一种全自动控制的高压储气瓶气密性检测试压装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及高压储气瓶领域，具体涉及一种全自动控制的高压储气瓶气密性检测试压装置及其控制方法。

背景技术

储氢瓶是一种用于储存氢气的高压储气瓶，储氢瓶在生产得到后需要充入高压气体（氮气）进行试压，以便检测其气密性。现有的试压装置采用高压气体储罐来暂存试压用的氮气，随着氮气被分别加注至各个待检测的储氢瓶中进行试压，高压气体储罐中的氮气会被快速消耗掉，但是现有的试压装置中没有能将液氮转化为高压氮气的设备，所以经常需要通过外接气源对高压气体储罐补充氮气，这样一方面会影响试压效率，另一方面会增加试压成本，另外，现有的试压装置无法回收试压的氮气，使得氮气的消耗量很大，从而也增加了试压成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：将提供一种试压用的气体能由液化气体转化而来并且试压气体的消耗量较小的全自动控制的高压储气瓶气密性检测试压装置及其控制方法。

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案为：一种全自动控制的高压储气瓶气密性检测试压装置，其特征在于：包括：液化气体储罐、第一气化器、柱塞泵、第二气化器、高压气体储罐、回收储罐、加注座、中控器，液化气体储罐上设置有充装口、第一液相出口、第二液相出口、第一气相口、第二气相口，在充装口上连接有充装管，在充装管上串联有第一电磁阀，液化气体储罐的第一液相出口通过串联有第二电磁阀的管道与第一气化器的进口相连，第一气化器的出口通过管道与液化气体储罐的第一气相口相连，液化气体储罐的第二液相出口通过串联有第三电磁阀、由第一压力变送器检测压力、由第一温度变送器检测温度的管道与柱塞泵的进液口相连，柱塞泵的出液口通过由第二压力变送器检测压力、由第二温度变送器检测温度的管道与第二气化器的进口相连，第二气化器的出口通过由第三温度变送器检测温度的管道与高压气体储罐的进口相连，高压气体储罐的出口通过串联有第四电磁阀和质量流量计、由第三压力变送器检测压力的加注总管与加注支管的进口相连，加注支管的出口与加注座的进口相连，加注座的出口用于与待检测的高压储气瓶的进口对接，在加注支管上串联有第五电磁阀、由第四压力变送器检测压力，还包括：与加注支管一一对应的回收管道，回收管道上串联有第六电磁阀，回收管道的进口与加注支管相连，并且连通处位于加注支管上的第五电磁阀和加注座之间，回收管道的出口与回收储罐的进口相连，液化气体储罐的第二气相口通过管道与回收储罐的进口相连，柱塞泵的排气口通过管道与回收储罐的进口相连，回收储罐的出口通过串联有第七电磁阀的管道与柱塞泵和第二气化器之间的管道相连，液化气体储罐上设置有检测其液位的差压液位计，在充装管的进口和加注座的出口上均设置有一个红外通讯模块的信号接收端，各个信号接收端、各个电磁阀、差压液位计、各个压力变送器、各个温度变送器、各个气化器、柱塞泵、高压气体储罐的压力传感器、回收储罐的压力传感器、质量流量计均与中控器电连接。

进一步的，前述的一种全自动控制的高压储气瓶气密性检测试压装置，其中：回收储罐的进口分别通过一根串联有安全阀的管道与第一气化器的进口和液化气体储罐的第一液相出口之间的管路、充装管、液化气体储罐的第二液相出口和柱塞泵的进口之间的管路、柱塞泵的出口和第二气化器的进口之间的管路、加注总管相连。

进一步的，前述的一种全自动控制的高压储气瓶气密性检测试压装置，其中：安全阀为角式安全阀。

进一步的，前述的一种全自动控制的高压储气瓶气密性检测试压装置，其中：加注支管的出口和加注座的进口之间串联有一个拉断阀。

一种全自动控制的高压储气瓶气密性检测试压装置的控制方法，其特征在于：控制方法由三部分组成，分别为：液化气体充装方法、试压气体获取方法、加注试压方法；

（1）液化气体充装方法如下：在液化气体槽车的充装管道出口和充装管的进口相对接时，充装管上的信号接收端会接收到充装管道出口上的信号发射端发射的信号，该信号包含液化气体槽车上储罐的温度、压力、液位、以及信号发射端和信号接收端之间的距离，该距离能用于显示充装对接是否到位，中控器会对该信号进行采集、分析、处理，以便来判定是否符合充装条件，当符合充装条件时，中控器会采集差压液位计的液位，从而判断液化气体储罐是否需要充装补充，当液化气体储罐需要充装时，中控器会控制第一电磁阀打开，使得液化气体槽车能对液化气体储罐充装补充液化气体，当中控器判定液化气体储罐充满时，中控器会控制第一电磁阀关闭，从而断开充装；另外，在信号接收端无法接受到信号时，中控器也会控制第一电磁阀关闭，从而断开充装；

（2）试压气体获取方法如下：中控器会采集差压液位计的液位，当液化气体储罐的液位在程序设定范围内时，中控器会检测第一压力变送器的压力和第一温度变送器的温度是否处于程序设定的范围内，如果处于，中控器会控制第三电磁阀打开、第二电磁阀打开、第一气化器启动、柱塞泵启动，液化气体储罐中的一部分液化气体会进入第一气化器中被气化，气化得到的气体会进入液化气体储罐中对液化气体储罐进行增压，从而使柱塞泵能快速抽取液化气体储罐中的液化气体，此时中控器会实时监测第二压力变送器的压力、第二温度变送器的温度是否处于程序设定的范围内，只要有一个不处于，那么中控器会关闭柱塞泵、第二电磁阀、第一气化器、第三电磁阀，如果处于，中控器会控制第二气化器启动，使得柱塞泵泵送的液化气体能进入第二气化器中被气化，气化得到的气体会进入至高压气体储罐中储存，中控器会对高压气体储罐中的气压进行采集，此时中控器还会监测第三温度变送器的温度是否处于程序设定的范围内，如果不处于，那么中控器会关闭柱塞泵、第二电磁阀、第一气化器、第三电磁阀、第二气化器，从而停止充气；在给高压气体储罐充气的过程中，如果发生差压液位计的液位低于程序设定值或第一压力变送器的压力高于程序设定的范围或第一温度变送器的温度不在程序设定的范围内或第二压力变送器的压力高于程序设定的范围或第二温度变送器的温度不在程序设定的范围内或第三温度变送器的温度不在程序设定的范围内或高压气体储罐中的气压达到程序设定值时，中控器都会关闭柱塞泵、第二电磁阀、第一气化器、第三电磁阀、第二气化器，以便停止充气；在给高压气体储罐充气的过程中，如果发生第一压力变送器的压力低于程序设定的范围或第二压力变送器的压力低于程序设定的范围或高压气体储罐中的气压低于程序设定的范围时，中控器会首先检测回收储罐的压力是否处于程序设定的范围内，如果处于，那么中控器会控制第七电磁阀打开，使得回收储罐能为管路补充气体，当回收储罐的压力低于程序设定的范围时，中控器会控制第七电磁阀关闭；

（3）加注试压方法如下：在高压储气瓶进口和加注座的出口相对接时，加注座的出口上的信号接收端会接收到高压储气瓶进口上的信号发射端发射的信号，该信号包含高压储气瓶的温度、压力、以及信号发射端和信号接收端之间的距离，该距离能用于显示加注对接是否到位，中控器接收到该信号后，中控器会控制第四电磁阀打开，此时中控器会通过质量流量计对流量进行实时计量，如果流量处于程序设定的范围内，那么中控器会控制第五电磁阀打开，使得高压气体储罐中的气体能加注至高压储气瓶中，同时中控器会监测第四压力变送器的压力，当高压储气瓶中压力达到所需值后，中控器会控制第五电磁阀关闭进行试压，当第四压力变送器的压力超过程序设定的范围时，中控器会控制第五电磁阀关闭、第六电磁阀打开，使得试压的气体能排放至回收储罐中，直至第四压力变送器的压力低于程序设定的范围，中控器会控制第六电磁阀关闭。

本发明的优点为：所述的全自动控制的高压储气瓶气密性检测试压装置及其控制方法能实现全自动控制，并且能将液化气体快速转化为试压气体，使得高压气体储罐中的试压气体能快速且方便的得到补充，从而能提高试压效率和降低成本；由于设置了回收储罐，在管路中的试压气体不足时，回收储罐中回收的试压气体就能对管路中的试压气体进行补充，从而能大大减少试压气体的损耗，降低试压成本。

附图说明

图1为本发明所述的一种全自动控制的高压储气瓶气密性检测试压装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步的详细描述。

如图1所示，本实施例以储氢瓶加注氮气进行试压为示例进行讲解描述，一种全自动控制的高压储气瓶气密性检测试压装置，包括：液氮储罐1（液化气体储罐）、第一气化器2、柱塞泵3、第二气化器4、高压气体储罐5、回收储罐6、加注座7、中控器，液氮储罐1上设置有充装口、第一液相出口、第二液相出口、第一气相口、第二气相口，在充装口上连接有充装管11，在充装管11上串联有第一电磁阀71，液氮储罐1的第一液相出口通过串联有第二电磁阀72的管道与第一气化器2的进口相连，第一气化器2的出口通过管道与液氮储罐1的第一气相口相连，液氮储罐1的第二液相出口通过串联有第三电磁阀73、由第一压力变送器61检测压力、由第一温度变送器41检测温度的管道与柱塞泵3的进液口相连，柱塞泵3的出液口通过由第二压力变送器62检测压力、由第二温度变送器42检测温度的管道与第二气化器4的进口相连，第二气化器4的出口通过由第三温度变送器43检测温度的管道与高压气体储罐5的进口相连，高压气体储罐5的出口通过串联有第四电磁阀74和质量流量计8、由第三压力变送器63检测压力的加注总管51与加注支管52的进口相连，加注支管52的出口与加注座7的进口相连，加注座7的出口用于与待检测的储氢瓶81的进口对接，在加注支管52上串联有第五电磁阀75、由第四压力变送器64检测压力，还包括：与加注支管52一一对应的回收管道53，回收管道53上串联有第六电磁阀76，回收管道53的进口与加注支管52相连，并且连通处位于加注支管52上的第五电磁阀75和加注座7之间，回收管道53的出口与回收储罐6的进口相连，液氮储罐1的第二气相口通过管道与回收储罐6的进口相连，柱塞泵3的排气口通过管道与回收储罐6的进口相连，回收储罐6的出口通过串联有第七电磁阀77的管道与柱塞泵3和第二气化器4之间的管道相连，液氮储罐1上设置有检测其液位的差压液位计21，在充装管11的进口和加注座7的出口上均设置有一个红外通讯模块的信号接收端，各个信号接收端、各个电磁阀、差压液位计、各个压力变送器、各个温度变送器、各个气化器、柱塞泵3、高压气体储罐5的压力传感器、回收储罐6的压力传感器、质量流量计8均与中控器电连接。

在本实施例中，加注座7、加注支管52均设置有三个，这样就能同时为三个储氢瓶81加注氮气进行试压。

在本实施例中，回收储罐6的进口分别通过一根串联有安全阀91的管道与第一气化器2的进口和液氮储罐1的第一液相出口之间的管路、充装管11、液氮储罐1的第二液相出口和柱塞泵3的进口之间的管路、柱塞泵3的出口和第二气化器4的进口之间的管路、加注总管51相连。本实施例中，安全阀91为角式安全阀，并且各个安全阀91均与一个手动阀相并联，使得安全阀91发生故障时能通过手动阀排出高压气液，防止管路中的压力过高。

加注支管52的出口和加注座7的进口之间串联有一个拉断阀9，拉断阀9能防止管路意外断裂造成的泄漏事故。

一种全自动控制的高压储气瓶气密性检测试压装置的控制方法，控制方法由三部分组成，分别为：液化气体充装方法、试压气体获取方法、加注试压方法；

（1）液化气体充装方法如下：在液氮槽车的充装管道出口和充装管11的进口相对接时，充装管11上的信号接收端会接收到充装管道出口上的信号发射端发射的信号，该信号包含液氮槽车上储罐的温度、压力、液位、以及信号发射端和信号接收端之间的距离，该距离能用于显示充装对接是否到位，中控器会对该信号进行采集、分析、处理，以便来判定是否符合充装条件，当符合充装条件时，中控器会发出允许信号而采集差压液位计21的液位，从而判断液氮储罐1是否需要充装补充，当液氮储罐1需要充装时，中控器会控制第一电磁阀71打开，使得液氮槽车能对液氮储罐1充装补充液氮，当中控器判定液氮储罐1充满时，中控器会控制第一电磁阀71关闭，从而断开充装；另外，在信号接收端无法接受到信号时，中控器也会控制第一电磁阀71关闭，从而断开充装；

（2）试压气体获取方法如下：中控器会发出启动信号而采集差压液位计21的液位，当液氮储罐1的液位在程序设定范围内时，中控器会检测第一压力变送器61的压力和第一温度变送器41的温度是否处于程序设定的范围内，如果处于，中控器会依次控制第三电磁阀73打开、第二电磁阀72打开、第一气化器2启动、柱塞泵3启动，液氮储罐1中的一部分液氮会进入第一气化器2中被气化，气化得到的氮气会进入液氮储罐1中对液氮储罐1进行增压，从而使柱塞泵3能快速抽取液氮储罐1中的液氮，此时中控器会实时监测第二压力变送器62的压力、第二温度变送器42的温度是否处于程序设定的范围内，只要有一个不处于，那么中控器会依次关闭柱塞泵3、第二电磁阀72、第一气化器2、第三电磁阀73，如果处于，中控器会控制第二气化器4启动，使得柱塞泵3泵送的液氮能进入第二气化器4中被气化，气化得到的氮气会进入至高压气体储罐5中储存，中控器会对高压气体储罐5中的气压进行采集，此时中控器还会监测第三温度变送器43的温度是否处于程序设定的范围内，如果不处于，那么中控器会依次关闭柱塞泵3、第二电磁阀72、第一气化器2、第三电磁阀73、第二气化器4，从而停止充气；在给高压气体储罐5充气的过程中，如果发生差压液位计21的液位低于程序设定值或第一压力变送器61的压力高于程序设定的范围或第一温度变送器41的温度不在程序设定的范围内或第二压力变送器62的压力高于程序设定的范围或第二温度变送器42的温度不在程序设定的范围内或第三温度变送器43的温度不在程序设定的范围内或高压气体储罐5中的气压达到程序设定值时，中控器都会依次关闭柱塞泵3、第二电磁阀72、第一气化器2、第三电磁阀73、第二气化器4，以便停止充气；在给高压气体储罐5充气的过程中，如果发生第一压力变送器61的压力低于程序设定的范围或第二压力变送器62的压力低于程序设定的范围或高压气体储罐5中的气压低于程序设定的范围时，中控器会首先检测回收储罐6的压力是否处于程序设定的范围内，如果处于，那么中控器会控制第七电磁阀77打开，使得回收储罐6能为管路补充氮气，当回收储罐6的压力低于程序设定的范围时，中控器会控制第七电磁阀77关闭；

（3）加注试压方法如下：在储氢瓶81进口和加注座7的出口相对接时，加注座7的出口上的信号接收端会接收到储氢瓶81进口上的信号发射端发射的信号，该信号包含储氢瓶81的温度、压力、以及信号发射端和信号接收端之间的距离，该距离能用于显示加注对接是否到位，中控器接收到该信号后，中控器会控制第四电磁阀74打开，此时中控器会通过质量流量计8对流量进行实时计量，如果流量处于程序设定的范围内，那么中控器会控制第五电磁阀75打开，使得高压气体储罐5中的氮气能加注至储氢瓶81中，同时中控器会监测第四压力变送器64的压力，当储氢瓶81中压力达到所需值后，中控器会控制第五电磁阀75关闭进行试压，当第四压力变送器64的压力超过程序设定的范围时，中控器会控制第五电磁阀75关闭、第六电磁阀76打开，使得试压的氮气能排放至回收储罐6中，直至第四压力变送器64的压力低于程序设定的范围，中控器会控制第六电磁阀76关闭。

液氮槽车上储罐的温度、压力、液位和储氢瓶81的温度、压力分别由各自自带的检测器检测得到。

氮气被加注至储氢瓶81中后通过检测储氢瓶中气压的下降幅度，就能得到储氢瓶的气密性是否达标。

回收储罐6中氮气的来源：液氮储罐1溢出的液氮和BOG、柱塞泵工作时产生的氮气、管道压力过大通过安全阀排出的氮气、以及打开电磁阀通过回收管道53回收的试压氮气。回收储罐6中氮气可以在管路中的氮气不够时为管路补充氮气，使得第二气化器4能气化得到足够多的氮气。回收储罐6的设置能使氮气的消耗大大减少。