一种高压压缩机氢气测试中心及测试方法

技术领域

本发明属于压缩机测试技术领域，涉及一种高压压缩机氢气测试中心及测试方法。

背景技术

当前加氢站多以长管拖车作为外供氢源，长管拖车供氢压力一般为20MPa，低于加氢站需要的加注压力，氢气需要经过压缩机增压储存在加氢站的储罐之中。由于压力越高则整体用氢成本则会降低，90Mpa氢压机目前为加氢站中应用的高压氢压机的主流机型。压缩机属于加氢站的核心设备之一，其出厂前的测试对确保加氢站的可靠性、安全性具有重要意义。

当前针对隔膜压缩机的测试多是以氮气作为氢气的替代气体进行试车，存在一定的误差，无法有效测试出隔膜压缩机的性能参数。

另一方面，在隔膜压缩机试车的气源供给方面多采用瓶装气体，其气压多为定制且随着气量的降低气压不断下降，无法灵活调整供气压力及保持压力稳定在90MPa，同时采用瓶装气体的供气方式也不利于氢气的回收且不利于进一步实现自动化测试。

发明内容

本发明的目的是提供一种高压压缩机氢气测试中心，用于解决现有技术中难以有效实现对加氢站的压缩机进行自动化测试和测试中难以保证供气压力灵活稳定的技术问题。

所述的一种高压压缩机氢气测试中心，包括连接测试气源的泄气柱、阀组一、阀组二、储氢瓶组一、储氢瓶组二、阀组三、阀组四、阀组五和高压测试工位，所述阀组一包括直供回路，所述泄气柱连接到所述直供回路的氢气入口，所述直供回路的氢气出口通过管路和阀组二连接到所述储氢瓶组一的进气口，所述储氢瓶组一包括多个氢气瓶和储氢控制管路系统，所述储氢瓶组一通过所述储氢控制管路系统中不同管线的阀门的通断来改变测试用氢的储存量，所述储氢瓶组一的出气口通过管路和阀组三连接到所述高压测试工位的进气总管，所述进气总管再通过支管对应连接到所述高压测试工位中各个待测压缩机的进气口，各个待测压缩机的出气口则通过管路连接到出气总管，所述出气总管经所述阀组四连接到储氢瓶组二的进气口，所述储氢瓶组二的出气口通过阀组五和管路连接到所述进气总管。

优选的，所述泄气柱连接有两个供氢管路，分别为管路一和管路二，所述管路一直接连通所述直供回路的一个氢气入口；所述管路二经氢压机连通所述直供回路的另一个氢气入口。

优选的，所述储氢瓶组一中包括并联设置的若干气瓶回路，各个气瓶回路平联连接在所述阀组二和阀组三之间，每个气瓶回路中均设有相应的氢气瓶和回路控制结构，所述储氢控制管路系统包括所述回路控制结构，所述回路控制结构包括安全阀门，所述安全阀门设于气瓶回路的管路上。

优选的，所述气瓶回路包括单瓶回路和多瓶回路，所述单瓶回路中只有一个氢气瓶，所述多瓶回路中包括若干氢气瓶并联形成的并联瓶组，所述并联瓶组连接于气瓶回路的管路上；所述回路控制结构包括设于所述气瓶回路的管路上的第一控制结构和第二控制结构，以及设于每个氢气瓶两端管路上的控制阀；单瓶回路中，所述氢气瓶和所述控制阀均设于所述第一控制结构和所述第二控制结构之间；多瓶回路中，所述并联瓶组设于所述第一控制结构和所述第二控制结构之间，所述并联瓶组中的每个氢气瓶两端管路上的设有所述控制阀。

优选的，所述阀组四中包括通气回路，所述出气总管通过所述通气回路连接到所述储氢瓶组二中的气瓶回路，所述循环气路包括连接对应出气口的减压支路和出气支路，所述出气支路不进行减压并通过循环管路一连接到所述高压测试工位的进气总管；所述减压支路上设有减压阀并通过循环管路二连接到阀组二的进气口；所述阀组二的两个进气口中，一个连接所述循环管路二，而另一个连通所述直供回路。

优选的，所述阀组四中的通气回路还包括有减压循环支路，所述减压循环支路上设有减压阀，所述减压循环支路连接有阀组四的一个出气口，所述减压循环支路经出气口和管路连接到所述循环管路一。

本发明还提供了一种高压压缩机氢气的测试方法，采用如上所述的一种高压压缩机氢气测试中心，所述测试方法包括：氢气从泄气柱流出后，由管路一依次经过阀组一的直供回路、阀组二进入储氢瓶组一，储氢瓶组一稳定向外供气，氢气在经过阀组三后输送到高压测试工位向高压压缩机进行供气进行测试；待测压缩机则将测试后的氢气经阀组四输送到储氢瓶组二；而储氢瓶组二的氢气经阀组五后既能通过所述循环管路一循环输送到高压测试工位，也能通过所述循环管路二和阀组二循环输送到储氢瓶组一进行储存；所述阀组四上的通气回路也能通过减压循环支路和管路十一连通，所述循环管路二向储氢瓶组一输送减压后的氢气储存。

优选的，当供气压力与测试所需压力相近时，氢气从泄气柱流出后，由管路一输送经过阀组一的直供回路；当供气压力低于测试所需压力时，氢气从泄气柱流出后，由管路二输送经氢压机增压后，再输送经过阀组一的直供回路。

优选的，当测试系统内氢气量满测试需求后，关闭管路一及管路二，通过高压测试工位上的待测压缩机提供氢气循环动力，待测压缩机则将测试后的氢气经阀组四输送到储氢瓶组二；而储氢瓶组二的氢气经阀组五后既能通过所述循环管路一循环输送到高压测试工位，也能通过所述循环管路二和阀组二循环输送到储氢瓶组一进行储存；所述阀组四上的通气回路也能通过减压循环支路和管路十一连通，所述循环管路二向储氢瓶组一输送减压后的氢气储存。

优选的，当所述储氢瓶组二中存在部分气瓶回路高供给氢气压力过大，无法满足氢压机进气压力低于排气压力这一要求时，氢气经过阀组五中减压支路或阀组四中减压循环支路中的减压阀减压后，再向储氢瓶组一输送，储氢瓶组一则对高压测试工位进行供气；

当上述供给氢气压力过大的情况中，通过所述减压阀减压后仍然无法将氢气气压降低到所需压力值时，氢气通过循环气路和储氢瓶组二中的放空口将一部分排出，实现对高压压缩机测试工位中待测压缩机的保护。

本发明具有以下优点：本方案通过泄气柱直接从长管拖车供气，从而保证了用气来源，避免供气不足的问题。通过阀组设置氢压机这类中压压缩机测试工艺所需阀门的集成化，方便测试工艺操作。通过储氢瓶组设计，提升了内部循环用气的安全性、灵活性，阀组间连接形成的回路，使得测试用氢的循环，避免了测试用气的浪费。

本方案中，通过控制结构则能调节进气和出气压力，保证储氢瓶组一的安全和供气压力符合需要。本方案将长管拖车供气压力较低的氢气储存到气瓶中，通过氢压机能提升储氢瓶组一储存的氢气压力，而并联的气瓶回路能保证测试供气的稳定可靠。本方案的结构还能同时满足两台待测压缩机或两台以上待测压缩机的测试需求。氢压机加压结合储氢瓶组一能提供多种供气压力的供给，从而拓宽该测试工艺的应用范围，满足多种进排气压力参数的氢压机的测试需求，提升了该测试工艺设备的通用性。

储氢瓶组一能提供与90MPa压缩机所需的氢气压力，而回收的氢气能储存在各储氢瓶组中，也能减压后存储到相应储氢瓶组中；如储氢瓶组中有储存压力更高的氢气，则能通过其自身及阀组五、阀组四等结构的减压阀和放空口实现对氢气压力的减压和放空保护，从而避免因供氢压力过高或过低从而影响测试结果。

附图说明

图1为本发明一种高压压缩机氢气测试中心的结构示意图。

图2为图1所示结构中泄气柱的结构示意图。

图3为图1所示结构中氢压机的结构示意图。

图4为图1所示结构中储氢瓶组一的结构示意图。

图5为图1所示结构中阀组一的结构示意图。

图6为图1所示结构中阀组二的结构示意图。

图7为图1所示结构中阀组三的结构示意图。

图8为图1所示结构中阀组四的结构示意图。

图9为图1所示结构中储氢瓶组二的结构示意图。

图10为图1所示结构中阀组五的结构示意图。

图11为图8和图10所示结构中减压阀部分的结构示意图。

附图中的附图标记包括：1、长管拖车，2、泄气柱，3、氢压机，4、阀组一，5、阀组二，6、储氢瓶组一，7、阀组三，8、高压测试工位，9、待测压缩机，10、阀组四，11、储氢瓶组二，12、阀组五，13、管路一，14、管路二，15、管路三，16、管路四，17、管路五，18、管路六，19、管路七，20、管路八，21、管路九，22、氢气放空口，23、循环管路一，24、管路十一，25、循环管路二，26、管路十三，27、置换管道。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明具体实施方式作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。

如图1-11所示，本发明公开了一种高压压缩机氢气测试中心，包括连接测试气源的泄气柱2、阀组一4、阀组二5、储氢瓶组一6、储氢瓶组二11、阀组三7、阀组四10、阀组五12和高压测试工位8，所述阀组一4包括直供回路，所述泄气柱2连接到所述直供回路的氢气入口，所述直供回路的氢气出口通过管路和阀组二5连接到所述储氢瓶组一6的进气口，所述储氢瓶组一6包括多个氢气瓶和储氢控制管路系统，所述储氢瓶组一6通过所述储氢控制管路系统中不同管线的阀门的通断来改变测试用氢的储存量，所述储氢瓶组一6的出气口通过管路和阀组三7连接到所述高压测试工位8的进气总管，所述进气总管再通过支管对应连接到所述高压测试工位8中各个待测压缩机9的进气口，各个待测压缩机9的出气口则通过管路连接到出气总管，所述出气总管经所述阀组四10连接到储氢瓶组二11的进气口，所述储氢瓶组二11的出气口通过阀组五12和管路连接到所述进气总管。

本方案通过泄气柱2直接从长管拖车1供气，从而保证了用气来源，避免供气不足的问题。通过阀组设置实现了90MPa压缩机这类常用的高压压缩机测试工艺所需阀门的集成化，方便测试工艺操作。通过储氢瓶组设计，提升了内部循环用气的安全性、灵活性，多个气瓶回路并联能提高供气的稳定性。阀组间连接形成通向高压测试工位8的回路，使得测试用氢能够循环利用，避免了测试用气的浪费。

所述泄气柱2连接有两个供氢管路，分别为管路一13和管路二14，所述管路一13直接连通所述直供回路的一个氢气入口，故为直供管路；所述管路二14经氢压机3连通所述直供回路的另一个氢气入口，故为增压管路。所述直供回路设有与所述氢气入口对应的两个进气支路和一个出气支路。这样让本方案通过在测试工艺中加入氢压机3用于测试氢的加压处理，能够实现多种供气压力的供给，从而拓宽该测试工艺的应用范围，满足多种进排气压力参数的氢压机3的测试需求，提升了该测试工艺设备的通用性。

所述储氢瓶组一6内部设有安全阀、针阀等多个阀门确保供氢的安全性，通过不同管线的阀门的通断来改变测试用氢的储存量，灵活调节氢循环率，来满足不同排量的氢压机3的测试需求。所述储氢瓶组一6中包括并联设置的若干气瓶回路，各个气瓶回路平联连接在所述阀组二5和阀组三7之间，每个气瓶回路中均设有相应的氢气瓶和回路控制结构。所述储氢控制管路系统包括所述回路控制结构，所述回路控制结构包括安全阀、针阀等若干安全阀门，所述安全阀门设于气瓶回路的管路上。

所述气瓶回路包括单瓶回路和多瓶回路，所述单瓶回路中只有一个氢气瓶，所述多瓶回路中包括若干氢气瓶并联形成的并联瓶组，所述并联瓶组连接于气瓶回路的管路上。所述回路控制结构包括设于所述气瓶回路的管路上的第一控制结构和第二控制结构，以及设于每个氢气瓶两端管路上的控制阀。单瓶回路中，所述氢气瓶和所述控制阀均设于所述第一控制结构和所述第二控制结构之间；多瓶回路中，所述并联瓶组设于所述第一控制结构和所述第二控制结构之间，所述并联瓶组中的每个氢气瓶两端管路上的设有所述控制阀。通过控制结构则能调节进气和出气压力，保证储氢瓶组一6的安全和供气压力符合需要。

所述阀组一4的直供回路连接到所述阀组二5中的回路，所述回路的出气口连接到所述储氢瓶组一6中的一个气瓶回路。所述气瓶回路可以是多瓶回路，也可以是单瓶回路。所述阀组一4的直供回路连接到阀组二5的进气口，氢气输送并在储氢瓶组一6储存后再输送到高压测试工位8。通过储氢瓶组一6储存氢气通过阀组三7向待测压缩机9供气保证供气稳定。

所述阀组三7中设有独立的回路，且每个回路上都设有相应阀门等控制结构，所述储氢瓶组一6中的气瓶回路通过所述阀组三7中的回路连接到对应的出气口，而阀组三7的各个出气口通过分支管路连接到所述高压测试工位8的进气总管，上述分支管路、进气总管和高压测试工位8中的支管构成管路六18，用于对各个待测压缩机9进行供氢。

所述阀组四10中包括通气回路，所述出气总管通过所述通气回路连接到所述储氢瓶组二11中的气瓶回路，所述气瓶回路连接所述阀组五12中的循环气路，所述循环气路包括连接对应出气口的减压支路和出气支路，所述出气支路不进行减压并通过循环管路一23连接到所述高压测试工位8的进气总管，实现气体的循环利用并直接用于对待测压缩机9的供气。所述减压支路上设有减压阀并通过循环管路二25连接到阀组二5的进气口，从而让所述储氢瓶组二11中的氢气能通过所述阀组五12减压后再循环输送到所述储氢瓶组一6储存。所述阀组二5的两个进气口一个连接所述循环管路二25，而另一个连通所述直供回路。储氢瓶组二11的各个气瓶回路还能通过其上的氢气放空口22放出氢气降低气压。

所述阀组四10中的通气回路还包括有减压循环支路，所述减压循环支路上设有减压阀，所述减压循环支路连接有阀组四10的一个出气口，所述减压循环支路经出气口和管路连接到所述循环管路一23。这样阀组四10接收到的氢气能够经减压循环支路的减压阀减压后直接循环输送到所述储氢瓶组一6储存。

采用上述的高压压缩机氢气测试中心，测试中心将长管拖车1接入泄气柱2直接提供测试气源。将泄气柱2的管路一13与阀组一4连接，将泄气柱2的管路二14连接到氢压机3，氢压机3的出气口与阀组一4连接。阀组一4引出管路三15接入阀组二5，阀组二5通过管路四16接入储氢瓶组一6，储氢瓶组一6通过管路五17接入阀组三7，阀组三7的出气口都连接到管路六18，并通过管路六18及其分支管路连接到高压测试工位8上的各个待测压缩机9。待测压缩机9均为高压压缩机(即90MPa压缩机)，各个待测压缩机9的出气口通过对应支管并联连接到管路七19，所述管路七19连接到所述阀组四10的通气回路，所述通气回路再通过管路八20连接储氢瓶组二11中对应的气瓶回路，所述气瓶回路通过通过管路九21连接到所述阀组五12中的循环气路，所述循环气路的出气支路通过管路十(即循环管路一23)连接到管路六18，即连接到所述高压测试工位8的进气总管，由此实现对高压测试工位8的循环供气。所述循环气路的减压支路通过管路十二(即循环管路二25)连接到所述阀组二5的另一个进气口从而经所述阀组二5和管路四16向储氢瓶组一6供气，实现对测试后气体的回收储存，并为之后的循环利用做准备。所述阀组四10上的通气回路还通过减压循环支路连接管路十一24，管路十一24连通所述管路十二(即循环管路二25)，这样通气回路回收的氢气能在直接通过所述减压循环支路减压后，通过管路十二、阀组二5和管路四16储存到储氢瓶组一6，无需经过储氢瓶组二11。

这样不仅能通过储氢瓶组一6储存氢气并提供稳定灵活的供气压力到高压测试工位8，高压测试工位8的待测压缩机9在使用氢气后又能回收氢气输送到储氢瓶组一6或储氢瓶组二11储存以备循环利用。方案通过阀组五12和各个循环管路，既能向储氢瓶组二11和储氢瓶组一6循环输送储存，也能向高压测试工位8供气实现循环利用。

本发明还提供了一种高压压缩机氢气的测试方法，包括：

一、当供气压力与测试所需压力相近时，氢气从泄气柱2流出后，由管路一13依次经过阀组一4的直供回路、阀组二5进入储氢瓶组一6，这里实现对氢气的储存，储氢瓶组一6稳定向外供气，氢气在经过阀组三7后输送到高压测试工位8向90MPa压缩机进行供气进行测试。待测压缩机9则将测试后的氢气经阀组四10输送到储氢瓶组二11，由此实现氢气的回收储存。而储氢瓶组二11的氢气经阀组五12后既能通过所述循环管路一23循环输送到高压测试工位8对氢气进行循环利用，也能通过所述循环管路二25和阀组二5循环输送到储氢瓶组一6实现对氢气的储存，以备之后向高于测试工位供气实现循环利用。所述阀组四10上的通气回路也能通过减压循环支路连接管路十一24，进而连通所述循环管路二25向储氢瓶组一6输送减压后的氢气储存。该方案中高压氢气(压力90MPa左右)能够经减压支路减压储存，从而也能用于压力相对较低的气体待测压缩机9的测试。

二、当供气压力低于测试所需压力时，氢气从泄气柱2流出后，由管路二14输送经氢压机3增压后，经过阀组一4的直供回路、阀组二5进入储氢瓶组一6，这里实现对氢气的储存，储氢瓶组一6稳定向外供气，氢气在经过阀组三7后输送到高压测试工位8向90MPa压缩机进行供气进行测试。待测压缩机9则将测试后的氢气经阀组四10输送到储氢瓶组二11，由此实现氢气的回收储存。而储氢瓶组二11的氢气经阀组五12后既能通过所述循环管路一23循环输送到高压测试工位8对氢气进行循环利用，也能通过所述循环管路二25和阀组二5循环输送到储氢瓶组一6实现对氢气的储存，以备之后向高于测试工位供气实现循环利用。所述阀组四10上的通气回路也能通过减压循环支路连接管路十一24，进而连通所述循环管路二25向储氢瓶组一6输送减压后的氢气储存。

三、当测试系统内氢气量满测试需求后，关闭管路一13及管路二14，通过高压测试工位8上的待测压缩机9提供氢气循环动力，氢气由待测压缩机9排出，待测压缩机9则将测试后的氢气经阀组四10输送到储氢瓶组二11，由此实现氢气的回收储存。而储氢瓶组二11的氢气经阀组五12后既能通过所述循环管路一23循环输送到高压测试工位8对氢气进行循环利用，也能通过所述循环管路二25和阀组二5循环输送到储氢瓶组一6实现对氢气的储存，以备之后向高于测试工位供气实现循环利用。所述阀组四10上的通气回路也能通过减压循环支路连接管路十一24，进而连通所述循环管路二25向储氢瓶组一6输送减压后的氢气储存。

四、本方案中采用多瓶回路向高压测试工位8供气能调节供气气压，但当回收测试后的氢气，气压在并联的储氢瓶组二11中可能存在部分气瓶回路高压力大于90MPa压缩机的进气要求。当供给氢气压力过大，无法满足氢压机3进气压力低于排气压力这一要求时，氢气经过阀组五12中减压支路或阀组四10中减压循环支路中的减压阀减压后，再向储氢瓶组一6输送，储氢瓶组一6则对高压测试工位8进行供气实现对氢气减压后的储存和循环利用。

五、当上述供给氢气压力过大的情况中，当通过所述减压阀减压后仍然无法将氢气气压降低到所需压力值时，氢气通过循环气路和储氢瓶组二11中的放空口将一部分排出，实现对高压压缩机测试工位中待测压缩机9的保护。

六、在初次使用该高压压缩机氢气测试中心时，需要对其内部管道仪表中残存杂质气体进行吹扫及置换，通过阀组五12中的置换管道27来实现。所述阀组五12的置换管道27连接到阀组五12的一个出气口，该出气口通过管路十三26循环连接到所述阀组四10的一个进气口，该进气口为所述阀组四10中通气回路的另一个进气口，这样所述置换管道27经管路十三26、和阀组四10中的通气回路连通所述储氢瓶组二11，从而能实现对相关管道仪表中残存杂质气体的吹扫置换。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的发明构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明保护范围之内。