一种氢能加注设备油污检测方法及系统与流程

本发明涉及氢能加注检测，更具体的是涉及氢能加注设备油污检测方法及系统。

背景技术：

1、加氢站完整的加氢过程主要由六个系统来实现，它们分别是：气源系统、增压系统、储氢系统、制冷系统、加氢系统和燃料电池汽车。增压系统是指压缩机，它将2～20mpa的氢气加压至最大45.75mpa或87.5mpa。

2、常用的压缩机为,隔膜压缩机是由三个部分结合而成，气体压缩系统、金属隔膜片和液压油系统。金属隔膜片将两个体系完全分开，气体压缩系统包括管路和气体进出口阀、液压油系统包括电机驱动的曲轴、活塞、液压油等。如果膜片反复拍缸就会造成膜片破裂，从而导致液压油会从液压油系统进入气体压缩系统，液压油进入气体压缩系统后会随着压缩气体经过充气管路进入氢能汽车气瓶中。清洗氢气加注设备、预冷设备和氢能汽车内的油污将耗费大量的人力、物力和财力。现有专利公开了如下技术：

3、公开号为cn114923116b，专利名称为“一种基于加氢机大流量加注控制系统及控制方法”的专利公开了如下内容：一种基于加氢机大流量加注控制系统及控制方法，涉及加氢站技术领域，本发明包括通过加氢管线连接的流量计、调节阀、第一压力变送器、第二压力变送器和温度变送器，加氢管线的氢气输出端连接车载气瓶，还包括用于检测车载气瓶储氢信息的红外线检测装置，以及加氢控制器，加氢控制器与流量计、第一压力变送器、第二压力变送器、温度变送器和红外线检测装置通讯连接，加氢控制器与调节阀控制连接，控制调节阀的开度，以调节加氢压力，控制整个加氢过程。本发明通过加氢控制器控制调节阀调节减压，来实现大流量氢气加注，实现加氢站加注氢气的高效、快捷，提高市场的竞争力。

4、上述专利及目前加注设备及车辆中暂无检测油污装置。

技术实现思路

1、本发明的目的在于：为了解决上述技术问题，本发明提供一种氢能加注设备油污检测方法及系统。

2、本发明为了实现上述目的具体采用以下技术方案：

3、本发明的一个方面提供一种氢能加注设备油污检测方法，包括如下步骤：

4、s1、加氢机控制主板利用前端压力变送器采集位于流量计之前的压力信号p1、流量计采集温度信号t1和流量信号w1、后端压力变送器采集位于流量器之后的压力变送器p2；

5、s2、计算实时氢气质量流量w2；当实测质量流量w1大于k*w2时，加氢机控制主板关闭电磁阀并告警用户，提醒检测，其中k是大于1的参数。

6、具体来说，当油污混入高压气态氢气后，未达到流量计时，油污黏附着于管道内壁，流量计的流量趋于稳定且等于计算值；当油污随气体留至流量计检测位置，因油污质量远大于气体质量，故流量乘倍数增长；当油污离开流量计的检测位置时，流量计的流量趋于计算值。

7、该方法以纯氢气密度作为基准值，如果气体中混有大分子气体或质量远大于气氢的物质，会使质量流量实测数值大于计算值，从而达到油污或其他异物检测功能。如甲烷气体混入氮气，通过该算法均可进行分辨。

8、在一个实施方式中，通过氢气的临界温度tc、氢气的临界压力pc、气体状态方程pv＝zrt和peng-robinson气体状态方程计算出氢气在临界点处如下参数：

9、zc＝0.3074，

10、

11、b＝0.0778*rtc/pc，

12、式中，p表示压强，v表示气体摩尔体积，t表示温度，z表示压缩因子，r为摩尔气体常数；a和b均表示eng-robinson气体状态方程的参数。

13、在一个实施方式中，临界点以外的a(t)的值可根据临界点处的值与补偿系数获得，即a(t)＝a(tc)*α(tr,ω)，

14、式中，ω是氢气偏心因子，其值为ω＝-0.2202，tr表示对比温度，α(tr,ω)是关于对比温度和偏心因子的函数；

15、

16、式中，k是ω的函数，其值为0.02195，不同的温度对应不同的a(t)，从而得到不同温度和压力下的压缩因子z。

17、在一个实施方式中，氢气密度与压缩因子的关系式可表示为从而得到不同温度和压力下的氢气密度,式中，m表示介质的分子量，p表示压强，t表示温度，z表示压缩因子，r为摩尔气体常数。

18、在一个实施方式中，根据紊流条件下可压缩流体流量模型进行数学建模，得到亚声速下的流量模型

19、式中，y表示膨胀系数、kv表示流量系数，n表示修正常数，p1表示前端压力变送器采集位于流量计之前的压力信号,p2表示后端压力变送器采集位于流量计之前的压力信号，w2表示实时氢气质量流量，ρ1表示前端p1和t1下的密度。

20、在一个实施方式中，加氢机控制板实时计算w2，同时与实时的流量计的采集值w1比较，比值大于预设值时，关阀并报警。

21、本发明的另一个方面提供一种氢能加注设备油污检测系统，适用于上述的一种氢能加注设备油污检测方法，包括加氢机控制主板、流量计、前端压力变送器、后端压力变送器以及报警器，所述前端压力变送器和所述后端压力变送器位于主充装管道前后端，所述流量计位于所述前端压力变送器和所述后端压力变送器之间。

22、具体来说，本方案依托于加氢机内部的流量计及主充装管道前后端的压力变送器的输出作为控制器输入，通过亚声速、紊流、非阻塞工艺进行数学建模，得到理论计算的流量值，该值与流量计实测的数值相比较。得到包含油污在内的异物混合检测功能。通过系统感知可快速检测油污等异物，避免异物进行氢燃料汽车中。

23、在一个实施方式中，所述流量计、所述前端压力变送器以及所述后端压力变送器均与所述加氢机控制主板的输入端电连接，所述报警器与所述加氢机控制主板的输出端电连接。

24、在一个实施方式中，所述报警器为蜂鸣报警器。

25、本发明的有益效果如下：

26、1、本发明设计合理，以纯氢气密度作为基准值，如果气体中混有大分子气体或质量远大于气氢的物质，会使质量流量实测数值大于计算值，从而达到油污或其他异物检测功能。如甲烷气体混入氮气，通过该算法均可进行分辨。

27、2、在检测到气体混入油污或大分子气体时，立即关闭阀门停止充装并报警提示。避免油污污染氢气燃料汽车、甲烷气体混入氮气进入cng气瓶等场景。

技术特征：

1.一种氢能加注设备油污检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种氢能加注设备油污检测方法，其特征在于，通过氢气的临界温度tc、氢气的临界压力pc、实气体状态方程pv＝zrt和peng-robinson气体状态方程计算出氢气在临界点处如下参数：

3.根据权利要求2所述的一种氢能加注设备油污检测方法，其特征在于，临界点以外的a(t)的值可根据临界点处的值与补偿系数获得，即a(t)＝a(tc)*α(tr,ω)，式中，ω是氢气偏心因子，其值为ω＝-0.2202，tr表示对比温度，它是tr＝t/tc，α(tr,ω)是关于对比温度和偏心因子的函数；式中，k是ω的函数，其值为0.02195，不同的温度对应不同的a(t)，从而得到不同温度和压力下的压缩因子z。

4.根据权利要求3所述的一种氢能加注设备油污检测方法，其特征在于，

5.根据权利要求4所述的一种氢能加注设备油污检测方法，其特征在于，

6.根据权利要求5所述的一种氢能加注设备油污检测方法，其特征在于，

7.一种氢能加注设备油污检测系统，适用于权利要求1至6中任一项所述的一种氢能加注设备油污检测方法，其特征在于，包括加氢机控制主板、氢机内部的流量计、前端压力变送器、后端压力变送器以及报警器，所述前端压力变送器和所述后端压力变送器位于主充装管道前后端，所述流量计位于所述前端压力变送器和所述后端压力变送器之间。

8.根据权利要求7所述的一种氢能加注设备油污检测系统，其特征在于，所述流量计、所述前端压力变送器以及所述后端压力变送器均与所述加氢机控制主板的输入端电连接，所述报警器与所述加氢机控制主板的输出端电连接。

9.根据权利要求7所述的一种氢能加注设备油污检测系统，其特征在于，所述报警器为蜂鸣报警器。

技术总结
本发明公开了一种氢能加注设备油污检测方法及系统，涉及氢能加注检测技术领域，包括包括如下步骤：S1、加氢机控制主板利用前端压力变送器采集位于流量计之前的压力信号P<subgt;1</subgt;、流量计采集温度信号T<subgt;1</subgt;和流量信号W<subgt;1</subgt;、后端压力变送器采集位于流量器之后的压力变送器P<subgt;2</subgt;；S2、计算实时氢气质量流量W<subgt;2</subgt;；当实测质量流量W<subgt;1</subgt;大于K*W<subgt;2</subgt;时，加氢机控制主板关闭电磁阀并告警用户，提醒检测，其中K是大于1的参数。本发明设计合理，以纯氢气密度作为基准值，如果气体中混有大分子气体或质量远大于气氢的物质，会使质量流量实测数值大于计算值，从而达到油污或其他异物检测功能。如甲烷气体混入氮气，通过该算法均可进行分辨。

技术研发人员：杨君宇,李会林,曾章龙,刘兴,顾小明,陈丽娟,蒋兴文,李彦坤,李小涛
受保护的技术使用者：厚普智慧物联科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17