一种带有流量调节功能的加氢机的制作方法

本发明涉及加氢设备技术领域，具体涉及一种带有流量调节功能的加氢机。

背景技术：

汽车用压缩氢气加氢机是用于给汽车提供压缩氢气燃料或天然气混氢燃料充装服务，并带有计量和计价等功能的专用设备，简称加氢机。

典型的加氢机为满足中国国家标准GB/T31138-2014的汽车用压缩氢气加气机(如图4所示)在给燃料电池车加氢气时，需要控制燃料电池车内的储氢瓶的压力、控制流量，以确保加氢速度符合汽车用压缩氢气加气机GB/T31138规范要求，流量在60g/s范围之内。

为快速充满燃料电池车，加氢站压缩后的氢气压力超过燃料电池车的车用储氢瓶的额定储存压力。如35MPa加氢站，氢气加注前的压力45MPa；又如70MPa加氢站，氢气加注前的压力87.5MPa。如果不能有效控制加氢的速度(流量)，会造成燃料电池车上的储氢瓶超负载储存，引发危险事故。

为了解决上述问题，现有技术采用在加氢机内部管路上加装节流孔板来控制加氢的速度(流量)。但是加装了节流孔板的加氢机还存在以下问题：

常规的节流孔板不具备流量自动调节功能，只能固定调节，这样一台加氢机里面可能会安装多个不同的节流孔板来进行流量控制，而安装多个不同的节流孔板提高了加氢机结构的复杂性，一方面使得设备成本提高，另一方面使得设备的安全性和可靠性降低。

如果采用具有流量调节功能的节流孔板组件(例如转板式的节流孔板组件)，虽然能够达到流量的自动调节，但是由于节流孔板组件本身的结构问题，会导致其流量调节的精度普遍较差，其无法实现流量的高精度控制，从而会导致加氢机设备性能的下降。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提出一种带有流量调节功能的加氢机，旨在实现加氢机流量的高精度控制，具体的技术方案如下：

一种带有流量调节功能的加氢机，包括加氢机主机、设置在所述加氢机主机内的加氢管路系统，所述加氢管路系统的输出端设置有加氢软管和加氢枪，所述加氢管路系统上分别设置有质量流量计和流量调节阀，所述质量流量计和流量调节阀分别连接加氢机主机的控制系统。

上述技术方案中，在加氢机的管路上设置了流量调节阀，其与控制系统相连接，控制系统根据质量流量计的流量信息，实时控制流量调节阀，从而实现了流量的精确控制。

优选的，所述控制系统中设置有PID调节器，所述控制系统通过所述PID调节器实现所述流量调节阀的流量调节。

上述控制系统采用PID调节器进行流量调节，具有调节稳定性好、工作可靠等优势。

作为本发明的优选方案，所述加氢管路系统上还设置有作为安全限流用的可调式节流孔板。

优选的，所述流量调节阀所设定的控制流量小于所述可调式节流孔板所设定的限流流量。

上述通过将可实现高精度调节控制的流量调节阀与可调式节流孔板的组合使用，一方面充分利用了流量调节阀的高精度控制优势，另一方面又充分利用可调式节流孔板的可靠的限流优势，两者的结合大大增强了高精度流量调节下的加氢机的安全性。

作为本发明的进一步改进，在所述加氢软管和加氢枪之间设置有拉断阀，所述拉断阀上设置有用于定期检测所述拉断阀安全状态的拉断阀安检器，所述拉断阀安检器包括固定连接在所述拉断阀一端的第一法兰、滑动连接在所述拉断阀另一端外圆上的第二法兰、空套在所述拉断阀外围的外筒体，所述外筒体的一端与所述第一法兰一体化连接，所述外筒体的另一端与所述第二法兰可拆卸连接，所述第一法兰、第二法兰和外筒体连接后与所述拉断阀的外圆之间形成一封闭空腔，在所述封闭空腔内靠近第二法兰的所述拉断阀的外圆上固定设置有第三法兰，所述第三法兰与所述第二法兰之间连接有波纹管，所述外筒体上设置有用于检测所述封闭空腔内部压力的压力表。

拉断阀在正常使用时，外筒体与第二法兰的连接处于可分离状态(连接处不装连接件)；需要对拉断阀进行使用状态下的实时安检时，使用连接件将外筒体与第二法兰固定在一起，然后使用外力将拉断阀脱开，由于拉断阀的脱开部处于封闭空腔中，即使拉断阀出现故障而氢气泄露，也不会外泄，同时通过观察压力表的压力变化即可判断拉断阀是否正常。安检结束后，将外筒体与第二法兰之间的连接件拆掉，拉断阀的两半重新连接在一起，即可投入正常使用。

上述通过在拉断阀上设置拉断阀安检器，实现了加氢机在使用过程中的定期实时安检，从而可以防止拉断阀因故障导致的氢气泄露，由此提高了加氢机的安全性。

优选的，所述第三法兰与第二法兰之间设置有密封环，且所述密封环位于所述波纹管的外围。

作为第三法兰与第二法兰之间密封环的设置方式之一，所述密封环连接在所述第三法兰的端面上。

作为第三法兰与第二法兰之间密封环的设置方式之二，所述密封环连接在所述第二法兰的端面上。

上述第三法兰与第二法兰之间密封环的设置，可以实现拉断阀在安检时，其拉断阀拉开后密封环同时接触到第三法兰与第二法兰，出现氢气泄漏时高压氢气能够进一步推动第三法兰顶向第二法兰，从而形成更可靠的密封，并保护了波纹管，从而进一步提高了拉断阀安检器的可靠性。

优选的，在所述第二法兰与第三法兰之间还设置有用于防止所述第二法兰滑出拉断阀的限位螺钉。

优选的，所述第二法兰上设置有螺钉连接孔，所述第三法兰上设置有螺钉穿越孔，所述限位螺钉的螺纹头穿过所述螺钉穿越孔后连接在所述螺钉连接孔中。

通过在第二法兰与第三法兰之间设置限位螺钉，一方面可以防止第二法兰滑出拉断阀，另一方面也可以确保波纹管的伸缩在合理范围内，防止波纹管超过伸缩行程而损坏。

作为本发明的更进一步改进，所述第二法兰上固定有与所述外筒体的端面相接触的磁性圈。

上述通过设置磁性圈实现了外筒体的端面与第二法兰的磁性连接，有利于在正常使用拉断阀(外筒体与第二法兰的连接处不装连接件)时，外筒体与第二法兰仍然能够通过磁性的作用而连接在一起，从而有利于保护封闭空腔内的零件不会受到外界粉尘的影响，由此进一步提高了拉断阀安检器的适应性和可靠性。

本发明中，所述外筒体与所述第二法兰的可拆卸连接为螺栓连接。

本发明中，所述加氢管路系统上还设置有微通道换热器。

在加氢机的管路上设置了微通道换热器，微通道换热器连接于质量流量计与加氢软管之间的管路之间。加氢操作过程中，氢气从加氢机主机的气源接口进入加氢机的进气管路，然后依次经过气体过滤器、进气阀、质量流量计、微通道换热器、加氢软管、拉断阀、加氢枪后通过汽车加氢口充入汽车储气瓶。

相比现有技术中的加氢机，本发明由于在加氢机管路上设置了微通道换热器，微通道换热器的体积相对水冷机组要小得多(选用的微通道换热器体积大约只有14寸的电脑大小、厚度只有100mm)，其能够安装到加氢机主机内部，从而实现了加氢机主机与冷却系统的集成化安装，由此减少了设备的占地面积、并减少了设备现场安装的工作量。

另外，通过微通道换热器在加氢机主机的内置式安装，克服了传统采用外部冷水机组的高压加氢机需要铺设较长管路的弊端，由此提高了设备可靠性，并有效提高了冷却系统的效率。

优选的，所述控制系统为PLC控制系统或微机控制系统。

本发明的有益效果是：

第一，本发明的一种带有流量调节功能的加氢机，在加氢机的管路上设置了流量调节阀，其与控制系统相连接，控制系统根据质量流量计的流量信息，实时控制流量调节阀，从而实现了流量的精确控制。控制系统采用PID调节器进行流量调节，具有调节稳定性好、工作可靠等优势。

第二，本发明的一种带有流量调节功能的加氢机，通过将可实现高精度调节控制的流量调节阀与可调式节流孔板的组合使用，一方面充分利用了流量调节阀的高精度控制优势，另一方面又充分利用可调式节流孔板的可靠的限流优势，两者的结合大大增强了高精度流量调节下的加氢机的安全性。

第三，本发明的一种带有流量调节功能的加氢机，通过在拉断阀上设置拉断阀安检器，实现了加氢机在使用过程中的定期实时安检，从而可以防止拉断阀因故障导致的氢气泄露，由此提高了加氢机的安全性。

第四，本发明的一种带有流量调节功能的加氢机，第三法兰与第二法兰之间密封环的设置，可以实现拉断阀在安检时，其拉断阀拉开后密封环同时接触到第三法兰与第二法兰，出现氢气泄漏时高压氢气能够进一步推动第三法兰顶向第二法兰，从而形成更可靠的密封，并保护了波纹管，从而进一步提高了拉断阀安检器的可靠性。

第五，本发明的一种带有流量调节功能的加氢机，通过在第二法兰与第三法兰之间设置限位螺钉，一方面可以防止第二法兰滑出拉断阀，另一方面也可以确保波纹管的伸缩在合理范围内，防止波纹管超过伸缩行程而损坏。

第六，本发明的一种带有流量调节功能的加氢机，通过设置磁性圈实现了外筒体的端面与第二法兰的磁性连接，有利于在正常使用拉断阀(外筒体与第二法兰的连接处不装连接件)时，外筒体与第二法兰仍然能够通过磁性的作用而连接在一起，从而有利于保护封闭空腔内的零件不会受到外界粉尘的影响，由此进一步提高了拉断阀安检器的适应性和可靠性。

第七，本发明的一种带有流量调节功能的加氢机，在加氢机的管路上设置了微通道换热器，微通道换热器的体积相对水冷机组要小得多(选用的微通道换热器体积大约只有14寸的电脑大小、厚度只有100mm)，其能够安装到加氢机主机内部，从而实现了加氢机主机与冷却系统的集成化安装，由此减少了设备的占地面积、并减少了设备现场安装的工作量。

第八，本发明的一种带有流量调节功能的加氢机，通过微通道换热器在加氢机主机的内置式安装，克服了传统采用外部冷水机组的高压加氢机需要铺设较长管路的弊端，由此提高了设备可靠性，并有效提高了冷却系统的效率。

附图说明

图1是本发明的一种带有流量调节功能的加氢机的系统结构示意图；

图2是在加氢机的拉断阀上设置拉断阀安检器的结构示意图；

图3是图2的局部放大视图；

图4是现有技术中的一种加氢机的系统结构示意图。

图中：1、拉断阀，2、拉断阀安检器，3、第一法兰，4、第三法兰，5、外筒体，6、封闭空腔，7、压力表，8、波纹管，9、第二法兰，10、密封环，11、加氢软管，12、加氢抢，13、加氢机主机，14、连接件(螺栓)，15、密封圈，16、密封圈，17、限位螺钉，18、磁性圈，19、拉断阀的脱开部。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1至4所示为本发明的一种带有流量调节功能的加氢机的实施例，包括加氢机主机13、设置在所述加氢机主机13内的加氢管路系统，所述加氢管路系统的输出端设置有加氢软管11和加氢枪12，所述加氢管路系统上分别设置有质量流量计和流量调节阀，所述质量流量计和流量调节阀分别连接加氢机主机13的控制系统。

上述技术方案中，在加氢机的管路上设置了流量调节阀，其与控制系统相连接，控制系统根据质量流量计的流量信息，实时控制流量调节阀，从而实现了流量的精确控制。

优选的，所述控制系统中设置有PID调节器，所述控制系统通过所述PID调节器实现所述流量调节阀的流量调节。

上述控制系统采用PID调节器进行流量调节，具有调节稳定性好、工作可靠等优势。

作为本实施例的优选方案，所述加氢管路系统上还设置有作为安全限流用的可调式节流孔板。

优选的，所述流量调节阀所设定的控制流量小于所述可调式节流孔板所设定的限流流量。

上述通过将可实现高精度调节控制的流量调节阀与可调式节流孔板的组合使用，一方面充分利用了流量调节阀的高精度控制优势，另一方面又充分利用可调式节流孔板的可靠的限流优势，两者的结合大大增强了高精度流量调节下的加氢机的安全性。

作为本实施例的进一步改进，在所述加氢软管11和加氢枪12之间设置有拉断阀1，所述拉断阀1上设置有用于定期检测所述拉断阀1安全状态的拉断阀安检器2，所述拉断阀安检器2包括固定连接在所述拉断阀1一端的第一法兰3、滑动连接在所述拉断阀1另一端外圆上的第二法兰9、空套在所述拉断阀1外围的外筒体5，所述外筒体5的一端与所述第一法兰3一体化连接，所述外筒体5的另一端与所述第二法兰9可拆卸连接，所述第一法兰3、第二法兰9和外筒体5连接后与所述拉断阀1的外圆之间形成一封闭空腔6，在所述封闭空腔6内靠近第二法兰9的所述拉断阀1的外圆上固定设置有第三法兰4，所述第三法兰4与所述第二法兰9之间连接有波纹管8，所述外筒体5上设置有用于检测所述封闭空腔6内部压力的压力表7。

拉断阀1在正常使用时，外筒体5与第二法兰9的连接处于可分离状态(连接处不装连接件)；需要对拉断阀1进行使用状态下的实时安检时，使用连接件14将外筒体5与第二法兰9固定在一起，然后使用外力将拉断阀1脱开，由于拉断阀1的脱开部处于封闭空腔6中，即使拉断阀1出现故障而氢气泄露，也不会外泄，同时通过观察压力表7的压力变化即可判断拉断阀1是否正常。安检结束后，将外筒体5与第二法兰9之间的连接件14拆掉，拉断阀1的两半重新连接在一起，即可投入正常使用。

上述通过在拉断阀1上设置拉断阀安检器2，实现了加氢机在使用过程中的定期实时安检，从而可以防止拉断阀1因故障导致的氢气泄露，由此提高了加氢机的安全性。

优选的，所述第三法兰4与第二法兰9之间设置有密封环10，且所述密封环10位于所述波纹管8的外围。

作为第三法兰4与第二法9兰之间密封环10的设置方式之一，所述密封环10连接在所述第三法兰4的端面上。

作为第三法兰4与第二法兰9之间密封环10的设置方式之二，所述密封环10连接在所述第二法9兰的端面上。

上述第三法兰4与第二法兰9之间密封环10的设置，可以实现拉断阀1在安检时，其拉断阀1拉开后密封环10同时接触到第三法兰4与第二法兰9，出现氢气泄漏时高压氢气能够进一步推动第三法兰4顶向第二法兰9，从而形成更可靠的密封，并保护了波纹管8，从而进一步提高了拉断阀安检器2的可靠性。

优选的，在所述第二法兰9与第三法兰4之间还设置有用于防止所述第二法兰9滑出拉断阀1的限位螺钉17。

优选的，所述第二法兰9上设置有螺钉连接孔，所述第三法兰4上设置有螺钉穿越孔，所述限位螺钉17的螺纹头穿过所述螺钉穿越孔后连接在所述螺钉连接孔中。

通过在第二法兰9与第三法兰4之间设置限位螺钉17，一方面可以防止第二法兰9滑出拉断阀1，另一方面也可以确保波纹管8的伸缩在合理范围内，防止波纹管8超过伸缩行程而损坏。

作为本实施例的更进一步改进，所述第二法兰9上固定有与所述外筒体5的端面相接触的磁性圈18。

上述通过设置磁性圈18实现了外筒体5的端面与第二法兰9的磁性连接，有利于在正常使用拉断阀1(外筒体5与第二法兰9的连接处不装连接件14)时，外筒体5与第二法兰9仍然能够通过磁性的作用而连接在一起，从而有利于保护封闭空腔6内的零件不会受到外界粉尘的影响，由此进一步提高了拉断阀安检器2的适应性和可靠性。

本实施例中，所述外筒体5与所述第二法兰9的可拆卸连接为螺栓14连接。

本实施例中，所述加氢管路系统上还设置有微通道换热器。

在加氢机的管路上设置了微通道换热器，微通道换热器连接于质量流量计与加氢软管之间的管路之间。加氢操作过程中，氢气从加氢机主机的气源接口进入加氢机的进气管路，然后依次经过气体过滤器、进气阀、质量流量计、微通道换热器、加氢软管、拉断阀、加氢枪后通过汽车加氢口充入汽车储气瓶。

相比现有技术中的加氢机，本实施例由于在加氢机管路上设置了微通道换热器，微通道换热器的体积相对水冷机组要小得多(选用的微通道换热器体积大约只有14寸的电脑大小、厚度只有100mm)，其能够安装到加氢机主机内部，从而实现了加氢机主机与冷却系统的集成化安装，由此减少了设备的占地面积、并减少了设备现场安装的工作量。

另外，通过微通道换热器在加氢机主机的内置式安装，克服了传统采用外部冷水机组的高压加氢机需要铺设较长管路的弊端，由此提高了设备可靠性，并有效提高了冷却系统的效率。

优选的，所述控制系统为PLC控制系统或微机控制系统。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。