CN108152156B - 一种高压氢气安全膜片压力脉冲试验***和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种高压氢气安全膜片压力脉冲试验***，包括温度箱、安全膜片夹持器、安全膜片，安全膜片夹持器正向通过高压氢气管线连接气动驱动氢气增压泵的出气端，气动驱动氢气增压泵的进气端设置低压氢气气源接口和驱动气源接口，在高压氢气管线上设置高压储氢容器和压力表，安全膜片夹持器背向连接液体压力循环单元。本***采用安全膜片正向高压氢气施压、背向施加液体压力循环的方式，对安全膜片进行各种温度下的压力脉冲试验，降低了高压氢气安全膜片压力脉冲试验的成本，提高了试验的安全性。
Description
技术领域
本发明主要涉及检验装备技术领域，具体是一种高压氢气安全膜片压力脉冲试验***和方法。
背景技术
目前，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，现有氢气瓶的压力达到35MPa甚至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，需要采用压力脉冲的试验方式检验其安全性，氢气瓶的安全装置有一种安全膜片式安全装置，安全膜片同样也要检验其安全性，采用氢气为之介质做压力脉冲试验，试验次数高达上万次。常规的试验方法是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***，试验成本很高，且***也要承受压力脉冲，***本身的泄漏点多，存在很大的安全隐患。
发明内容
为解决目前技术的不足，本发明结合现有技术，从实际应用出发，提供一种高压氢气安全膜片压力脉冲试验***和方法，本***采用安全膜片正向高压氢气施压、背向施加液体压力循环的方式，对安全膜片进行各种温度下的压力脉冲试验，降低了高压氢气安全膜片压力脉冲试验的成本，提高了试验的安全性。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下:
一种高压氢气安全膜片压力脉冲试验***，包括温度箱、安全膜片夹持器、安全膜片，安全膜片夹持器正向通过高压氢气管线连接气动驱动氢气增压泵的出气端，气动驱动氢气增压泵的进气端设置低压氢气气源接口和驱动气源接口，在高压氢气管线上设置高压储氢容器和压力表，安全膜片夹持器背向连接液体压力循环单元。
所述液体压力循环单元包括液体储罐、控制器、增压管线、主泄压管线、副泄压管线，安全膜片夹持器通过增压管线连通液体储罐，在增压管线上顺序设置电机泵、单向阀、压力传感器，主泄压管线一端连通位于压力传感器和单向阀之间的增加管线，另一端通过电磁阀连通液体储罐，副泄压管线一端连通位于单向阀和电机泵之间的增加管线，另一端通过常开电磁溢流阀连通位于电磁阀和液体储罐之间的主泄压管线，所述控制器与温度箱、压力传感器、电机泵、电磁阀、电磁溢流阀之间电信号连接。
气动驱动氢气增压泵的驱动气源采用空气或氮气。
一种高压氢气安全膜片压力脉冲试验方法，将受试安全膜片安装到安全膜片夹持器上，气动驱动氢气增压泵的低压氢气气源接口通入低压氢气，驱动气源接口通入氮气或空气，将高压储氢容器和高压氢气管线增压到压力试验的设定值，控制器设定好程序后启动，使电机泵持续工作循环进行升压、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：控制器控制电磁阀关闭、常开电磁溢流阀处于关闭，电机泵将液体储罐的液体增压到增压管线中，直至增压管线压力达到设定压力的上限值；
压力上限值保压：当增压管线压力达到设定压力的上限值时，压力传感器将信号传输给控制器，控制器发出指令，打开常开电磁溢流阀，电机泵的液体经过副泄压管线流向有液体储罐，同时单向阀关闭，电磁阀处于关闭状态，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，控制器发出指令，打开电磁阀，增压管线中的液体经主泄压管线流向液体储罐，同时，常开电磁溢流阀处于打开状态，电机泵输出高压液体直接经副泄压管线、主泄压管线流向液体储罐18，实现增压管线中液体的泄压；
压力下限值保压：当增压管线中的液体泄压到设定的压力下限值时，控制器向发出指令，电磁阀关闭，增压管线中的液体无法向液体储罐流通，常开电磁溢流阀处于打开状态，电机泵输出的高压液体直接经副泄压管线、主泄压管线流向液体储罐，实现压力下限值保压。
本发明的有益效果：
安全膜片正向以氢气为介质，施加试验规定的压力上限值，背向采用液体为介质进行压力脉冲，利用安全膜片两端氢气和液体的压力差来对安全膜片进行脉冲试验，***的结构简单、工作效率高，试验成本低，安全可靠性好。
附图说明
附图1为本发明结构示意图。
附图中所示标号：1、低压氢气气源接口，2、驱动气源接口，3、气动驱动氢气增压泵，4、高压氢气管线，6、压力表，7、温度箱，8、安全膜片夹持器，9、受试安全膜片，10、压力传感器，11、主泄压管线，12、单向阀，13、增压管线，14、电磁阀，15、常开式电磁溢流阀，16、副泄压管线，17、电机泵，18、液体储罐，19、控制器。
具体实施方式
结合附图和具体实施例，对本发明作进一步说明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所限定的范围。
如附图1所示，高压氢气安全膜片压力脉冲试验***包括气动驱动氢气增压泵3、温度箱7、安全膜片夹持器8，液体压力循环单元；气动驱动氢气增压泵3设置低压氢气气源接口1和驱动气源接口2，出气端与高压储氢容器5通过高压氢气管线4连接，高压氢气管线4上设置压力表6，驱动气源采用低压空气或者氮气；受试安全膜片9固定在安全膜片夹持器8上，安全膜片夹持器8一端与高压氢气管线4连接，另一端与液体压力循环单元的增压管线13连接；液体压力循环单元包括液体储罐18、电机泵17、电磁阀14、常开电磁溢流阀15、单向阀12、压力传感器10、控制器19、增压管线13、主泄压管线11、副泄压管线16；增压管线13顺序连通液体储罐18、电机泵17、单向阀12、压力传感器10、安全膜片夹持器8；主泄压管线11在增压管线13中的压力传感器10和单向阀12之间与增压管线13连接，中间设置电磁阀14，最终与液体储罐18连通；副泄压管线16在增压管线13中的单向阀12和电机泵17之间与增压管线13连接，中间设置常开电磁溢流阀15，另一端在电磁阀14和液体储罐18之间与主泄压管线11连接；控制器19与温度箱7、压力传感器10、电机泵17、电磁阀14和电磁溢流阀15均有导线连接，可设定参数(压力的上下限值、保压的时间和温度箱的温度)，根据压力传感器10传输的压力信号，控制电磁阀14和常开电磁溢流阀15的动作，实现液体的增压、保压、泄压，利用高压氢气管线7和增压管线13的压力差模拟压力循环对安全膜片进行压力脉冲试验。
本发明使用中，安全膜片9安装到安全膜片夹持器8上，气动驱动氢气增压泵3的低压氢气气源接口1通入低压氢气，驱动气源接口2通入氮气或空气，将高压储氢容器5和高压氢气管线增压4到压力试验的设定值，控制器19设定好程序后启动，电机泵17持续工作。
升压过程：控制器19控制电磁阀14关闭、常开电磁溢流阀15处于关闭，电机泵17将液体储罐18的液体增压到增压管线13中，直至增压管线13压力达到设定压力的上限值；
压力上限值保压：当增压管线13压力达到设定压力的上限值时，压力传感器10将信号传输给控制器19，控制器19发出指令，打开常开电磁溢流阀15，电机泵17的液体经过副泄压管线16流向有液体储罐18，同时单向阀12关闭，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，控制器19发出指令，打开电磁阀14，增压管线13中的液体经主泄压管线11流向液体储罐，同时，常开电磁溢流阀15处于打开状态，电机泵17输出高压液体直接经副泄压管线16、主泄压管线流11向液体储罐，实现增压管线13中液体的泄压。
压力下限值保压：当增压管线13中的液体泄压到设定的压力下限值时，控制器19向发出指令，电磁阀14关闭，增压管线13中的液体无法向液体储罐流通18，常开电磁溢流阀15处于打开状态，电机泵17输出的高压液体直接经副泄压管线16、主泄压管线流11向液体储罐18，实现压力下限值保压。
升压、压力上限保压、泄压、压力下限值保压，这一过程完成一次循环，如此反复运作，实现安全膜片9背向的液体压力的循环，同时安全膜片8正向的高压氢气的压力保持不变，通过高压氢气和液体压力的压力差的变化对安全膜片进行脉冲试验。
Claims (1)
1.一种高压氢气安全膜片压力脉冲试验***，包括温度箱(7)、安全膜片夹持器(8)、受试安全膜片(9)，其特征在于：安全膜片夹持器(8)正向通过高压氢气管线(4)连接气动驱动氢气增压泵(3)的出气端，气动驱动氢气增压泵(3)的进气端设置低压氢气气源接口(1)和驱动气源接口(2)，在高压氢气管线(4)上设置高压储氢容器(5)和压力表(6)，安全膜片夹持器(8)背向连接液体压力循环单元；
所述液体压力循环单元包括液体储罐(18)、控制器(19)、增压管线(13)、主泄压管线(11)、副泄压管线(16)，安全膜片夹持器(8)通过增压管线(13)连通液体储罐(18)，在增压管线(13)上顺序设置电机泵(17)、单向阀(12)、压力传感器(10)，主泄压管线(11)一端连通位于压力传感器(10)和单向阀(12)之间的增压管线(13)，另一端通过电磁阀(14)连通液体储罐(18)，副泄压管线(16)一端连通位于单向阀(12)和电机泵(17)之间的增压管线(13)，另一端通过常开电磁溢流阀(15)连通位于电磁阀(14)和液体储罐(18)之间的主泄压管线(11)，所述控制器(19)与温度箱(7)、压力传感器(10)、电机泵(17)、电磁阀(14)、电磁溢流阀(15)之间电信号连接；
气动驱动氢气增压泵(3)的驱动气源采用空气或氮气；
将受试安全膜片(9)安装到安全膜片夹持器(8)上，气动驱动氢气增压泵(3)的低压氢气气源接口(1)通入低压氢气，驱动气源接口(2)通入氮气或空气，将高压储氢容器(5)和高压氢气管线(4)增压到压力试验的设定值，控制器(19)设定好程序后启动，使电机泵（17）持续工作循环进行升压、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：控制器(19)控制电磁阀(14)关闭、常开电磁溢流阀(15)处于关闭，电机泵(17)将液体储罐(18)的液体增压到增压管线(13)中，直至增压管线(13)压力达到设定压力的上限值；
压力上限值保压：当增压管线(13)压力达到设定压力的上限值时，压力传感器(10)将信号传输给控制器(19)，控制器(19)发出指令，打开常开电磁溢流阀(15)，电机泵(17)的液体经过副泄压管线(16)流向有液体储罐(18)，同时单向阀(12)关闭，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，控制器(19)发出指令，打开电磁阀(14)，增压管线(13)中的液体经主泄压管线(11)流向液体储罐(18)，同时，常开电磁溢流阀(15)处于打开状态，电机泵(17)输出高压液体直接经副泄压管线(16)、主泄压管线(11)流向液体储罐(18)，实现增压管线(13)中液体的泄压；
压力下限值保压：当增压管线(13)中的液体泄压到设定的压力下限值时，控制器(19)向发出指令，电磁阀(14)关闭，增压管线(13)中的液体无法向液体储罐流通(18)，常开电磁溢流阀(15)处于打开状态，电机泵(17)输出的高压液体直接经副泄压管线(16)、主泄压管线流(11)向液体储罐(18)，实现压力下限值保压。
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