一种全自动高压氢气瓶氢气循环试验系统的制作方法

本实用新型主要涉及检验装备技术领域，具体是一种全自动高压氢气瓶氢气循环试验系统。

背景技术：

随着近年来新能源汽车的发展趋势日益强劲，燃料电池汽车也得到越来越多的关注，氢燃料电池行业快速发展，对氢气瓶的使用压力要求也越来越高。现有燃料电池系统中使用的氢气瓶一般采用铝内胆碳纤维全缠绕气瓶和塑料内胆碳纤维全缠绕气瓶，储氢压力能达到70MPa，氢气瓶的设计使用年限很长，氢气瓶作为反复充装的压力容器，为了考察其整体安全性能，需要采用氢气压力循环的试验方式检验其安全性。现有的试验方法是采用氢气为介质做压力循环试验，将氢气增压充入试验装置，保压一段时间，然后泄压，作为一个压力循环，泄压的氢气将回收再循环利用，整个试验装置需要繁杂和庞大的的系统，试验成本很高，且整个试验系统也要承受压力的冲击，系统本身的泄漏点多，存在很大的安全隐患。

技术实现要素：

为解决目前技术的不足，本实用新型结合现有技术，从实际应用出发，提供一种全自动高压氢气瓶氢气循环试验系统，本系统采用高压氢气瓶内部氢气施压、气瓶外部施加液体压力循环，利用高压氢气瓶内部氢气和高压氢气瓶外部液体的压力差的变化来对高压氢气瓶进行压力循环，并且对高压氢气瓶进行各种温度下的压力循环试验，降低了试验的成本，提高了试验的安全性，利用全自动的控制系统，对整个试验系统进行数据采集和集中控制，实现了试验的全自动化。

本实用新型的技术方案如下：

一种全自动高压氢气瓶氢气循环试验系统，包括温度箱、置于温度箱内的高压压力容器、置于高压压力容器内的受试氢气瓶，所述受试氢气瓶与氢气压力单元连接，所述高压压力容器上具有进液口、出液口，高压压力容器通过进液口、出液口与液体压力循环单元连接，通过受试氢气瓶内部氢气和受试氢气瓶外部液体的压力差变化实现对受试氢气瓶的压力循环试验。

所述液体压力循环单元包括液体储罐、液体增压管线、液体主泄压管线、液体副泄压管线；液体增压管线一端连通液体储罐，另一端与高压压力容器的进液口连接，在液体增压管线上顺序设置电机泵、单向阀、液体压力传感器；液体主泄压管线一端与高压压力容器的出液口连接，另一端通过液体泄压电磁阀连通到液体储罐；液体副泄压管线一端连通位于单向阀和电机泵之间的液体增压管线，另一端通过常开电磁溢流阀连通位于液体泄压电磁阀和液体储罐之间的主泄压管线。

在所述液体增压管线上高压压力容器的进液口前端设有换热器，所述换热器置于温度箱内。

所述温度箱连接有温度传感器。

所述进液口设置在高压压力容器顶部，出液口设置在高压压力容器底部。

所述氢气压力单元包括低压氢气储罐、气动驱动氢气增压泵、氢气进气管线、氢气增压管线、氢气泄压管线；气动驱动氢气增压泵设有驱动气源接口、氢气输入接口、氢气输出接口，氢气进气管线一端连接低压氢气储罐，另一端连接氢气输入接口，氢气进气管线上设有氢气减压器；氢气增压管线一端连接氢气输出接口，另一端连接受试氢气瓶，氢气增压管线上设有氢气增压电磁阀、氢气压力传感器；氢气泄压管线一端与氢气增压管线连接，连接的部位位于氢气增压电磁阀和压力传感器之间，另一端与氢气进气管线连接，连接的部位位于低压氢气储罐和氢气减压器之间，氢气泄压管线上设有氢气泄压电磁阀。

气动驱动氢气增加泵的驱动气源采用空气或氮气。

试验系统还包括控制系统，控制系统用于氢气压力单元、液体压力循环单元、温度箱的自动控制和数据采集。

本实用新型的有益效果：

高压氢气瓶内部以氢气为介质，施加试验规定的压力上限值，氢气瓶外部采用液体为介质进行压力循环，利用高压氢气瓶内部氢气和高压氢气瓶外部液体的压力差的变化来对高压氢气瓶进行压力循环，利用全自动的控制系统，对整个试验系统进行数据采集和集中控制，实现了试验的全自动化，控制系统系统的结构简单、工作效率高，试验成本低，安全可靠性好；采用换热器进行换热，能快速实现高压压力容器内液体的升温和降温，实现不同工况下的试验需求。

附图说明

附图1为本实用新型系统原理图。

附图中所示标号：

1、低压氢气储罐，2、氢气减压器，3、驱动气源接口，4、气动驱动氢气增压泵，5、氢气增压管线，6、氢气压力传感器，7、温度箱，8、受试氢气瓶，9、高压压力容器，10、进液口，11、换热器、12、液体压力传感器，13、液体主泄压管线、14、液体泄压电磁阀，15、单向阀，16、液体增压管线，17、常开电磁溢流阀，18、液体副泄压管线，19、电机泵，20、液体储罐，21、控制系统，22、出液口，23、温度传感器，24、氢气泄压电磁阀，25、氢气增压电磁阀，26、氢气泄压管线，27、氢气输出接口，28、氢气输入接口29、氢气进气管线。

具体实施方式

结合附图和具体实施例，对本实用新型作进一步说明。应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所限定的范围。

如图1所示，一种全自动高压氢气瓶氢气循环试验系统，主要包括氢气压力单元、温度箱7、高压压力容器9、液体压力循环单元、控制系统21、受试氢气瓶8，其中受试氢气瓶8置于高压压力容器9内，受试氢气瓶8与氢气压力单元连接，高压压力容器9顶部设有进液口10，底部设有出液口22，高压压力容器9通过进液口10和出液口22与液体压力循环单元连接，高压压力容器9置于温度箱7内。本实用新型的受试氢气瓶8内部以氢气为介质，施加试验规定的压力上限值，受试氢气瓶8外部采用液体为介质进行压力循环，利用受试氢气瓶8内部氢气和外部液体的压力差的变化来对受试氢气瓶8进行压力循环。

本实用新型的液体压力循环单元包括液体储罐20、液体增压管线16、液体主泄压管线13、液体副泄压管线18，在液体增压管线16上顺序设置电机泵19、单向阀15、液体压力传感器12、换热器11，液体增压管线16与高压压力容器9的进液口10连接，液体主泄压管线13一端与高压压力容器9的出液口22连接，另一端通过液体泄压电磁阀14连通到液体储罐20，液体副泄压管线18一端连通位于单向阀15和电机泵19之间的液体增压管线16，另一端通过常开电磁溢流阀17连通位于液体泄压电磁阀14和液体储罐20之间的主泄压管线13，换热器11置于温度箱7内。

本实用新型的氢气压力单元包括低压氢气储罐1、气动驱动氢气增压泵4、氢气进气管线29、氢气增压管线5、氢气泄压管线26；气动驱动氢气增压泵4设有驱动气源接口3，氢气输入接口28、氢气输出接口27，氢气进气管线29上设有氢气减压器2，氢气进气管线29与氢气输入接口28连接，氢气增压管线5与氢气输出接口27连接，氢气增压管线5上设有氢气增压电磁阀25、氢气压力传感器6，氢气增压管线5末端与受试氢气瓶9连接；氢气泄压管线26一端与氢气增压管线5连接，连接的部位位于氢气增压电磁阀25和压力传感器6之间，氢气泄压管线26另一端与氢气进气管线29连接，连接的部位位于低压氢气储罐1和氢气减压器之2间。

本实用新型的控制系统与液体压力单元的液体压力传感器12、电机泵19、液体泄压电磁阀14、常开式电磁溢流阀17之间电信号连接，与氢气压力单元的气动驱动氢气增压泵4、氢气增压电磁阀25、氢气压力传感器6、氢气泄压电磁阀24之间电信号连接，与温度箱7、温度传感器23电信号连接，控制系统具有数据采集和控制的功能。

本实用新型的具体试验方法如下：

控制系统21设定好程序后，开始工作，启动气动驱动氢气增压泵4的驱动气源接口3通入氮气或空气，将低压氢气储罐1经氢气减压器2稳压后的低压氢气增压到试验压力的设定值，试验分为常温、高温和低温三种状况下的试验，气体存在热胀冷缩的现象，控制系统根据氢气压力传感器6给出的信号，控制氢气增压电磁阀25和氢气泄压电磁阀24的开关和闭合，自动稳定试验的压力，且经氢气泄压管线26泄压的氢气泄放到氢气低压储罐1中能实现氢气的回收利用。

控制系统控制温度箱7的工作，通过温度传感器23传输的温度信号，控制温度箱7的升温和降温，同时，通过控制液体压力单元，电机泵19和液体泄压电磁阀14同时打开，使液体经液体增压管线16、换热器进11入到高压压力容器9中，再经液体主泄压管线13流向液体储罐20，形成回路，通过换热器11的换热，能快速实现高压压力容器9内液体的升温和降温。

控制系统20控制液体压力单元工作，进行升压、压力上限值保压、泄压、压力下限值保压。升压、压力上限值保压、泄压、压力下限值保压具体方法如下：

升压过程：控制系统20控制液体泄压电磁阀14关闭、常开电磁溢流阀17处于关闭，电机泵19将液体储罐20的液体增压到液体增压管线16中，直至液体增压管线16压力达到设定压力的上限值；

压力上限值保压：当液体增压管线16压力达到设定压力的上限值时，液体压力传感器12将信号传输给控制系统21，控制系统21发出指令，打开常开电磁溢流阀17，电机泵19的液体经过液体副泄压管线18流向有液体储罐20，同时单向阀15关闭，液体泄压电磁阀14处于关闭状态，实现压力上限值保压；

泄压：压力上限值保压达到规定时间后，控制系统21发出指令，打开液体泄压电磁阀14，液体增压管线16中的液体经液体主泄压管线13流向液体储罐20，同时，常开电磁溢流阀17处于打开状态，电机泵19输出高压液体直接经液体副泄压管线18、液体主泄压管线13流向液体储罐20，实现液体增压管线16中液体的泄压；

压力下限值保压：当液体增压管线16中的液体泄压到设定的压力下限值时，控制系统21向发出指令，液体泄压电磁阀14关闭，液体增压管线16中的液体无法向液体储罐20流通，常开电磁溢流阀17处于打开状态，电机泵19输出的高压液体直接经液体副泄压管线18、液体主泄压管线13流向液体储罐20，实现压力下限值保压。