一种加氢站用隔膜压缩机能量综合利用系统和方法与流程

本发明涉及加氢站用隔膜压缩机，具体涉及一种加氢站用隔膜压缩机能量综合利用系统和方法。

背景技术：

1、随着燃料电池汽车的增多，加氢站的数量也逐渐增多。加氢站的核心设备包括氢气压缩机、顺序控制柜、储氢瓶组等。在氢气压缩机正常运行时，发热主要集中在膜头、润滑油和增压后的氢气，其中，增压后的氢气能够达到100摄氏度以上，在高温状态下需要利用冷水机对高温氢气进行换热降温。

2、并且，在极寒条件下隔膜压缩机初始运行时，撬内部分部件如电动阀门、仪表等无法正常工作，需要电加热系统对润滑油进行加热，这给隔膜压缩机带来额外的功耗。

技术实现思路

1、为了提高压缩机能量利用率，降低外界能耗，本方案提供了一种加氢站用隔膜压缩机能量综合利用系统和方法，通过将隔膜压缩机运行过程的高热量通过导热油传递给需要保温的阀门仪表，阶段性取代额外的保温装置，通过换热器给高压氢气降温，能够提高隔膜压缩机能源利用率，降低对外部保温装置的依赖。

2、根据本发明的第一方面，提供了一种加氢站用隔膜压缩机能量综合利用系统，包括：通过管路连接的冷却水系统、压缩机系统、导热系统和换热器，

3、其中，冷却水系统包括冷水机组循环泵、第一阀门、第二阀门、第三阀门，用于使冷却水在压缩机系统和换热器中循环；压缩机系统包括主油箱、副油箱、油泵和第四阀门，第四阀门连接在主油箱和副油箱之间，用于使润滑油在主油箱和副油箱之间进行热交换，以便使副油箱中的油温达到压缩机启动温度；导热系统包括压缩机控制阀组、第五阀门和第六阀门，压缩机控制阀组的框架和内腔构成导热器；换热器包括一个或多个换热腔体和对应的控制阀门。

4、可选地，在上述加氢站用隔膜压缩机能量综合利用系统中，第一阀门和第二阀门位于撬内冷水管路上，第三阀门位于撬内冷水管路之间，用于使冷却水在压缩机系统和换热器中循环；第四阀门位于主油箱和副油箱之间，主油箱和副油箱的容积根据冷却前温度和冷却后温度进行换热计算确定。

5、可选地，在上述加氢站用隔膜压缩机能量综合利用系统中，压缩机控制阀组的框架由方管拼焊而成，框架厚度大于3mm，导热器用于将氢气通过导热油传导至控制阀组的框架上，导热器的容积根据导热器入口管路温度和第二温度阈值确定。

6、可选地，在上述加氢站用隔膜压缩机能量综合利用系统中，换热器内部使用冷却水作为换热媒介，换热器的换热面积根据换热器入口管路温度确定；换热腔体布局在压缩机撬底座上，压缩机撬底座由横纵梁拼焊而成形成大小不一的空格，换热腔体安装在空格内。

7、可选地，在上述加氢站用隔膜压缩机能量综合利用系统中，循环泵入口管路、循环泵出口管路、导热器入口管路、导热器内部、导热器出口管路、换热腔体内部、换热器出口管路、主油箱、副油箱中均设置有温度变送器。

8、根据本发明的第二方面，提供了一种加氢站用隔膜压缩机能量综合利用方法，包括：启动冷水机组中的循环泵，使冷却水在撬内冷却管路和内部管网中循环；检测压缩机副油箱的油温，当副油箱油温小于压缩机启动温度时，将主油箱和副油箱中的润滑油进行热交换达到启动温度后，启动压缩机；检测压缩机控制阀组的环境温度，当环境温度小于第三温度阈值时，使氢气进入导热器直到环境温度大于第三温度阈值；检测换热器氢气出口温度，通过调整换热器的换热面积使氢气出口温度小于第四温度阈值。

9、可选地，在上述加氢站用隔膜压缩机能量综合利用方法中，冷却水中添加有防冻剂，启动冷水机组中的循环泵后，开启第一阀门和第二阀门，给撬内冷水管网充满冷却水，通过流量开关检测冷却水循环流动是否正常；循环预设时间后关闭第一阀门和第二阀门，打开第三阀门，使冷却水连通内部管网。

10、可选地，在上述加氢站用隔膜压缩机能量综合利用方法中，检测主油箱的第一油温和副油箱的第二油温，第一油温大于第二油温；如果第二油温大于压缩机启动温度，则启动压缩机；

11、如果第二油温小于压缩机启动温度，则打开第四阀门和油泵，使主油箱中的润滑油进入副油箱；检测副油箱中第二油温的变化，当第二油温大于压缩机启动温度时，关闭第四阀门，启动压缩机。

12、可选地，在上述加氢站用隔膜压缩机能量综合利用方法中，第五阀门位于第一管路，第六阀门位于第二管路，当控制阀组的环境温度小于第三温度阈值时，打开第五阀门关闭第六阀门，使氢气从第一管路进入导热器；判断环境温度是否大于第二温度阈值，当环境温度低于第二温度阈值时报警，当环境温度大于第三温度阈值时，关闭第五阀门打开第六阀门，使氢气进入第二管路。

13、可选地，在上述加氢站用隔膜压缩机能量综合利用方法中，根据换热器氢气入口温度计算所需换热器的换热面积；根据所需换热器的换热面积，通过打开对应的控制阀门进入对应的换热腔体；检测换热器氢气出口温度，通过比对换热器氢气出口温度与第四温度阈值判断换热器换热面积是否正确；设定换热器中的温度变送器在高于第四温度阈值时发出报警信号，打开第二阀门关闭第一阀门。

14、根据本发明的方案，通过将压缩机运行过程的高热量通过导热油传递给需要保温的阀门仪表，阶段性取代额外的保温装置，传递的过程中通过换热器实现了给高压氢气降温的目的。

15、上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

技术特征：

1.一种加氢站用隔膜压缩机能量综合利用系统，其特征在于，包括：通过管路连接的冷却水系统、压缩机系统、导热系统和换热器，

2.根据权利要求1所述的加氢站用隔膜压缩机能量综合利用系统，其特征在于，所述第一阀门和第二阀门位于撬内冷水管路上，第三阀门位于撬内冷水管路之间，用于使冷却水在压缩机系统和换热器中循环；所述第四阀门位于所述主油箱和副油箱之间，所述主油箱和副油箱的容积根据冷却前温度和冷却后温度进行换热计算确定。

3.根据权利要求1所述的加氢站用隔膜压缩机能量综合利用系统，其特征在于，所述压缩机控制阀组的框架由方管拼焊而成，框架厚度大于3mm，所述导热器用于将氢气通过导热油传导至控制阀组的框架上，所述导热器的容积根据导热器入口管路温度和第二温度阈值确定。

4.根据权利要求1所述的加氢站用隔膜压缩机能量综合利用系统，其特征在于，

5.根据权利要求1所述的加氢站用隔膜压缩机能量综合利用系统，其特征在于，所述循环泵冷却管路、导热器入口管路、导热器内部、导热器出口管路、换热腔体内部、换热器出口管路、主油箱、副油箱中均设置有温度变送器。

6.一种加氢站用隔膜压缩机能量综合利用方法，适于在如权利要求1-5任一项中所述的加氢站用隔膜压缩机能量综合利用系统中执行，其特征在于，包括：

7.根据权利要求6所述的加氢站用隔膜压缩机能量综合利用方法，其特征在于，所述冷却水中添加有防冻剂，所述启动冷水机组中的循环泵，使冷却水在撬内冷却管路和内部管网中循环的步骤包括：

8.根据权利要求6所述的加氢站用隔膜压缩机能量综合利用方法，其特征在于，所述检测压缩机副油箱的油温，当副油箱油温小于压缩机启动温度时，将主油箱和副油箱中的润滑油进行热交换达到启动温度后，启动压缩机的步骤包括：

9.根据权利要求6所述的加氢站用隔膜压缩机能量综合利用方法，所述第五阀门位于第一管路，第六阀门位于第二管路，其特征在于，所述检测压缩机控制阀组的环境温度，当所述环境温度小于第三温度阈值时，使氢气进入导热器直到所述环境温度大于第三温度阈值的步骤包括：

10.根据权利要求6所述的加氢站用隔膜压缩机能量综合利用方法，其特征在于，所述检测换热器氢气出口温度，通过调整换热器的换热面积使氢气出口温度小于第四温度阈值的步骤包括：

技术总结
本发明公开了一种加氢站用隔膜压缩机能量综合利用系统和方法，该系统包括通过管路连接的冷却水系统、压缩机系统、导热系统和换热器。冷却水系统包括冷水机组循环泵、第一阀门、第二阀门、第三阀门，用于使冷却水在压缩机系统和换热器中循环；压缩机系统包括主油箱、副油箱、油泵和第四阀门，第四阀门连接在主油箱和副油箱之间，用于使润滑油在主油箱和副油箱之间进行热交换，以便使副油箱中的油温达到压缩机启动温度；导热系统包括压缩机控制阀组、第五阀门和第六阀门，压缩机控制阀组的框架和内腔构成导热器；换热器包括一个或多个换热腔体和对应的控制阀门。本方案能够提高压缩机能源利用率，降低对外部保温装置的依赖。

技术研发人员：刘京京,程雯玉,张立军,陈华强,杨阳,郭静
受保护的技术使用者：上海舜华新能源系统有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15