44与系统中的压力传感器、质量流量计、电磁阀直接连
接，收集系统中的数据并根据预设逻辑实现燃料电池测试用供气系统的自动控制，配合终端触摸屏45既可以将系统内数据实时就地保存和显示，又可以将数据远传，实现远程监测，实现无人化操作。
23.显然，所描述的实施例仅仅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，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下，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。