CN110116624A - 一种双层燃料电池客车用氢气泄露预警及防爆*** - Google Patents

一种双层燃料电池客车用氢气泄露预警及防爆*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种双层燃料电池客车用氢气泄露预警及防爆***，包括高压氢气瓶防爆舱室、高压氢气瓶和电磁阀三，所述高压氢气瓶防爆舱室布置在双层燃料电池客车尾端顶部，所述高压氢气瓶防爆舱室侧壁中间处上方设置有气动增压缸。本发明的有益效果是：本发明通过若干个光纤光栅传感器实时监测70MPa高压氢气瓶裂纹扩展情况，实现了对高压氢气瓶裂纹扩展的风险预警，提前防止氢气泄露的发生，避免传统氢气传感器使用的局限性。本发明通过光纤光栅传感器、氢气浓度传感器，信号处理模块和声光报警装置实现了对氢气泄露过程中不同风险形式的识别与报警，有利于消除民众对氢气泄露的恐惧心理，推动氢燃料客车的示范运营。

Description

一种双层燃料电池客车用氢气泄露预警及防爆***
技术领域
本发明涉及一种预警及防爆***，具体为一种双层燃料电池客车用氢气泄露预警及防爆***，属于燃料电池客车预警及防爆***应用技术领域。
背景技术
随着石油资源的减少和环境污染的加剧，世界各国都致力于研发新能源汽车。其中，相比纯电动汽车，燃料电池汽车克服了由动力锂电池作为动力源而续航里程短的缺陷，同时加注燃料的时间与燃油车无异，更符合大众的用车习惯。由于燃料电池价格居高不下，加氢站稀少，相比乘用车，客车成为燃料电池汽车示范运营的首选。
双层客车作为城市旅游观光公交车的首选，能够充分发挥其容量大、空间大和视野好的特点，同时也能避开速度慢的劣势。配合燃料电池，双层客车能够充分发挥环保经济的特点，同时也符合旅游城市环保节能的形象。
氢气是世界已知的密度最小的气体，在储运过程中极易发生泄漏，这种特殊性在开放空间里，对安全更有利，但是一旦散逸受阻，大量氢气集聚，可能会造成人员窒息，并且达到一定浓度遇火就会燃烧，甚至***。然而双层客车由于其结构特殊，其上层空间经常为露天或半露天结构，不利于氢气瓶的安装布置，只能布置在车身后部舱室内。同时其特殊结构也不利于安置足够多的氢气瓶，普通35MPa的氢气瓶已不能满足续航里程对储氢量的要求，只能使用70MPa的氢气瓶。综上所述，燃料电池双层客车的氢气泄漏风险明显高于普通燃料电池单层客车。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述的问题，而提出一种双层燃料电池客车用氢气泄露预警及防爆***。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种双层燃料电池客车用氢气泄露预警及防爆***，包括高压氢气瓶防爆舱室、高压氢气瓶、气动增压缸、大矩形出风口、小矩形出风口、光纤光栅传感器、氢气浓度传感器、信号处理模块、声光报警装置、电磁阀一、电磁阀二和电磁阀三，所述高压氢气瓶防爆舱室布置在双层燃料电池客车尾端顶部，所述高压氢气瓶防爆舱室侧壁中间处上方设置有气动增压缸，所述气动增压缸一侧连接有舱门；
所述高压氢气瓶套设在所述高压氢气瓶中部为中空圆柱形结构，且高压氢气瓶两端均为半球形结构，沿高压氢气瓶防爆舱室的轴向方向，在高压氢气瓶防爆舱室左端封头与高压氢气瓶筒身连接处安装有若干个光纤光栅传感器，且高压氢气瓶筒身中间位置安装有若干个光纤光栅传感器，沿高压氢气瓶防爆舱室的径向方向垂直对称布置四个光纤光栅传感器；
所述高压氢气瓶防爆舱室底部四周均匀对称布置有四个大矩形出风口，且沿高压氢气瓶的轴向在高压氢气瓶防爆舱室底部均匀布置若干个小矩形出风口，当氢气泄漏量较大时，在舱门自动开启的基础上，本发明通过大小不同的矩形出风口和脉冲式吹扫的方式，将氢气快速排出车外，进一步提高了双层燃料电池客车的安全性。
本发明的进一步技术改进在于：通过若干个光纤光栅传感器实时监测高压氢气瓶裂纹扩展情况，实现了对高压氢气瓶裂纹扩展导致氢气泄漏的风险预警。
本发明的进一步技术改进在于：所述光纤光栅传感器、氢气浓度传感器、信号处理模块与声光报警装置之间通信连接，通过光纤光栅传感器、氢气浓度传感器，信号处理模块和声光报警装置实现了对氢气泄露过程中不同风险形式的识别与报警，有利于消除民众对氢气泄露的恐惧心理，推动氢燃料客车的示范运营。
本发明的进一步技术改进在于：所述光纤光栅传感器、氢气浓度传感器、信号处理模块和声光报警装置用于对氢气泄露过程中不同风险形式的识别与报警，当信号处理模块判断裂纹超过***设定的阈值，则通过声光报警装置输出一级报警信号，提醒司机及时检修和更换高压氢气瓶，当高压氢气瓶防爆舱室内管路或阀门处发生泄漏时，根据氢气传感器测得的氢气浓度，声光报警装置输出二级报警信号。
该***的工作方法具体包括以下步骤：
步骤一：当氢气泄漏量较小时，信号处理模块控制电磁阀一和气动增压缸实现舱门自动开启，将氢气排空；
步骤二：当氢气泄漏量较大时，在舱门自动开启的基础上，信号处理模块首先打开与车载储气筒相连的电磁阀二，通过小矩形出风口对高压氢气瓶防爆舱室进行一段时间的吹扫，然后关闭电磁阀一，打开同样与车载储气筒相连的电磁阀三，通过大矩形出风口对高压氢气瓶防爆舱室进行一段时间的吹扫，如此反复操作，当氢气传感器检测到高压氢气瓶防爆舱室内氢气排空为止时，信号处理模块关闭电磁阀二和电磁阀三。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明通过若干个光纤光栅传感器实时监测70MPa高压氢气瓶裂纹扩展情况，实现了对高压氢气瓶裂纹扩展的风险预警，提前防止氢气泄露的发生，避免传统氢气传感器使用的局限性。
2、本发明通过光纤光栅传感器、氢气浓度传感器，信号处理模块和声光报警装置实现了对氢气泄露过程中不同风险形式的识别与报警，有利于消除民众对氢气泄露的恐惧心理，推动氢燃料客车的示范运营。
3、当氢气泄漏量较小时，本发明通过舱门自动开启将氢气排空，避免了舱室内氢气的集聚带来的***风险，提高了双层燃料电池客车的安全性。
4、当氢气泄漏量较大时，在舱门自动开启的基础上，本发明通过大小不同的矩形出风口和脉冲式吹扫的方式，将氢气快速排出车外，进一步提高了双层燃料电池客车的安全性。
附图说明
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明装配在双层燃料电池客车上的结构示意图。
图2为高压氢气瓶防爆舱室正视图。
图3为高压氢气瓶防爆舱室俯视图。
图4为本发明的双层燃料电池客车氢气泄露预警及防爆工作流程图。
图5为高压氢气瓶防爆舱室的舱门自动开启后示意图。
图中：1、高压氢气瓶防爆舱室；2、高压氢气瓶；3、气动增压缸；4、大矩形出风口；5、小矩形出风口；6、光纤光栅传感器。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-5所示，一种双层燃料电池客车用氢气泄露预警及防爆***，包括高压氢气瓶防爆舱室1、高压氢气瓶2、气动增压缸3、大矩形出风口4、小矩形出风口5、光纤光栅传感器6、氢气浓度传感器、信号处理模块、声光报警装置、电磁阀一、电磁阀二和电磁阀三，高压氢气瓶防爆舱室1布置在双层燃料电池客车尾端顶部，高压氢气瓶防爆舱室1侧壁中间处上方设置有气动增压缸3，气动增压缸3一侧连接有舱门；
高压氢气瓶2套设在高压氢气瓶2中部为中空圆柱形结构，且高压氢气瓶2两端均为半球形结构，沿高压氢气瓶防爆舱室1的轴向方向，在高压氢气瓶防爆舱室1左端封头与高压氢气瓶2筒身连接处安装有若干个光纤光栅传感器6，且高压氢气瓶2筒身中间位置安装有若干个光纤光栅传感器6，沿高压氢气瓶防爆舱室1的径向方向垂直对称布置四个光纤光栅传感器6；
高压氢气瓶防爆舱室1底部四周均匀对称布置有四个大矩形出风口4，且沿高压氢气瓶2的轴向在高压氢气瓶防爆舱室1底部均匀布置若干个小矩形出风口5，当氢气泄漏量较大时，在舱门自动开启的基础上，本发明通过大小不同的矩形出风口和脉冲式吹扫的方式，将氢气快速排出车外，进一步提高了双层燃料电池客车的安全性。
作为本发明较佳的实施例，通过若干个光纤光栅传感器6实时监测高压氢气瓶2裂纹扩展情况，实现了对高压氢气瓶2裂纹扩展导致氢气泄漏的风险预警。
作为本发明较佳的实施例，光纤光栅传感器6、氢气浓度传感器、信号处理模块与声光报警装置之间通信连接，通过光纤光栅传感器、氢气浓度传感器，信号处理模块和声光报警装置实现了对氢气泄露过程中不同风险形式的识别与报警，有利于消除民众对氢气泄露的恐惧心理，推动氢燃料客车的示范运营。
作为本发明较佳的实施例，光纤光栅传感器6、氢气浓度传感器、信号处理模块和声光报警装置用于对氢气泄露过程中不同风险形式的识别与报警，当信号处理模块判断裂纹超过***设定的阈值，则通过声光报警装置输出一级报警信号，提醒司机及时检修和更换高压氢气瓶2，当高压氢气瓶防爆舱室1内管路或阀门处发生泄漏时，根据氢气传感器测得的氢气浓度，声光报警装置输出二级报警信号。
该***的工作方法具体包括以下步骤：
步骤一：当氢气泄漏量较小时，信号处理模块控制电磁阀一和气动增压缸3实现舱门自动开启，将氢气排空；
步骤二：当氢气泄漏量较大时，在舱门自动开启的基础上，信号处理模块首先打开与车载储气筒相连的电磁阀二，通过小矩形出风口5对高压氢气瓶防爆舱室1进行一段时间的吹扫，然后关闭电磁阀一，打开同样与车载储气筒相连的电磁阀三，通过大矩形出风口4对高压氢气瓶防爆舱室1进行一段时间的吹扫，如此反复操作，当氢气传感器检测到高压氢气瓶防爆舱室1内氢气排空为止时，信号处理模块关闭电磁阀二和电磁阀三。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (5)

1.一种双层燃料电池客车用氢气泄露预警及防爆***，其特征在于：包括高压氢气瓶防爆舱室(1)、高压氢气瓶(2)、气动增压缸(3)、大矩形出风口(4)、小矩形出风口(5)、光纤光栅传感器(6)、氢气浓度传感器、信号处理模块、声光报警装置、电磁阀一、电磁阀二和电磁阀三，所述高压氢气瓶防爆舱室(1)布置在双层燃料电池客车尾端顶部，所述高压氢气瓶防爆舱室(1)侧壁中间处上方设置有气动增压缸(3)，所述气动增压缸(3)一侧连接有舱门；
所述高压氢气瓶(2)套设在所述高压氢气瓶(2)中部为中空圆柱形结构，且高压氢气瓶(2)两端均为半球形结构，沿高压氢气瓶防爆舱室(1)的轴向方向，在高压氢气瓶防爆舱室(1)左端封头与高压氢气瓶(2)筒身连接处安装有若干个光纤光栅传感器(6)，且高压氢气瓶(2)筒身中间位置安装有若干个光纤光栅传感器(6)，沿高压氢气瓶防爆舱室(1)的径向方向垂直对称布置四个光纤光栅传感器(6)；
所述高压氢气瓶防爆舱室(1)底部四周均匀对称布置有四个大矩形出风口(4)，且沿高压氢气瓶(2)的轴向在高压氢气瓶防爆舱室(1)底部均匀布置若干个小矩形出风口(5)。
2.根据权利要求1所述的一种双层燃料电池客车用氢气泄露预警及防爆***，其特征在于，通过若干个光纤光栅传感器(6)实时监测高压氢气瓶(2)裂纹扩展情况，实现了对高压氢气瓶(2)裂纹扩展导致氢气泄漏的风险预警。
3.根据权利要求1所述的一种双层燃料电池客车用氢气泄露预警及防爆***，其特征在于，所述光纤光栅传感器(6)、氢气浓度传感器、信号处理模块与声光报警装置之间通信连接。
4.根据权利要求1所述的一种双层燃料电池客车用氢气泄露预警及防爆***，其特征在于，所述光纤光栅传感器(6)、氢气浓度传感器、信号处理模块和声光报警装置用于对氢气泄露过程中不同风险形式的识别与报警，当信号处理模块判断裂纹超过***设定的阈值，则通过声光报警装置输出一级报警信号，提醒司机及时检修和更换高压氢气瓶(2)，当高压氢气瓶防爆舱室(1)内管路或阀门处发生泄漏时，根据氢气传感器测得的氢气浓度，声光报警装置输出二级报警信号。
5.根据权利要求1所述的一种双层燃料电池客车用氢气泄露预警及防爆***，其特征在于，该***的工作方法具体包括以下步骤：
步骤一：当氢气泄漏量较小时，信号处理模块控制电磁阀一和气动增压缸(3)实现舱门自动开启，将氢气排空；
步骤二：当氢气泄漏量较大时，在舱门自动开启的基础上，信号处理模块首先打开与车载储气筒相连的电磁阀二，通过小矩形出风口(5)对高压氢气瓶防爆舱室(1)进行一段时间的吹扫，然后关闭电磁阀一，打开同样与车载储气筒相连的电磁阀三，通过大矩形出风口(4)对高压氢气瓶防爆舱室(1)进行一段时间的吹扫，如此反复操作，当氢气传感器检测到高压氢气瓶防爆舱室(1)内氢气排空为止时，信号处理模块关闭电磁阀二和电磁阀三。
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