一种加氢站用顺序盘系统及其使用方法

技术领域

本发明涉及加氢站用设备技术领域，具体涉及一种加氢站用顺序盘系统及其使用方法。

背景技术

加氢站是指以氢气形式向加氢汽车提供燃料的场所。氢气体一般由氢气槽车运输至加氢站，再由压缩机组将氢气压缩，通过顺序控制盘按优先顺序依次分配储存于高、中、低压储氢瓶中，现有的顺序控制盘一般采用背压阀形式，即高、中、低压储氢瓶进气管路上分别安装背压阀，不同背压阀分别设置不同的压力，使得气体能通过；其中，对应高压储氢瓶的背压阀所设置的压力最小，中压储氢瓶其次，低压储氢瓶最高，在充气时，进气管路中的气体同时进入到三个背压阀，由于对应高压储氢瓶的背压阀所设置的压力最小，其首先被打开，此时，气体优先进入高压氢气瓶，随着气体的不断进入，高压储氢瓶中的压力也逐渐上升，一段时间后，气体的压力增大到对应中压储氢瓶的背压阀所设置的压力，此时该背压阀被打开，使得气体会进入中压储氢瓶，再一段时间后，气体的压力增大到对应低压储氢瓶的背压阀所设置的压力，此时该背压阀被打开，使得气体会进入低压储氢瓶。

加氢站中还设有若干个加氢机，每个加氢机均通过管路连通高、中、低压储氢瓶，当需要进行加氢时，加氢车连接至加氢机，进行加气。

上述的顺序控制盘在对储氢瓶进行装氢和通过储氢瓶向加氢车加氢时，具有如下弊端：

1.所采用的背压阀进行操作时，其相当于是靠机械阀控制高、中、低储氢装置充装。长期使用后，背压阀对压力的控制会不稳定，如此一来，该机械控制的形式一旦失效，优先充装的功能也失去了意义；并且氢气高压背压阀的造价非常昂贵；检修的费用也比较高。

2.如果加氢站有2个加氢机或更多，则无法监控各个加氢机加氢车辆的压力数值，无法实现优先加氢控制。

因此，如何提供一种能避免上述弊端的加氢站用顺序盘系统便成为了本领域技术人员急需解决的技术问题。

发明内容

为实现上述目的，本发明提供一种加氢站用顺序盘系统。

一种加氢站用顺序盘系统，包括高压储氢瓶组、中压储氢瓶组、低压储氢瓶组、主进气管路及与所述主进气管路分别连通的第一分支管路、第二分支管路和第三分支管路，所述主进气管路通过所述第一分支管路连通高压储氢瓶组、通过所述第二分支管路连通中压储氢瓶组、通过所述第三分支管路连通低压储氢瓶组，所述第一分支管路、所述第二分支管路和所述第三分支管路上均设置单向阀，所述第二分支管路上设置有中压控制阀，所述第三分支管路上设置有低压控制阀，所述高压储氢瓶组上安装有监测其氢气压力的第一压力变送器，所述中压储氢瓶组上安装有监测其氢气压力的第二压力变送器，所述低压储氢瓶组上安装有监测其氢气压力的第三压力变送器，还包括至少一个加氢机，所述加氢机通过第一加氢管路连通所述高压储氢瓶组、通过第二加氢管路连通所述中压储氢瓶组、通过第三加氢管路连通所述低压储氢瓶组，所述第一加氢管路、所述第二加氢管路和所述第三加氢管路上均设置单向阀，所述第一加氢管路上设置有第一加氢控制阀，所述第二加氢管路上设置有第二加氢控制阀，所述第三加氢管路上设置有第三加氢控制阀，所述加氢机上安装有监测与该加氢机连通的加氢车内的氢气压力的加氢机压力变送器；

还包括控制单元，所述控制单元分别电连接所述中压控制阀、所述低压控制阀、所述第一加氢控制阀、所述第二加氢控制阀和所述第三加氢控制阀能够控制相对应的控制阀的开启或关闭，所述控制单元还分别电连接所述第一压力变送器、所述第二压力变送器、所述第三压力变送器和所述加氢机压力变送器能够接收相对应的压力变送器所监测的压力，所述控制单元内储存有第一压力设定值、第二压力设定值和第三压力设定值，所述控制单元内还包括压力比较模块；

向所述高压储氢瓶组、中压储氢瓶组和低压储氢瓶组按顺序供氢时：所述主进气管路通过所述第一分支管路向所述高压储氢瓶组供氢，所述控制单元接收所述第一压力变送器所监测的压力，经所述压力比较模块进行比较，若该压力达到所述第一压力设定值时，所述控制单元控制所述中压控制阀开启，所述主进气管路通过所述第二分支管路向所述中压储氢瓶组供氢，所述控制单元接收所述第二压力变送器所监测的压力，经所述压力比较模块进行比较，若该压力达到所述第二压力设定值时，所述控制单元控制所述低压控制阀开启，所述主进气管路通过所述第三分支管路向所述低压储氢瓶组供氢；向加氢车加氢时：所述控制单元分别接收所述第一压力变送器、所述第二压力变送器、所述第三压力变送器和所述加氢机压力变送器所监测的压力，经所述压力比较模块进行比较，若加氢机压力变送器的压力低于第三压力变送器的压力，所述控制单元控制第三加氢控制阀开启，若加氢机压力变送器的压力平衡于或高于第三压力变送器的压力且低于第二压力变送器的压力，所述控制单元控制第二加氢控制阀开启，若加氢机压力变送器的压力平衡于或高于第二压力变送器的压力且低于所述第一压力变送器的压力，所述控制单元控制第一加氢控制阀开启。

作为优选，所述中压控制阀、所述低压控制阀、所述第一加氢控制阀、所述第二加氢控制阀和所述第三加氢控制阀均为电磁气控阀，每个所述电磁气控阀均包括一个电磁阀和气控阀，所述控制单元电连接所述电磁阀能够供电控制其开启，还包括供气的气源，气源的供气通过所述开启的电磁阀进入所述气控阀的气控阀执行器能控制气控阀的开启。

作为优选，所述第一加氢管路连通所述第一分支管路，所述第二加氢管路连通所述第二分支管路，所述第三加氢管路连通所述第三分支管路。

作为优选，所述加氢机的数量为两个。

作为优选，所述第一分支管路、所述第二分支管路和所述第三分支管路均连通至一排放管路。

本发明提供的加氢站用顺序盘系统，具有如下技术效果：

该系统使用时，主进气管路通过第一分支管路向高压储氢瓶组供氢，控制单元接收第一压力变送器所监测的压力，经压力比较模块进行比较，若该压力达到所述第一压力设定值时，控制单元控制所述中压控制阀开启，主进气管路通过所述第二分支管路向所述中压储氢瓶组供氢，控制单元接收第二压力变送器所监测的压力，经压力比较模块进行比较，若该压力达到所述第二压力设定值时，控制单元控制所述低压控制阀开启，主进气管路通过所述第三分支管路向所述低压储氢瓶组供氢；完全摒弃了背压阀的使用，采用一种全新的自动化的按顺序供氢方式，该系统供氢时，控制比较准确，且所用的部件均为常用部件，易获取且成本低。

另向加氢车加氢时：控制单元分别接收所述第一压力变送器、所述第二压力变送器、所述第三压力变送器和所述加氢机压力变送器所监测的压力，经压力比较模块进行比较，若加氢机压力变送器的压力低于第三压力变送器的压力，控制单元控制第三加氢控制阀开启，若加氢机压力变送器的压力平衡于或高于第三压力变送器的压力且低于第二压力变送器的压力，控制单元控制第二加氢控制阀开启，若加氢机压力变送器的压力平衡于或高于第二压力变送器的压力且低于所述第一压力变送器的压力，控制单元控制第一加氢控制阀开启；通过设置压力变送器并进行比较，可在第一时间实现加氢，提高了效率；另各个管路上单向阀的设置，可以保证气体按预设的顺序流动。

作为优选，控制阀均选用常用的电磁气控阀，成本较低且便于维护。

作为优选，加氢管路连通分支管路，可在特定情况下，直接通过主进气管路向加氢机供氢，实现与储氢瓶加氢的同步加氢。

作为优选，设置排放管路，便于在进行维修维护时，用于排气。

本发明还提供了一种加氢站用顺序盘系统的使用方法，包括如下：

向高压储氢瓶组、中压储氢瓶组和低压储氢瓶组按顺序供氢的步骤如下：

首先向所述高压储氢瓶组供氢，供氢过程中，监测高压储氢瓶组内的氢气压力，待其达到第一设定值时，开启位于所述中压储氢瓶组上游的控制阀，向所述中压储氢瓶组供氢，并实时监测该中压储氢瓶组内的压力，待其达到第二设定值时，开启位于所述低压储氢瓶组上游的控制阀，向所述低压储氢瓶组供氢；

向加氢车加氢的步骤如下：

加氢车连通至加氢机，监测加氢车初始状态的氢气压力，将该压力与所述高压储氢瓶组、所述中压储氢瓶组和所述低压储氢瓶组内的氢气的压力分别进行比较，若该压力低于所述低压储氢瓶组内的压力，则开启所述低压储氢瓶组进行加氢，若该压力平衡于或高于低压储氢瓶组内的压力低于中压储氢瓶组内的压力，则开启所述中压储氢瓶组进行加氢，若该压力平衡于或高于中压储氢瓶组内的压力且低于高压储氢瓶组内的压力，则开启所述高压储氢瓶组进行加氢。

作为优选，采用上述所述的加氢站用顺序控制盘。

该方法其具有同上的技术效果。

附图说明

图1为本发明所提供的一种加氢站用顺序盘系统的一种具体实施方式的结构示意图，其中箭头表示气体的流动方向。

图1中附图标记如下：

1高压储氢瓶组，2中压储氢瓶组，3低压储氢瓶组，4主进气管路，5第一分支管路，6第二分支管路，7第三分支管路，8单向阀，9中压控制阀，10低压控制阀，11第一压力变送器，12第二压力变送器，13第三压力变送器，14加氢机，15第一加氢管路，16第二加氢管路，17第三加氢管路，18第一加氢控制阀，19第二加氢控制阀，20第三加氢控制阀，21加氢机压力变送器，22控制单元，23加氢车，24气源管路，25排放管路。

具体实施方式

如图1所示，图1为本发明所提供的一种加氢站用顺序盘系统的一种具体实施方式的结构示意图，其中箭头表示气体的流动方向。

本发明提供一种加氢站用顺序盘系统，结合图1，其包括高压储氢瓶组1、中压储氢瓶组2、低压储氢瓶组3、主进气管路4及与所述主进气管路4分别连通的第一分支管路5、第二分支管路6和第三分支管路7，主进气管路4通过所述第一分支管路5连通高压储氢瓶组1、通过所述第二分支管路6连通中压储氢瓶组2、通过所述第三分支管路7连通低压储氢瓶组3，所述第一分支管路5、所述第二分支管路6和所述第三分支管路7上均设置单向阀8，所述第二分支管路6上设置有中压控制阀9，所述第三分支管路7上设置有低压控制阀10，所述高压储氢瓶组1上安装有监测其氢气压力的第一压力变送器11，所述中压储氢瓶组2上安装有监测其氢气压力的第二压力变送器12，所述低压储氢瓶组3上安装有监测其氢气压力的第三压力变送器13，还包括至少一个加氢机14，所述加氢机14通过第一加氢管路15连通所述高压储氢瓶组1、通过第二加氢管路16连通所述中压储氢瓶组2、通过第三加氢管路17连通所述低压储氢瓶组3，所述第一加氢管路15、所述第二加氢管路16和所述第三加氢管路17上均设置单向阀8，所述第一加氢管路15上设置有第一加氢控制阀18，所述第二加氢管路16上设置有第二加氢控制阀19，所述第三加氢管路17上设置有第三加氢控制阀20，所述加氢机14上安装有监测与该加氢机14连通的加氢车23内的氢气压力的加氢机压力变送器21；

还包括控制单元22，所述控制单元22分别电连接所述中压控制阀9、所述低压控制阀10、所述第一加氢控制阀18、所述第二加氢控制阀19和所述第三加氢控制阀20能够控制相对应的控制阀的开启或关闭，所述控制单元22还分别电连接所述第一压力变送器11、所述第二压力变送器12、所述第三压力变送器13和所述加氢机压力变送器21能够接收相对应的压力变送器所监测的压力，所述控制单元22内储存有第一压力设定值、第二压力设定值和第三压力设定值，所述控制单元22内还包括压力比较模块；

向所述高压储氢瓶组1、中压储氢瓶组2和低压储氢瓶组3按顺序供氢时：所述主进气管路4通过所述第一分支管路5向所述高压储氢瓶组1供氢，所述控制单元22接收所述第一压力变送器11所监测的压力，经所述压力比较模块进行比较，若该压力达到所述第一压力设定值时，所述控制单元22控制所述中压控制阀9开启，所述主进气管路4通过所述第二分支管路6向所述中压储氢瓶组2供氢，所述控制单元22接收所述第二压力变送器12所监测的压力，经所述压力比较模块进行比较，若该压力达到所述第二压力设定值时，所述控制单元22控制所述低压控制阀10开启，所述主进气管路4通过所述第三分支管路7向所述低压储氢瓶组3供氢；向加氢车23加氢时：所述控制单元22分别接收所述第一压力变送器11、所述第二压力变送器12、所述第三压力变送器13和所述加氢机压力变送器21所监测的压力，经所述压力比较模块进行比较，若加氢机压力变送器21的压力低于第三压力变送器13的压力，所述控制单元22控制第三加氢控制阀20开启，若加氢机压力变送器21的压力平衡于或高于第三压力变送器13的压力且低于第二压力变送器12的压力，所述控制单元22控制第二加氢控制阀19开启，若加氢机压力变送器21的压力平衡于或高于第二压力变送器12的压力且低于所述第一压力变送器11的压力，所述控制单元22控制第一加氢控制阀18开启。

该系统使用时，主进气管路4通过第一分支管路5向高压储氢瓶组1供氢，控制单元22接收第一压力变送器11所监测的压力，经压力比较模块进行比较，若该压力达到所述第一压力设定值时，控制单元22控制所述中压控制阀9开启，主进气管路4通过所述第二分支管路6向所述中压储氢瓶组2供氢，控制单元22接收第二压力变送器12所监测的压力，经压力比较模块进行比较，若该压力达到所述第二压力设定值时，控制单元22控制所述低压控制阀10开启，主进气管路4通过所述第三分支管路7向所述低压储氢瓶组3供氢；完全摒弃了背压阀的使用，采用一种全新的自动化的按顺序供氢方式，该系统供氢时，控制比较准确，且所用的部件均为常用部件，易获取且成本低。

另向加氢车23加氢时：控制单元22分别接收所述第一压力变送器11、所述第二压力变送器12、所述第三压力变送器13和所述加氢机压力变送器21所监测的压力，经压力比较模块进行比较，若加氢机压力变送器21的压力低于第三压力变送器13的压力，控制单元22控制第三加氢控制阀20开启，若加氢机压力变送器21的压力平衡于或高于第三压力变送器13的压力且低于第二压力变送器12的压力，控制单元22控制第二加氢控制阀19开启，若加氢机压力变送器21的压力平衡于或高于第二压力变送器12的压力且低于所述第一压力变送器11的压力，控制单元22控制第一加氢控制阀18开启；通过设置压力变送器并进行比较，可在第一时间实现加氢，提高了效率；另各个管路上单向阀8的设置，可以保证气体按预设的顺序流动。另，当设置多个加氢机14时，可通过其上相对应的加氢机压力变送器监测其相连加氢车的氢气压力，进而能控制先进行加氢的车辆或者即将加满的车辆进行优先的加氢，以尽量实现先来车先走的原则。

图1中的是作为示意图，可以理解的是，第一加氢管路15是和高压储氢瓶组1的出口端相连通，第一分支管路5是和高压储氢瓶组1的进口端相连通，第二加氢管路16是和中压储氢瓶组2的出口端相连通，第二分支管路6是和中压储氢瓶组2的进口端相连通，第三加氢管路17是和低压储氢瓶组3的出口端相连通，第三分支管路7是和低压储氢瓶组3的进口端相连通。

一种具体实施方式中，中压控制阀9、所述低压控制阀10、所述第一加氢控制阀18、所述第二加氢控制阀19和所述第三加氢控制阀20均为电磁气控阀，每个所述电磁气控阀均包括一个电磁阀和气控阀，所述控制单元22电连接所述电磁阀能够供电控制其开启，还包括供气的气源，气源的供气通过气源管路24进入所述开启的电磁阀进入所述气控阀的气控阀执行器能控制气控阀的开启。

控制阀均选用常用的电磁气控阀，成本较低且便于维护。当然，也可以选用其他类型的控制阀。

进一步的，第一加氢管路15连通所述第一分支管路5，所述第二加氢管路16连通所述第二分支管路6，所述第三加氢管路17连通所述第三分支管路7。

加氢管路连通分支管路，在特定情况下，可直接通过主进气管路4向加氢机14供氢，实现与储氢瓶加氢的同步加氢。

如图1所示，该具体实施方式中，加氢机14的数量为两个。当然，不限于此，也可以为一个或多个。

另，第一分支管路5、所述第二分支管路6和所述第三分支管路7均连通至一排放管路25。

设置排放管路25，便于在进行维修维护时，用于排气。

本发明还提供了一种加氢站用顺序盘系统的使用方法，包括如下：

向高压储氢瓶组1、中压储氢瓶组2和低压储氢瓶组3按顺序供氢的步骤如下：

结合图1，首先向所述高压储氢瓶组1供氢，供氢过程中，监测高压储氢瓶组1内的氢气压力，待其达到第一设定值时，开启位于所述中压储氢瓶组2上游的控制阀，向所述中压储氢瓶组2供氢，并实时监测该中压储氢瓶组2内的压力，待其达到第二设定值时，开启位于所述低压储氢瓶组3上游的控制阀，向所述低压储氢瓶组3供氢；

向加氢车加氢的步骤如下：

加氢车23连通至加氢机14，监测加氢车23初始状态的氢气压力，将该压力与所述高压储氢瓶组1、所述中压储氢瓶组2和所述低压储氢瓶组3内的氢气的压力分别进行比较，若该压力低于所述低压储氢瓶组3内的压力，则开启所述低压储氢瓶组3进行加氢，若该压力平衡于或高于低压储氢瓶组3内的压力低于中压储氢瓶组2内的压力，则开启所述中压储氢瓶组2进行加氢，若该压力平衡于或高于中压储氢瓶组2内的压力低于高压储氢瓶组1内的压力，则开启所述高压储氢瓶组1进行加氢。

进一步的，可采用上述所述的加氢站用顺序控制盘，具体过程已在上述进行描述。所以该方法具有同上的技术效果。