本發(fā)明涉及高壓微量加氫，特別涉及一種基于貴金屬膜滲透的微量高壓加氫系統(tǒng)及其方法。

背景技術(shù)：

1、機(jī)械對于高壓加氫裝置，一般是針對背壓較高的應(yīng)用場景，在核電領(lǐng)域，氧腐蝕是影響核電廠安全運行和使用壽命的重要因素之一，需要在系統(tǒng)中注入氫氣進(jìn)行消氧，其系統(tǒng)壓力一般可達(dá)16mpa，且所需加氫速率不能太快，否則無法充分消氧。但由于氣體的可壓縮性遠(yuǎn)大于液體的可壓縮性，氣體壓力特別是高壓氣體壓力、速率更是難以精確控制。

2、傳統(tǒng)流量控制是通過改變流量控制閥的閥內(nèi)流道的最小截面積，從而改變流動阻力的辦法來實現(xiàn)的。理論上改變節(jié)流通道的面積可線性調(diào)節(jié)流量。但流量不只和節(jié)流面積有關(guān)，實際上，節(jié)流面積的改變，也必然會使閥前后的壓差發(fā)生變化。這就導(dǎo)致相對開度和相對流量之間的關(guān)系是不一定非線性的。導(dǎo)致在高壓下氣體流量不宜控制或者說高壓下氣體流量控制是難點。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本申請?zhí)岢鲆环N基于貴金屬膜滲透的微量高壓加氫系統(tǒng)，包括儲氫瓶、緩沖罐、貴金屬膜滲透系統(tǒng)、質(zhì)量流量控制器及相應(yīng)的閥門管路和主體結(jié)構(gòu)框架組成，

2、所述儲氫瓶用于儲存氫氣，所述儲氫瓶的出口管路設(shè)置第一球閥、管道過濾器、第二球閥、第一減壓閥、第一微調(diào)閥；

3、所述緩沖罐的入口通過管路與所述儲氫瓶的出口管路連通，所述緩沖罐的出口管路設(shè)置第二減壓閥、第二微調(diào)閥、第一電磁閥；

4、所述貴金屬膜滲透系統(tǒng)的入口通過管路與所述緩沖罐的出口管路連通；

5、所述質(zhì)量流量控制器的入口通過管路與所述貴金屬膜滲透系統(tǒng)的出口管路連通，所述質(zhì)量流量控制器的出口管路設(shè)有第二電磁閥、止回閥；

6、在控制系統(tǒng)的作用下，氫氣從儲氫瓶中釋放出依次通過各類閥門、緩沖罐、貴金屬膜滲透系統(tǒng)、質(zhì)量流量控制器，最終氫氣保持一定壓力和一定流量進(jìn)入用戶系統(tǒng)。

7、進(jìn)一步的，所述貴金屬膜滲透系統(tǒng)包括：貴金屬膜、加熱裝置、第三球閥、第四球閥、隔膜泵、第三止回閥，當(dāng)加氫系統(tǒng)停止運行時，第一電磁閥和第二電磁閥在控制系統(tǒng)作用下關(guān)閉，然后隔膜泵開始工作，對貴金屬膜內(nèi)進(jìn)行抽真空，維持貴金屬膜內(nèi)真空環(huán)境，避免貴金屬膜被污染；當(dāng)運行一定時間后，需要打開第四球閥進(jìn)行排污

8、進(jìn)一步的，氫氣經(jīng)過管道過濾器過濾后，首先通過第一減壓閥，根據(jù)緩沖罐中氫氣的壓力信號，第一減壓閥在控制系統(tǒng)的作用下進(jìn)行調(diào)節(jié)；

9、當(dāng)緩沖罐中的氫氣壓力較低時，則開啟第一減壓閥，將壓力減壓至一定值，不能超過緩沖罐的設(shè)計壓力，向緩沖罐中充氫，維持緩沖罐中的壓力穩(wěn)定。

10、進(jìn)一步的，所述緩沖罐中的氫氣，在控制系統(tǒng)的作用下，緩沖罐中的氫氣經(jīng)過第二減壓閥進(jìn)入貴金屬膜滲透系統(tǒng)中；

11、根據(jù)用戶用氫壓力和流量，經(jīng)過控制系統(tǒng)的計算控制，控制第二減壓閥，時刻根據(jù)控制系統(tǒng)的計算進(jìn)行實時調(diào)整，維持貴金屬膜滲透加氫系統(tǒng)進(jìn)出口的壓力差，進(jìn)而使氫氣保證一定壓力和一定流量加注到用氫系統(tǒng)中。

12、進(jìn)一步的，所述第一減壓閥根據(jù)實際氫氣壓力和流量進(jìn)行計算，選擇合適的cv值，防止減壓閥cv值過大，減壓閥開啟后瞬間將緩沖罐充滿，導(dǎo)致緩沖罐壓力過高，充罐時間較短不利于控制系統(tǒng)的精確控制，在減壓閥后設(shè)置微調(diào)閥，進(jìn)一步降低cv值，延長充罐時間，增加控制系統(tǒng)的可操作性。

13、進(jìn)一步的，所述第一減壓閥根據(jù)實際氫氣壓力和流量進(jìn)行計算，選擇合適的cv值，防止減壓閥cv值過大，降低控制系統(tǒng)的精確控制。

14、進(jìn)一步的，

15、在儲氫瓶、緩沖罐設(shè)置報警聯(lián)鎖點，當(dāng)儲氫瓶的壓力低于一定壓力時，無法進(jìn)行持續(xù)加氫，則執(zhí)行報警聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)，將相關(guān)閥門關(guān)閉，當(dāng)緩沖罐中的壓力高于或低于報警連鎖值時，執(zhí)行相關(guān)閥門，保證系統(tǒng)的安全；

16、還包括氫氣測報儀、消氫器，當(dāng)隔爆間中的氫氣濃度超過限定值時，氫氣測報儀發(fā)生報警，同時消氫器開始工作，消除隔爆間的氫氣，保證系統(tǒng)的工作安全。

17、進(jìn)一步的，所述控制系統(tǒng)包括氣動方式、電動方式，

18、當(dāng)?shù)谝磺蜷y、第二球閥、第一減壓閥和第二減壓閥為氣動控制時，控制系統(tǒng)包括氣源、閥門定位器、控制模塊；

19、當(dāng)?shù)谝磺蜷y、第二球閥、第一減壓閥和第二減壓閥為電動控制時，控制系統(tǒng)包括步進(jìn)電機(jī)、控制模塊。

20、進(jìn)一步的，在氣動方式中，所有自動控制的減壓閥、球閥，在控制系統(tǒng)作用下，將控制信號輸送至閥門定位器，氣源通過閥門定位器控制減壓閥和球閥等閥組的開度或通斷，達(dá)到控制的目的。

21、進(jìn)一步的，在電動方式中，所有自動控制的減壓閥、球閥，在控制系統(tǒng)作用下，將控制信號輸送至步進(jìn)電機(jī)，通過步進(jìn)電機(jī)控制減壓閥和球閥等閥組的開度或通斷，達(dá)到控制的目的。

22、本發(fā)明提供的基于貴金屬膜滲透的微量高壓加氫系統(tǒng)及其方法，相對于現(xiàn)有技術(shù)其有益效果在于：

23、本發(fā)明實現(xiàn)了在較高背壓下進(jìn)行微量加氫的路徑，并實現(xiàn)自動精確控制，避免了采用傳統(tǒng)節(jié)流減壓方式的弊端，克服了高壓下儀表閥門無法進(jìn)行精確控制的影響。

技術(shù)特征：

1.一種基于貴金屬膜滲透的微量高壓加氫系統(tǒng)，其特征在于：包括儲氫瓶、緩沖罐、貴金屬膜滲透系統(tǒng)、質(zhì)量流量控制器及相應(yīng)的閥門管路和主體結(jié)構(gòu)框架組成，

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述貴金屬膜滲透系統(tǒng)包括：貴金屬膜、加熱裝置、第三球閥、第四球閥、隔膜泵、第三止回閥，當(dāng)加氫系統(tǒng)停止運行時，第一電磁閥和第二電磁閥在控制系統(tǒng)作用下關(guān)閉，然后隔膜泵開始工作，對貴金屬膜內(nèi)進(jìn)行抽真空，維持貴金屬膜內(nèi)真空環(huán)境，避免貴金屬膜被污染；當(dāng)運行一定時間后，需要打開第四球閥進(jìn)行排污。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于：氫氣經(jīng)過管道過濾器過濾后，首先通過第一減壓閥，根據(jù)緩沖罐中氫氣的壓力信號，第一減壓閥在控制系統(tǒng)的作用下進(jìn)行調(diào)節(jié)；

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于：所述緩沖罐中的氫氣，在控制系統(tǒng)的作用下，緩沖罐中的氫氣經(jīng)過第二減壓閥進(jìn)入貴金屬膜滲透系統(tǒng)中；

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于：所述第一減壓閥根據(jù)實際氫氣壓力和流量進(jìn)行計算，選擇合適的cv值，防止減壓閥cv值過大，減壓閥開啟后瞬間將緩沖罐充滿，導(dǎo)致緩沖罐壓力過高，充罐時間較短不利于控制系統(tǒng)的精確控制，在減壓閥后設(shè)置微調(diào)閥，進(jìn)一步降低cv值，延長充罐時間，增加控制系統(tǒng)的可操作性。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于：所述第一減壓閥根據(jù)實際氫氣壓力和流量進(jìn)行計算，選擇合適的cv值，防止減壓閥cv值過大，降低控制系統(tǒng)的精確控制。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于：

8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任意一項所述的系統(tǒng)，其特征在于：所述控制系統(tǒng)包括氣動方式、電動方式，

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于：在氣動方式中，所有自動控制的減壓閥、球閥，在控制系統(tǒng)作用下，將控制信號輸送至閥門定位器，氣源通過閥門定位器控制減壓閥和球閥等閥組的開度或通斷，達(dá)到控制的目的。

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于：在電動方式中，所有自

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種基于貴金屬膜滲透的微量高壓加氫系統(tǒng)，包括儲氫瓶、緩沖罐、貴金屬膜滲透系統(tǒng)、質(zhì)量流量控制器及相應(yīng)的閥門管路和主體結(jié)構(gòu)框架組成，儲氫瓶用于儲存氫氣；緩沖罐的入口通過管路與儲氫瓶的出口管路連通；貴金屬膜滲透系統(tǒng)的入口通過管路與緩沖罐的出口管路連通；質(zhì)量流量控制器的入口通過管路與貴金屬膜滲透系統(tǒng)的出口管路連通，質(zhì)量流量控制器的出口管路設(shè)有第二電磁閥、止回閥；在控制系統(tǒng)的作用下，氫氣從儲氫瓶中釋放出依次通過各類閥門、緩沖罐、貴金屬膜滲透系統(tǒng)、質(zhì)量流量控制器，最終氫氣保持一定壓力和一定流量進(jìn)入用戶系統(tǒng)，避免了采用傳統(tǒng)節(jié)流減壓方式的弊端，克服了高壓下儀表閥門無法進(jìn)行精確控制的影響。

技術(shù)研發(fā)人員：王桂洲,吳笑雨,張斯宇,岳飛飛,郝睿奇,王文瑤,孫岳濤
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中船（邯鄲）派瑞氫能科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9