一种基于目标值控制的氢气系统安全限制方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于目标值控制的氢气系统安全限制方法及系统，配置氢气系统压力变化量的目标值集合并与特定位置采集的实时压力进行比对判断，在出现意外泄漏的情况下高精度的系统压力变化感知，并且可在检测到超出正常工作压力变化量的同时完全关断瓶阀，且不会有任何形式的继续泄漏，把氢气的泄漏量控制在安全范围内。解决了机械式溢流阀的精度差、不能及时开启、受外界环境影响大和不够安全的问题，极大提高了氢系统的安全性。极大提高了氢系统的安全性。极大提高了氢系统的安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于目标值控制的氢气系统安全限制方法及系统


[0001]本专利技术涉及氢气运输与安全保护
，尤其涉及一种基于目标值控制的氢气系统安全限制方法及系统。

技术介绍

[0002]氢气储运过程中，氢气充储到高压无缝气瓶的过程中及氢气储存运输的过程中，由于金属疲劳、环境、温度、机械精度、意外事故等种种因素影响，可能会产生氢系统管路泄漏，一旦泄漏，由于氢气的易燃易爆性会极易发生爆燃。所以需要一种可以在氢气意外泄漏时及时且自动关断氢气进出口接口的装置，以保证在发生意外时氢气不会大量泄漏造成巨大公共安全事故。
[0003]现有技术中一般采用进出气接口安装机械限流阀保护氢系统管路。机械限流阀的工作原理可理解为一个圆桶型双头接口，一端接在氢气瓶口阀上，另一端接氢系统管路，从气瓶内流出的所有氢气都必须经过机械限流阀才能流进管路内。当管路断裂，机械限流阀会因为从瓶口阀流经其内部过大流量的氢气而自动触发其内部的阀体(阀体由内部弹簧提供动力，无需任何外力)，从而阻断机械限流阀内部通路，达到阻断氢气继续泄漏的目的。
[0004]机械限流阀由于是全机械式自动实现关断阀门接口，其不可避免的会受到温度、振动、机械加工精度、安装精度等多种因素影响，进而会很大程度的影响其工作精度。同时机械限流阀的判断关断瓶阀的参数是一个流量范围，在精度受到影响的情况下，此流量判断范围会出现更大的误差，严重影响发生泄漏事故的时候储氢容器阀门接口能及时被关断的可靠性、及时性和稳定性。最后，机械限流阀只能基本阻断氢气泄漏，在关断后还会留有一定流量的氢气外泄，所以会留下较大安全隐患。

技术实现思路

[0005]为解决现有技术的不足，本专利技术提出一种基于目标值控制的氢气系统安全限制方法及系统，在出现意外泄漏的情况下高精度的系统压力变化感知，并且可在检测到超出正常工作压力变化量的同时完全关断瓶阀，且不会有任何形式的继续泄漏，把氢气的泄漏量控制在安全范围内。解决了机械式溢流阀的精度差、不能及时开启、受外界环境影响大和不够安全的问题，极大提高了氢系统的安全性。
[0006]为实现以上目的，本专利技术所采用的技术方案包括：
[0007]一种基于目标值控制的氢气系统安全限制方法，其特征在于，包括：
[0008]S1、配置氢气系统压力变化量的目标值集合，所述压力变化量包括特定氢气剩余量下氢气系统管路的压力值和不同氢气剩余量下氢气系统管路的压力差值；
[0009]S2、设置检测阈值；
[0010]S3、实时获取第一压力数值与第二压力数值，所述第一压力数值包括距离氢气系统管路内高压出口最远端的瓶口阀对应压力数值，所述第二压力数值包括减压器进气口对应压力数值；
[0011]S4、依据第一压力数值与第二压力数值实时获得氢气系统管路内对应的压力检测值；
[0012]S5、从目标值集合中选择匹配的目标值，判断压力检测值与目标值的差值是否超过检测阈值；
[0013]S6、当判断压力检测值与目标值的差值超过检测阈值时，生成管路阻断控制信号；
[0014]S7、依据管路阻断控制信号，完全关闭氢气系统的所有瓶口阀。
[0015]进一步地，所述配置氢气系统压力变化量的目标值集合包括：
[0016]设定瓶组内氢气剩余量的计算步进为1MPa；
[0017]依据计算步进，分别计算瓶组内每1MPa变化对应的压力变化量的目标值。
[0018]进一步地，所述配置氢气系统压力变化量的目标值集合还包括：
[0019]依据瓶组内每1MPa变化对应的压力变化量的目标值，使用插值法计算瓶组内每0.1MPa变化对应的压力变化量的目标值；
[0020]所述插值法包括多项式插值法、埃尔米特插值法或分段插值法的任意一种。
[0021]进一步地，所述方法还包括：
[0022]获取氢气浓度数值。
[0023]进一步地，所述方法还包括：
[0024]依据氢气浓度数值，调整检测阈值。
[0025]进一步地，所述方法还包括：
[0026]当不能实时获取第一压力数值和/或第二压力数值时，生成管路阻断控制信号。
[0027]本专利技术还涉及一种基于目标值控制的氢气系统安全限制系统，其特征在于，包括：
[0028]目标值管理模块，用于配置氢气系统压力变化量的目标值集合；
[0029]阈值管理模块，用于设置检测阈值；
[0030]压力检测模块，用于实时获取第一压力数值与第二压力数值，并依据第一压力数值与第二压力数值实时获得氢气系统管路内对应的压力检测值；
[0031]判断模块，用于判断压力检测值与目标值的差值是否超过检测阈值；
[0032]控制信号生成模块，用于当判断压力检测值与目标值的差值超过检测阈值时，生成管路阻断控制信号。
[0033]本专利技术还涉及一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的方法。
[0034]本专利技术还涉及一种电子设备，其特征在于，包括处理器和存储器；
[0035]所述存储器，用于存储目标值集合与检测阈值；
[0036]所述处理器，用于通过调用目标值集合与检测阈值，执行上述的方法。
[0037]本专利技术还涉及一种计算机程序产品，包括计算机程序和/或指令，其特征在于，该计算机程序和/或指令被处理器执行时实现上述方法的步骤。
[0038]本专利技术的有益效果为：
[0039]采用本专利技术所述基于目标值控制的氢气系统安全限制方法及系统，最少只需两个压力传感器和对应的控制器即可操作，在出现意外泄漏的情况下高精度的系统压力变化感知，并且可在检测到超出正常工作压力变化量的同时完全关断瓶阀，且不会有任何形式的继续泄漏，把氢气的泄漏量控制在安全范围内。解决了机械式溢流阀的精度差、不能及时开
启、受外界环境影响大和不够安全的问题，极大提高了氢系统的安全性。。
附图说明
[0040]图1为本专利技术基于目标值控制的氢气系统安全限制方法流程示意图。
[0041]图2为本专利技术基于目标值控制的氢气系统安全限制系统结构示意图。
具体实施方式
[0042]为了更清楚的理解本专利技术的内容，将结合附图和实施例详细说明。
[0043]本专利技术第一方面涉及一种步骤流程如图1所示的基于目标值控制的氢气系统安全限制方法，包括：
[0044]S1、配置氢气系统压力变化量的目标值集合，所述压力变化量包括特定氢气剩余量下氢气系统管路的压力值和不同氢气剩余量下氢气系统管路的压力差值。
[0045]具体的，设定瓶组内氢气剩余量的计算步进为1MPa，依据计算步进，分别计算瓶组内每1MPa变化对应的压力变化量的目标值。
[0046]优选的，为了进一步提高判断精度，可以在瓶组内每1MPa变化对应的压力变化量的目标值基础上，使用插值法计算瓶组内每0.1MPa变化对应的压力变化量的目标值。例如可以使用多项式插值法、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于目标值控制的氢气系统安全限制方法，其特征在于，包括：S1、配置氢气系统压力变化量的目标值集合，所述压力变化量包括特定氢气剩余量下氢气系统管路的压力值和不同氢气剩余量下氢气系统管路的压力差值；S2、设置检测阈值；S3、实时获取第一压力数值与第二压力数值，所述第一压力数值包括距离氢气系统管路内高压出口最远端的瓶口阀对应压力数值，所述第二压力数值包括减压器进气口对应压力数值；S4、依据第一压力数值与第二压力数值实时获得氢气系统管路内对应的压力检测值；S5、从目标值集合中选择匹配的目标值，判断压力检测值与目标值的差值是否超过检测阈值；S6、当判断压力检测值与目标值的差值超过检测阈值时，生成管路阻断控制信号；S7、依据管路阻断控制信号，完全关闭氢气系统的所有瓶口阀。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述配置氢气系统压力变化量的目标值集合包括：设定瓶组内氢气剩余量的计算步进为1MPa；依据计算步进，分别计算瓶组内每1MPa变化对应的压力变化量的目标值。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述配置氢气系统压力变化量的目标值集合还包括：依据瓶组内每1MPa变化对应的压力变化量的目标值，使用插值法计算瓶组内每0.1MPa变化对应的压力变化量的目标值；所述插值法包括多项式插值法、埃尔米特插值法或分段插值法的任意一种。4.如权利要求1所述的方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：李中岩，郑宝乾，岳增柱，刘智勇，杨爽，杨晓伟，魏许杰，赵安平，陈家俊，
申请(专利权)人：北京天海氢能装备有限公司，
类型：发明
国别省市：