一种液氢增压泵性能测试平台及测试方法技术

本申请提供的液氢增压泵性能测试平台及测试方法，包括：液氢储罐(1)、第一液氢低温传输管线(5)、液氢增压泵(6)、低温管线(9)、低温控温单元(10)、流量计(11)、若干个高压储氢罐、氢气管线(20)、氢液化器(23)、第二液氢低温传输管线(26)、第一低温高压氢气管线(38)、低温高压氢储罐(1504)及第二低温高压氢气管线(42)，本申请提供的液氢增压泵性能测试平台及测试方法，可以实现液氢增压泵出口压力0.3MPa～90MPa、流量0～150kg/h和电功率的综合性能测试，从而有效评估液氢增压泵的性能。从而有效评估液氢增压泵的性能。从而有效评估液氢增压泵的性能。

【技术实现步骤摘要】
一种液氢增压泵性能测试平台及测试方法


[0001]本申请属于制冷与低温及氢能
，具体涉及一种液氢增压泵性能测试平台及测试方法。

技术介绍

[0002]液氢是由氢气经过降温而得到的液体，是一种无色、无味的高能低温液体燃料。饱和液氢的密度(70.85kg/m3)是标准状态下气态氢气(0.089kg/m3)的近800倍，液氢在储能密度和输运成本方面，具有无可比拟的优势，发展空间较为广阔。加氢站是燃料电池汽车推广应用的必备基础设施，也是氢能产业的重要组成部分。与同等规模的气氢加氢站相比，液氢加氢站的储氢容量可得到极大地提升。在欧美与日本，70MPa液氢加氢站已经成为加氢站技术发展的必然趋势。
[0003]液氢加氢站是一种有效利用液氢的设施，可以为氢燃料汽车提供燃料。在国外的成熟工艺中，通常在液氢工厂将气态氢降至20K进行液化，然后通过液氢槽车将液氢运输至加氢站，并储存于站内的液氢储罐中，低温液氢泵吸入液氢后进行增压，并在高压气化器中气化为高压气态氢存入储氢瓶组，待有车辆加氢时，从储氢瓶组中取气加注。液氢增压泵是液氢存储气态加氢站工艺中不可或缺的装备，也是降低液氢存储气态加氢站能耗的关键设备。2018年德国林德公司制造的液氢流量100kg/h，最高压力87.5MPa的液氢泵，其将液氢杜瓦中低压(3bar)和极低温度(24.6K)下的液氢实现增压，从而降低了能耗。从此可见，液氢增压泵(出口压力、流量等)的性能直接关系到液氢存储气态加氢站的能耗，而目前尚没有相关液氢增压泵性能测试平台有效评估液氢增压泵的运行性能。r/>
技术实现思路

[0004]鉴于此，有必要针对现有技术存在的缺陷提供一种可以有效评估液氢增压泵的性能的液氢增压泵性能测试平台及测试方法。
[0005]为解决上述问题，本申请采用下述技术方案：
[0006]一方面，本申请提供了一种液氢增压泵性能测试平台，包括：液氢储罐(1)、第一液氢低温传输管线(5)、液氢增压泵(6)、低温管线(9)、低温控温单元(10)、流量计(11)、若干个高压储氢罐、氢气管线(20)、氢液化器(23)、第二液氢低温传输管线(26)、第一低温高压氢气管线(38)、低温高压氢储罐(1504)及第二低温高压氢气管线(42)；其中：
[0007]所述液氢储罐(1)通过所述第一液氢低温传输管线(5)与所述液氢增压泵(6)连接，所述液氢增压泵(6)通过所述低温管线(9)与所述低温控温单元(10)连接，所述低温控温单元(10)与所述若干个高压储氢罐连接，所述若干个高压储氢罐通过所述氢气管线(20)与所述氢液化器(23)连接，所述低温控温单元(10)通过所述第一低温高压氢气管线(38)连接所述低温高压氢储罐(1504)，所述低温高压氢储罐(1504)通过所述第二低温高压氢气管线(42)连接所述氢液化器(23)，所述氢液化器(23)通过所述第二液氢低温传输管线(26)连接所述液氢储罐(1)；
[0008]所述液氢储罐(1)与所述液氢增压泵(6)之间还设置有第一开关阀(28)，所述第一液氢低温传输管线(5)还依次设有第二开关阀(2)、单向阀(3)及第三开关阀(4)。
[0009]在其中一些实施例中，所述液氢增压泵(6)采用单级压缩或多级压缩的往复泵，所述往复泵可以是活塞泵或柱塞泵形式。
[0010]在其中一些实施例中，所述低温控温单元(10)可以采用一个或多个超高压气化器、或超高压气化器和加热器的组合方式，以实现对所述液氢增压泵(6)出口的低温高压氢的温度调控，确保所述若干个高压储氢罐以及所述低温高压氢储罐(1504)入口处的温度在60K～300K范围内。
[0011]在其中一些实施例中，所述超高压气化器采用铝制材料，所述超高压气化器设有进液口和出气口，所述超高压气化器采用光管外加翅片形式，承压范围最大到100MPa，所述超高压气化器通过一个或多个串联或多个并联方式实现对所述液氢增压泵(6)出口的低温高压氢的单点温度调控。
[0012]在其中一些实施例中，所述加热器为内置式加热棒，所述加热器承压范围最大到100MPa，可实现对所述液氢增压泵(6)出口的低温高压氢33K～253K范围内的精确连续控温。
[0013]在其中一些实施例中，所述第一液氢低温传输管线(5)及所述第二液氢低温传输管线(26)采用真空多层绝热方式保冷，在内管外表面包扎多层绝热材料，在内管道和外管道之间抽真空低于Pa，并采用波纹管进行应力补偿。
[0014]在其中一些实施例中，所述低温管线(9)、所述第一低温高压氢气管线(38)及所述第二低温高压氢气管线(42)采用真空多层绝热方式保冷，在内管外表面包扎多层绝热材料，在内管道和外管道之间抽真空低于Pa，并采用波纹管进行应力补偿；或也可以采用单层管，管外部采用聚氨酯发泡成形起到绝热保温作用。
[0015]在其中一些实施例中，所述绝热材料为玻璃纤维纸和铝箔复合而成、或者玻璃微珠绝热材料。
[0016]在其中一些实施例中，所述若干个高压储氢罐的数量为3个，依次记为第一高压储氢罐(1501)、第二高压储氢罐(1502)及第三高压储氢罐(1503)、所述第一高压储氢罐(1501)、第二高压储氢罐(1502)及第三高压储氢罐(1503)采用多个压力等级管理的常温储氢罐，当所述高压储氢罐入口处的温度大于253K时，所述第三高压储氢罐(1503)的储氢压力范围为45～90MPa，所述第二高压储氢罐(1502)的储氢压力范围为20～45MPa、所述第一高压储氢罐(1501)的最大储氢压力为20MPa。
[0017]在其中一些实施例中，所述第一高压储氢罐(1501)、第二高压储氢罐(1502)及第三高压储氢罐(1503)采用并联方式，所述第三高压储氢罐(1503)通过减压阀向所述第二高压储氢罐(1502)输送氢气，所述第二高压储氢罐(1502)通过减压阀向所述第一高压储氢罐(1501)输送氢气，所述第一高压储氢罐(1501)通过减压阀经所述氢气管线(20)向所述氢液化器(23)输送氢气。
[0018]在其中一些实施例中，所述低温高压储氢罐(1504)采用真空多层绝热方式保冷，在内管外表面包扎多层绝热材料，在内外真空夹层之间抽真空低于Pa，当所述高压储氢罐入口处的液氢温度小于253K时，所述低温高压储氢罐(1504)可实现压力最大90MPa的低温高压氢存储。
[0019]在其中一些实施例中，所述氢液化器(23)采用多种液化循环形式：包括带预冷的Linde
‑
Hampson氢液化循环，带液氮或混合工质预冷的氦膨胀制冷氢液化循环，或者是带液氮或混合工质预冷或者液氮级膨胀机的氢膨胀制冷液化循环。
[0020]在其中一些实施例中，所述第一液氢低温传输管线(5)及所述低温管线(9)上还设置有温度计和压力测量单元。
[0021]在其中一些实施例中，所述低温控温单元(10)与所述若干个高压储氢罐之间的管线上还设置有流量计(11)，所述流量计(11)用于测试低温高压氢的流量，所述流量计(11)本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种液氢增压泵性能测试平台，其特征在于，包括：液氢储罐(1)、第一液氢低温传输管线(5)、液氢增压泵(6)、低温管线(9)、低温控温单元(10)、流量计(11)、若干个高压储氢罐、氢气管线(20)、氢液化器(23)、第二液氢低温传输管线(26)、第一低温高压氢气管线(38)、低温高压氢储罐(1504)及第二低温高压氢气管线(42)；其中：所述液氢储罐(1)通过所述第一液氢低温传输管线(5)与所述液氢增压泵(6)连接，所述液氢增压泵(6)通过所述低温管线(9)与所述低温控温单元(10)连接，所述低温控温单元(10)与所述若干个高压储氢罐连接，所述若干个高压储氢罐通过所述氢气管线(20)与所述氢液化器(23)连接，所述低温控温单元(10)通过所述第一低温高压氢气管线(38)连接所述低温高压氢储罐(1504)，所述低温高压氢储罐(1504)通过所述第二低温高压氢气管线(42)连接所述氢液化器(23)，所述氢液化器(23)通过所述第二液氢低温传输管线(26)连接所述液氢储罐(1)；所述液氢储罐(1)与所述液氢增压泵(6)之间还设置有第一开关阀(28)，所述第一液氢低温传输管线(5)还依次设有第二开关阀(2)、单向阀(3)及第三开关阀(4)。2.根据权利要求1所述的液氢增压泵性能测试平台，其特征在于，所述液氢增压泵(6)采用单级压缩或多级压缩的往复泵，所述往复泵可以是活塞泵或柱塞泵形式。3.根据权利要求1所述的液氢增压泵性能测试平台，其特征在于，所述低温控温单元(10)可以采用一个或多个超高压气化器、或超高压气化器和加热器、或超高压气化器和换热器的组合方式，以实现对所述液氢增压泵(6)出口的低温高压氢的温度调控，确保所述若干个高压储氢罐以及所述低温高压氢储罐(1504)入口处的温度在60K～300K范围内。4.根据权利要求3所述的液氢增压泵性能测试平台，其特征在于，所述超高压气化器采用铝制材料，所述超高压气化器设有进液口和出气口，所述超高压气化器采用光管外加翅片形式，承压范围最大到100MPa，所述超高压气化器通过一个或多个串联或多个并联方式实现对所述液氢增压泵(6)出口的低温高压氢的单点温度调控。5.根据权利要求4所述的液氢增压泵性能测试平台，其特征在于，所述加热器为内置式加热棒，所述加热器承压范围最大到100MPa，可实现对所述液氢增压泵(6)出口的低温高压氢33K～253K范围内的精确连续控温。6.根据权利要求1所述的液氢增压泵性能测试平台，其特征在于，所述第一液氢低温传输管线(5)及所述第二液氢低温传输管线(26)采用真空多层绝热方式保冷，在内管外表面包扎多层绝热材料，在内管道和外管道之间抽真空低于Pa，并采用波纹管进行应力补偿。7.根据权利要求1所述的液氢增压泵性能测试平台，其特征在于，所述低温管线(9)、所述第一低温高压氢气管线(38)及所述第二低温高压氢气管线(42)采用真空多层绝热方式保冷，在内管外表面包扎多层绝热材料，在内管道和外管道之间抽真空低于Pa，并采用波纹管进行应力补偿；或也可以采用单层管，管外部采用聚氨酯发泡成形起到绝热保温作用。8.根据权利要求6或7所述的液氢增压泵性能测试平台，其特征在于，所述绝热材料为玻璃纤维纸和铝箔复合而成、或者玻璃微珠绝热材料。9.根据权利要求1所述的液氢增压泵性能测试平台，其特征在于，所述若干个高压储氢罐的数量为3个，依次记为第一高压储氢罐(1501)、第二高压储氢罐(1502)及第三高压储氢罐(1503)、所述第一高压储氢罐(1501)、第二高压储氢罐(1502)及第三高压储氢罐(...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢秀娟，杨少柒，薛瑞，龚领会，
申请(专利权)人：中国科学院理化技术研究所，
类型：发明
国别省市：