本发明提供的液氢增压泵低温性能检测系统及测试方法,属于液氢增压泵测试技术领域,其中,液氢增压泵低温性能检测系统包括,低温储供系统、排气法检测系统、紧急排放系统和集中高排系统,排气法检测系统,具有用于与汽化器连通的进口,进口处设置有第一排气阀,汽化器与待测试液氢增压泵的出口连通,排气法检测系统包括,节流元件,节流元件的进口处设置有第一压力表,第一压力表用于对节流元件的进出口压差进行仔细的检测,本发明的液氢增压泵低温性能检测系统,可通过排气法检测系统对待测试液氢增压泵的流量来测试,在对产品研制阶段的原理样机进行低温性能测试时,能更快速、安全的完成测试。

  低温储供系统(1),用于存储液氢介质,具有用于与待测试液氢增压泵(6)的进口连通的液氢介质输出口,

  排气法检测系统(2),具有用于与汽化器(7)连通的进口,所述进口处设置有第一排气阀(14),所述汽化器(7)与待测试液氢增压泵(6)的出口连通,所述排气法检测系统(2)包括,节流元件(15),所述节流元件(15)的进口处设置有第一压力表(16),所述第一压力表

  紧急排放系统(3),通过第二安全阀(18)连通至所述待测试液氢增压泵(6)的出口管道上,

  集中高排系统(4),与所述排气法检测系统(2)的出口连通,用于对测试介质进行排放。

  2.根据权利要求1所述的液氢增压泵低温性能检测系统,其特征是,所述汽化器(7)的出口与所述排气法检测系统(2)的连通管道上,设置有流量计(23)。

  3.根据权利要求1所述的液氢增压泵低温性能检测系统,其特征是,还包括,充气法检测系统(5),通过去气阀(25)与所述汽化器(7)的出口连通。

  4.根据权利要求3所述的液氢增压泵低温性能检测系统,其特征是,所述充气法检测系统(5)包括,高压气瓶(26),所述高压气瓶(26)的出口通过单向阀(27)与所述去气阀(25)连通,所述高压气瓶(26)的出口与所述单向阀(27)之间设置有第二压力表(28),所述单向阀(27)朝向所述高压气瓶(26)的方向单向导通。

  5.根据权利要求1‑4中任一项所述的液氢增压泵低温性能检测系统,其特征是,还包括,消防装置(29),设置在液氢增压泵(6)的测试区域,通过测试辅助系统(30)控制,用于通过朝向测试区域喷射氮气进行消防。

  6.根据权利要求1‑4中任一项所述的液氢增压泵低温性能检测系统,其特征是,所述汽化器(7)上连接有第一温度表(33),所述第一温度表(33)用于检测汽化器(7)内的温度变化。

  7.根据权利要求1‑4中任一项所述的液氢增压泵低温性能检测系统,其特征是,所述液氢增压泵(6)的出口连接有第三压力表(34),所述第三压力表(34)用于检测液氢增压泵

  8.根据权利要求1‑4中任一项所述的液氢增压泵低温性能检测系统,其特征是,所述紧急排放系统(3)通过下沉式排放装置(17)与所述液氢增压泵(6)的出口连通,所述下沉式排放装置(17)还通过第二排气阀(19)与所述集中高排系统(4)连通。

  S1、将液氢增压泵(6)和汽化器(7)连接至权利要求1‑8中任一项所述的液氢增压泵低温性能检测系统中,使液氢增压泵(6)的进口与低温储供系统(1)连通,使汽化器(7)的出口与排气法检测系统(2)连通,

  S2、设置液氢增压泵(6)的频率,启动液氢增压泵(6),通过低温储供系统(1)朝向液氢增压泵(6)输送液氢介质,

  S3、关闭排气法检测系统(2)的进口,使液氢增压泵(6)输出的液氢介质释放至汽化器

  S4、当液氢增压泵(6)的出口压力达到第一预设值时,关闭液氢增压泵(6),

  S5、开启排气法检测系统(2)的进口,使汽化器(7)内的测试介质进入排气法检测系统

  (2),所述排气法测试系统(2)通过节流元件(15)对测试介质的流量进行限制,所述节流元件(15)通过与进口处的第一压力表(16)配合,用于对检测介质的流量进行统计,

  S6、慢慢地提高液氢增压泵(6)的频率,并采用与上述S2‑S5相同的步骤,在设定频率下启动液氢增压泵(6),使所述液氢增压泵(6)的出口压力分别达到逐步递增的若干个预设值,从而依次测试在不同频率下液氢增压泵(6)的输出压力。

  10.根据权利要求9所述的液氢增压泵低温性能测试方法,其特征是,还包括以下步骤,

  S7、开启充气法检测系统(5)的进口,启动液氢增压泵(6),通过低温储供系统(1)朝向液氢增压泵(6)输送液氢介质,

  S8、所述液氢增压泵(6)输出的液氢介质经过汽化器(7)直接输送到充气法检测系统

  S9、所述充气法检测系统(5)中,通过第二压力表(28)测试液氢增压泵(6)的输出介质的流量。

  [0001]本发明涉及液氢增压泵测试技术领域,具体涉及一种液氢增压泵低温性能测试系统及测试方法。

  [0002]液态储氢加氢站相较高压气态储氢加氢站具有存储压力低、占地面积小、功率消耗低的优点。

  [0003]目前,国内加氢站存在液氢技术空白,根本原因之一是受限于液氢增压泵的发展。液氢增压泵主要采取往复式低温泵型式,该类型设备国内有较为成熟的液氮温区工业产品基础,用于石化、LNG加注等领域。JB/T 9076等标准规范对往复式低温液体泵技术条件做出规定,但主要为空气分离设备用泵,输送介质仅限于液氧、液氮、液氩等液化气体,设计温度仅为‑196℃,排出压力不高于36MPa。

  [0004] 然而,用于输送液氢介质的液氢增压泵,设计温度低至‑253℃、排出压力达到45MPa级、70MPa以上,而且还要解决防爆、防静电、安全排放等问题,因此现有的检测系统不适用对液氢增压泵的测试。另外,现有检测系统的测试方法主要是针对产品定型或出厂所需的流量测量、出口压力测试等方法,对产品研制阶段的原理样机低温性能测试存在适用性问题。

  [0005] 因此,本发明要解决的技术问题就在于,克服现存技术中没有一套用于液氢增压泵的检测系统的缺陷,从而提供一种液氢增压泵低温性能检测系统及测试方法。

  [0006] 未解决上述技术问题,本发明提供一种液氢增压泵低温性能检测系统,包括,

  [0007] 低温储供系统,用于存储液氢介质,具有用于与待测试液氢增压泵的进口连通的液氢介质输出口,

  [0008] 排气法检测系统,具有用于与汽化器连通的进口,所述进口处设置有第一排气阀,所述汽化器与待测试液氢增压泵的出口连通,所述排气法检测系统包括,节流元件,所述节流元件的进口处设置有第一压力表,所述第一压力表用于对所述节流元件的进出口压差进行检测,

  [0009] 紧急排放系统,通过第二安全阀连通至所述待测试液氢增压泵的出口管道上,

  [0010] 集中高排系统,与所述排气法检测系统的出口连通,用于对测试介质进行排放。

  [001 1 ] 可选地,所述汽化器的出口与所述排气法检测系统的连通管道上,设置有流量计。

  [0012] 可选地,还包括,充气法检测系统,通过去气阀与所述汽化器的出口连通。

  [0013] 可选地,所述充气法检测系统包括,高压气瓶,所述高压气瓶的出口通过单向阀与所述去气阀连通,所述高压气瓶的出口与所述单向阀之间设置有第二压力表,所述单向阀朝向所述高压气瓶的方向单向导通。

  [0014] 可选地,还包括,消防装置,设置在液氢增压泵的测试区域,通过测试辅助系统控

  [0015] 可选地,所述汽化器上连接有第一温度表,所述第一温度表用于检测汽化器内的温度变化。

  [0016] 可选地,所述液氢增压泵的出口连接有第三压力表,所述第三压力表用于检测液氢增压泵的出口压力。

  [0017] 可选地,所述紧急排放系统通过下沉式排放装置与所述液氢增压泵的出口连通,所述下沉式排放装置还通过第二排气阀与所述集中高排系统连通。

  [0018] 本发明还提供一种液氢增压泵低温性能测试方法,包括以下步骤,

  [0019] S1、将液氢增压泵和汽化器连接至权利要求1‑8中任一项所述的液氢增压泵低温性能检测系统中,使液氢增压泵的进口与低温储供系统连同,使汽化器的出口与排气法检测系统连通,

  [0020] S2、设置液氢增压泵的频率,启动液氢增压泵,通过低温储供系统朝向液氢增压泵输送液氢介质,

  [0021 ] S3、关闭排气法检测系统的进口,使液氢增压泵输出的液氢介质释放至汽化器内,

  [0022] S4、当液氢增压泵的出口压力达到第一预设值时,关闭液氢增压泵,

  [0023] S5、开启排气法检测系统的进口,使汽化器内的测试介质进入排气法检测系统,所述排气法检测系统通过节流元件对测试介质的流量进行限制,所述节流元件通过与进口处的第一压力表配合,用于对检测介质的流量进行统计,

  [0024] S6、慢慢地提高液氢增压泵的频率,并采用与上述S2‑S5相同的步骤,在设定频率下启动液氢增压泵,使所述液氢增压泵的出口压力分别达到逐步递增的若干个预设值,从而依次测试在不同频率下液氢增压泵的输出压力。

  [0026] S7、开启充气法检测系统的进口,启动液氢增压泵,通过低温储供系统朝向液氢增压泵输送液氢介质,

  [0027] S8、所述液氢增压泵输出的液氢介质经过汽化器直接输送到充气法检测系统的高压气瓶内,

  [0028] S9、所述充气法检测系统中,通过第二压力表测试液氢增压泵的输出介质的流量。

  [0030] 1 .本发明提供的液氢增压泵低温性能检测系统,可通过排气法检测系统对待测试液氢增压泵的流量来测试,在对产品研制阶段的原理样机进行低温性能测试时,能更快速、安全的完成测试。

  [0031 ] 2.本发明提供的液氢增压泵低温性能检测系统,在对经过排气法检测系统进行性能测试后的液氢增压泵,还能够使用充气法检测系统对液氢增压泵的流量进行进一步的测试,从而进一步的提高测试精确性。

  [0032] 3.本发明提供的液氢增压泵低温性能测试方法,对液氢增压泵产品的研制阶段的原理样机进行低温性能测试时,通过逐步增加待测试液氢增压泵的频率,以排气法测试液氢增压泵的流量,从而能更快速、安全的完成测试。

  [0033] 为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现存技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现存技术描述中所需要用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施方式,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还能够准确的通过这些附图获得其他的附图。

  [0034] 图1为本发明的实施例中提供的液氢增压泵低温性能检测系统的一种实施方式的原理图。

  [0036] 1、低温储供系统,2、排气法检测系统,3、紧急排放系统,4、集中高排系统,5、充气法检测系统,6、液氢增压泵,7、汽化器,8、低温容器,9、自增压装置, 10、取样化验口, 11、液氢加注口, 12、第一安全阀, 13、第三排气阀, 14、第一排气阀, 15、节流元件, 16、第一压力表,

  17、下沉式排放装置, 18、第二安全阀, 19、第二排气阀,20、排放总管,21、H型排放口,22、阻火器,23、流量计,25、去气阀,26、高压气瓶,27、单向阀,28、第二压力表,29、消防装置,30、测试辅助系统,31、测控台,32、配气台,33、第一温度表,34、第三压力表,35、回气排放阀,

  [0037] 下面将结合附图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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。

  [0038] 在本发明的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件一定要有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。

  [0039] 在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接,可以是机械连接,也可以是电连接,可以是直接相连,也能够最终靠中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,能够准确的通过详细情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

  [0040] 此外,下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

  [0041 ] 本实施例提供的液氢增压泵低温性能检测系统,能用来对液氢增压泵6产品研制阶段的原理样机进行低温性能测试,能更快速、安全的完成测试。

  [0042] 如图1所示,为本实施例提供的液氢增压泵低温性能检测系统的一种具体实施方式,包括,低温储供系统1、排气法检测系统2、紧急排放系统3和集中高排系统4。本实施例的液氢增压泵低温性能检测系统,来测试的被测对象,可以是液氢增压泵6单体,也可以是液氢增压泵6及汽化器7组合体。当以液氢增压泵6单体为测试对象时,汽化器7作为检测系统成熟配套装置参与系统工作,但不对其进行性能来测试评估。

  [0043] 如图1所示,所述低温储供系统1用于存储液氢介质,所述低温储供系统1中具有低温容器8,也称贮箱。所述低温容器8上具有用于与待测试液氢增压泵6的进口连通的液氢介质输出口,通过所述液氢介质输出口连通过滤器后与液氢增压泵6的进口连通。在所述低温容器8上,还设置有自增压装置9,用于保持低温容器8内液氢的压力。所述低温容器8的底部还设置有取样化验口10和液氢加注口11 ,所述低温容器8的顶部还连通有第三排气阀13和第一安全阀12,通过所述第三排气阀13和第一安全阀12与集中高排系统4连通。通过所述低温储供系统1用于实现测试前低温介质(液氢)的转注、测试过程低温介质按照液氢增压泵6所需净正吸入压头进行供液、测试过程容器自身压力和液位的监测,压力小于或高于所需压力、液位低于所需液位均可通过测试台采取人工或安全连锁自动的停机措施。

  [0044] 如图1所示,所述排气法检测系统2位于汽化器7出口的一个支路,排气法检测系统2具有用于与汽化器7连通的进口,所述进口处设置有第一排气阀14,所述汽化器7与待测试液氢增压泵6的出口连通,所述排气法检测系统2包括,节流元件15,所述节流元件15的进口处设置有第一压力表16,所述第一压力表16用于对所述节流元件15的进出口压差进行仔细的检测。进行排气时,通过节流元件15限制进行排气的速度,通过第一压力表16检测节流元件15的进出口压差,从而得到排气速度,然后根据排气时间计算得到总的排气量。所述排气法检测系统2用于液氢增压泵6以及汽化器7的原理样机的最初阶段测试,是一种基于小容腔大斜率压力上升曲线的测试方法,可对泵频率匹配、动态综合特性、结构强度、传热性能等进行多子样获取和较快地断定。节流元件15一方面满足单次测试过程高压氢气的减压安全排气,另一方面用于辅助计量小容腔介质容量,从而为折算增压段液氢流量提供依据。

  [0045] 如图1所示,所述紧急排放系统3用于高压低温氢气及高压液氢紧急排放,紧急排放系统3是针对因被测液氢增压泵6原理样机性能不确定和状态不稳定而带来的氢高压低温排放问题而设置。所述紧急排放系统3通过第二安全阀18连通至所述待测试液氢增压泵6的出口管道上,所述紧急排放系统3通过下沉式排放装置17与所述液氢增压泵6的出口连通,所述下沉式排放装置17还通过第二排气阀19与所述集中高排系统4连通。当来测试的液氢增压泵6的出口压力超限时,过量的液氢通过第二安全阀18排放至下沉式排放装置17内。当解除警报后,开启第二排气阀19,将下沉式排放装置17内的氢气通过集中高排系统4进行排放。综上,所述紧急排放系统3用于液氢增压泵6出口高压液氢安全阀压力超限的高压液氢紧急排放工况,或汽化器7测试中性能异常而需排出高压低温氢气或高压液氢的紧急工况,均属测试对象性能异常的紧急处置措施。

  [0046] 如图1所示,所述集中高排系统4用于氢气及高压氢气的集总排放,其中一方面,集中高排系统4与所述排气法检测系统2的出口连通,用于对测试介质进行排放。另一方面,集中高排系统4与液氢增压泵6通过回气排放阀35连通,用于对液氢增压泵6内的氢气回气进行排放。另外,所述液氢增压泵6上还连接有回气管道36和回气阀37,通过回气管道36用于将液氢增压泵6内的氢气回气进行回收至低温储供系统1的低温容器8内,所述回气管道36上设置有压力表和温度表。所述集中高排系统4包括,竖直向上的排放总管20及H型排放口21和阻火器22。采取氢集中高空排放措施,解决常规测试过程的氢气及高压氢气的集总排放问题,设置H型排放口21、阻火器22等工艺,解决静电累积、起火、回火等问题。

  [0047] 如图1所示,本实施例提供的液氢增压泵低温性能检测系统中,所述汽化器7的出口与所述排气法检测系统2的连通管道上,设置有流量计23,通过该流量计23用于直接测量

  从汽化器7出口排出的介质流量。然而,由于增压工作段氢气为非稳态流动,对流量计23直接测量带来的误差轻易造成测量失准。针对该问题,通过排气法检测系统2的流量统计相结合,进行计量结果的相互参考,用于弥补仅通过流量计23直接测量带来的误差。具体的,所述排气法检测系统2中,通过节流元件15,一方面满足单次测试过程高压氢气的减压安全排气,另一方面用于辅助计量小容腔介质容量,从而为折算增压段液氢流量提供依据。

  [0048] 如图1所示,本实施例提供的液氢增压泵低温性能检测系统中,还包括,充气法检测系统5,所述充气法检测系统5位于汽化器7出口的另一个支路,充气法检测系统5通过去气阀25与所述汽化器7的出口连通。所述充气法检测系统5包括,高压气瓶26,所述高压气瓶26的出口通过单向阀27与所述去气阀25连通,所述高压气瓶26的出口与所述单向阀27之间设置有第二压力表28,所述单向阀27朝向所述高压气瓶26的方向单向导通。通过充气法检测系统5大多数都用在产品样机型式试验或出厂试验。为泵工作性能较为稳定情况下,进行连续工作的增压压力、增压流量及效率测试提供条件。

  [0049] 如图1所示,本实施例提供的液氢增压泵低温性能检测系统中,还包括,消防装置

  29,属于安全防护系统的一部分。所述安全防护系统中的安全防护装置包含,被测装置防护和危险源防护两部分,被测装置防护位于液氢增压泵6或液氢增压泵6/汽化器7联合体外侧,为四周封闭上部开敞式结构,防护装置本体由钢梁框架、护网和防护挂毯(如,凯夫拉)构成,钢梁框架与土建基础可靠连接,可对被测对象测试不正常的情况下的超压爆炸起到破片防护和一定的冲击波防护作用,危险源防护是指在低温容器8与被测对象相邻的一面或几面设置自上而下的钢梁框架、护网及防护挂毯,可防止破片对容器结构产生损坏而造成真空绝热失效的容器超压异常,或者破片击穿容器危害带来的更大的大量存储液氢的燃爆危害。所述消防装置29设置在液氢增压泵6的测试区域,具体的,消防装置29位于被测对象上部开敞空间,主要由均布细孔的环形或管状通气装置及管道阀门等构成。所述消防装置29通过测试辅助系统30控制,用于通过朝向测试区域喷射氮气进行消防。具体的,消防装置29与浓度监测、火焰监测数据性能闭环连锁功能,依据数据异常启动氮气消防措施,并可依据数据阈值连锁不同压力或流量的氮气消防用量。

  [0050] 如图1所示,所述测试辅助系统30包括,测控台31和配气台32,所述测控台31根据接收的信号控制消防装置29进行动作。配气台32用于测试用各类控制气、吹除气、气封气等气体按照所需压力、流量和时序的配置供应,测试台用于检测系统各阀门、泵的远程控制操作,各类温度、压力、流量、液位、浓度、火焰等参数监测,实现测试数据采集记录、紧急工况自动连锁控制、氢浓度/火焰自动报警处置等功能。

  [0051 ] 如图1所示,本实施例提供的液氢增压泵低温性能检测系统中,所述汽化器7上连接有第一温度表33,所述第一温度表33用于检测汽化器7内的气温变化。所述液氢增压泵6的出口连接有第三压力表34,所述第三压力表34用于检测液氢增压泵6的出口压力。所述汽化器7的进口和出口还分别连接有温度表和压力表,用于对汽化器7的进出口进行温度和压力的检测。所述汽化器7的出口温度为用于评估汽化器7换热性能重要指标,以不低于环境和温度15℃为合格,出口温度如果存在异常,则调取进液温度、中间温度进一步与设计参数和计算参数作对比,分析产生问题原因。

  [0052] 本实施例提供的液氢增压泵低温性能检测系统,对液氢增压泵6进行性能监测的指标中,参数主要有增压压力、增压流量,低温性能测试的监测指标主要有泵进液压力、进

  液温度、出口压力、流量(直接或间接)等。对汽化器7进行性能监测的指标中,参数主要有出口温度和汽化量,低温性能测试的监测指标主要有汽化器7进口、中段、出口温度,进口压力、出口压力,流量(直接或间接)等。

  [0053] 本实施例提供的液氢增压泵低温性能检测系统,在进行液氢增压泵低温性能测试时,包括以下步骤,

  [0054] S1、将液氢增压泵6和汽化器7连接至所述的液氢增压泵低温性能检测系统中,使液氢增压泵6的进口与低温储供系统1连同,使汽化器7的出口与排气法检测系统2连通,

  [0055] S2、设置液氢增压泵6的频率,启动液氢增压泵6,通过低温储供系统1朝向液氢增压泵6输送液氢介质,

  [0056] S3、关闭排气法检测系统2的进口,使液氢增压泵6输出的液氢介质释放至汽化器7内,

  [0057] S4、当液氢增压泵6的出口压力达到第一预设值时,关闭液氢增压泵6,

  [0058] S5、开启排气法检测系统2的进口,使汽化器7内的测试介质进入排气法检测系统

  2,所述排气法测试系统2通过节流元件15对测试介质的流量进行限制,所述节流元件15通过与进口处的第一压力表16配合,用于对检测介质的流量进行统计,

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