一种氢储能电站储氢设备后备保护装置的制作方法

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1.本实用新型涉及氢储能技术领域，具体涉及一种氢储能电站储氢设备后备保护装置。

背景技术：

2.储氢设备是氢储能电站中的关键设备之一，储氢设备包括储氢罐，为避免发生氢气爆炸的事故，通常储氢设备都配置有一套保护系统，通过各类传感器监测储氢设备中各个设备的运行状态，当监测到发生异常后，自带的保护系统会进行报警或停机操作。由于储氢设备在设计之初并没有考虑后备保护需求，单纯依赖自带的保护系统来保证储氢设备的安全运行时，一旦遇到自带的保护系统发生故障（如控制单元故障无法发出控制指令，或因通信信号异常控制单元无法接收到传感器的反馈信号等），那么对于储氢设备的安全性就失去了保障，容易导致爆炸等危险的后果，因此，有必要考虑为储氢设备设计一套后备保护装置，该后备保护装置并不影响储氢设备自带保护系统的正常运行，仅在储氢设备的自带保护系统发生故障时启用，提高了储氢设备的安全防护等级。

技术实现要素：

3.本实用新型公开一种氢储能电站储氢设备后备保护装置，该后备保护装置并不影响储氢设备自带保护系统的正常运行，仅在储氢设备的自带保护系统发生故障时启用，提高了储氢设备的安全防护等级。
4.为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案为：
5.一种氢储能电站储氢设备后备保护装置，包括采集模块和控制模块，采集模块的信号输入端子通过硬接线方式分别连接用于采集储氢设备中储氢罐压力的压力传感器、用于采集储氢设备中储氢罐温度的温度传感器、用于采集制氢设备中电解槽直流电源开关开合状态的开关量传感器、用于采集为储氢罐降温用冷却水管路上的冷水电磁阀开合状态的开关量传感器、用于采集为储氢罐升温用热水管路上的热水电磁阀开合状态的开关量传感器，采集模块的信号输出端子通过硬接线方式连接控制模块的输入端子，控制模块的输出端子通过硬接线方式分别连接制氢设备中电解槽直流电源开关、储氢罐泄压阀、冷水电磁阀、热水电磁阀。
6.进一步，所述控制模块内预设压力上限值以及延时时间，采集模块将实测压力值反馈给控制模块，控制模块将实测压力值与压力上限值进行比较，实测压力值≥压力上限值且经过延时时间后采集到电解槽直流电源开关为闭合状态，控制模块向电解槽直流电源开关发出断开指令。
7.进一步，所述控制模块向电解槽直流电源开关发出断开指令后，经过延时时间后控制模块仍监测到实测压力值≥压力上限值，控制模块发出打开储氢罐泄压阀的指令。
8.进一步，所述控制模块内预设温度上限值、温度下限值以及延时时间，采集模块向控制模块反馈实测温度值、电解槽直流电源开关的开合状态、冷水电磁阀及热水电磁阀的
开关状态；实测温度值≥温度下限值且电解槽直流电源开关处于闭合状态，经过延时时间后控制模块接收到冷水电磁阀处于关闭状态禁止冷却水流动时，控制模块向冷水电磁阀发出指令打开冷水电磁阀允许冷却水流动；
9.实测温度值≥温度上限值且电解槽直流电源开关处于断开状态，经过延时时间后控制模块接收到热水电磁阀处于打开状态允许热水流动时，控制模块向热水电磁阀发出指令关闭热水电磁阀禁止热水流动。
10.本实用新型的后备保护装置针对氢储能电站中的储氢设备而设计，该后备保护装置不会对储氢设备自带的保护系统正常运行造成影响，仅在自带保护系统发生故障时才启动后备保护功能，后备保护装置的信号采集端通过硬接线方式连接各个传感器，后备保护装置的保护指令输出端也采用硬接线方式与储氢设备的执行端直连，提高了储氢设备的运行可靠性。
附图说明
11.图1为实施例中储氢设备后备保护装置的原理框图。
具体实施方式
12.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
13.本实施例公开一种氢储能电站储氢设备后备保护装置，此处的储氢设备是指采用固态储氢技术实现储氢的相关设备，如图1所示，主要包括采集模块和控制模块，氢储能电站的储氢设备自带的保护系统已安装有各种传感器，如用于监测储氢设备中储氢罐内氢气压力的压力传感器、用于监测储氢罐温度的温度传感器。对于储氢设备的工作状态可分为吸氢状态和放氢状态，工作于吸氢状态时，制氢设备处于制氢状态且将氢气向储氢罐内输送，此过程对于储氢设备为放热过程，应控制储氢罐温度不宜过高，以免储氢罐中氢气压力升高过快造成危险；工作于放氢状态时，制氢设备处于停运状态，储氢罐向外输送氢气，此过程对于储氢设备为吸热过程，储氢罐的温度需要恒定在一定的温度范围内方能保持储氢罐压力稳定，令氢气以恒定速度释放出来，因此需控制储氢罐的温度也不宜太高，以免氢气释放过快造成氢气管道及下级燃料电池压力过大。
14.基于上述储氢设备会工作于两种不同工作状态下，本实施例的后备保护装置的连接说明如下：后备保护装置的采集模块信号输入端子通过硬接线方式分别连接压力传感器的信号输出端子及温度传感器的信号输出端子，为判断储氢设备的工作状态为吸氢还是放氢状态，后备保护装置还包括用于采集制氢设备中电解槽直流电源开关的开合状态的第一开关量传感器，第一开关量传感器通过硬接线方式连接采集模块，采集模块的信号输出端子通过硬接线方式连接控制模块的输入端子。当控制模块接收到的第一开关量传感器反馈的电解槽直流电源开关处于闭合状态，说明制氢设备在工作，储氢设备则工作于吸氢状态；当控制模块接收到的第一开关量传感器反馈的电解槽直流电源开关处于断开状态，说明制氢设备停止运行，储氢设备则工作于放氢状态。
15.储氢设备都配套有热循环系统，主要通过冷却水给储氢罐降温或通过热水给储氢罐升温，对于储氢设备自带保护系统对储氢设备的温度保护通常是控制冷却水管路上的冷
水电磁阀或热水管路上的热水电磁阀，通过监测储氢罐的温度以便控制相应的电磁阀动作。为判断储氢设备自带保护系统是否发生故障，以便确定是否启动后备保护装置，本实施例中的后备保护装置的采集模块还需要通过硬接线方式分别连接采集冷水电磁阀开合状态的第二开关量传感器及采集热水电磁阀开合状态的第三开关量传感器。后备保护装置的控制模块的输出端子通过硬接线方式分别连接制氢设备中电解槽直流电源开关、储氢罐泄压阀、冷水电磁阀、热水电磁阀。
16.上述后备保护装置仅作为储氢设备自带保护系统的备用保护，储氢设备正常运行中的安全保护还是由自带的保护系统来保障，后备保护装置中的采集模块虽然实时采集各类传感器的实测采样值，但并不会影响自带保护系统的正常工作，只有当采集模块反馈的某一监测指标发生异常时，且后备保护装置监测到储氢设备上自带的保护系统未及时动作保护，此时才会由后备保护装置中的控制模块向储氢设备的相应执行机构触发动作指令，避免危险事故的发生。作为一道备用的安全防护系统，后备保护装置中的各处信号传输接线均采用硬接线方式完成，硬接线即传统接线方式，有可见的接线端子和连接线，可以减少信号传输中转环节，控制模块可以更快的接收到传感器的反馈信号，从而更快发出动作指令，大大降低了后备保护装置发生故障的概率。
17.后备保护装置对于储氢设备工作于吸氢状态下提供超压保护及低温保护，分别说明如下：
18.（1）吸氢状态下的超压保护：控制模块内需预设压力上限值以及延时时间，采集模块将实测压力值反馈给控制模块，控制模块将实测压力值与压力上限值进行比较，若实测压力值≥压力上限值，储氢设备自带保护系统应切断电解槽直流电源开关以令制氢设备停止制氢，在经过一段延时时间后，若后备保护装置的控制模块接收到此刻电解槽直流电源开关仍处于闭合状态（未断开），说明储氢设备自带保护系统发生故障，未能成功切断电解槽直流电源开关，后备保护装置需要进行干预介入，此时控制模块会先向电解槽直流电源开关发出断开指令，避免储氢罐内的压力进一步增加，若制氢设备停止运行后，经过延时时间后控制模块仍然监测到实测压力值≥压力上限值，则控制模块向储氢罐泄压阀发出指令以打开泄压阀进行氢气泄压处理，直至储氢罐内压力恢复正常值后关闭泄压阀。
19.（2）吸氢状态下的低温保护：控制模块内需预设温度下限值及延时时间，若控制模块判断实测温度值≥温度下限值，且此时电解槽直流电源开关处于闭合状态，说明应该对储氢罐进行降温处理，储氢设备自带保护系统应该及时打开冷水电磁阀以令冷却水流通给储氢罐降温，后备保护装置经过延时时间后，若控制模块接收到冷水电磁阀仍处于关闭状态冷却水无法流通时，说明自带保护系统发生故障，后备保护装置需要介入进行干预，则控制模块向冷水电磁阀发出指令以打开冷水电磁阀令冷却水流动给储氢罐降温。
20.后备保护装置对于储氢设备工作于放氢状态下提供高温保护，具体说明如下：控制模块内需预设温度上限值及延时时间，若控制模块判断实测温度值≥温度上限值，且此时电解槽直流电源开关处于断开状态，说明储氢设备的供热系统对储氢罐升温供给热量过多，应该停止对储氢罐的升温，即储氢设备自带保护系统应该及时关闭热水电磁阀以阻止热水流通继续给储氢罐升温，后备保护装置经过延时时间后，若控制模块接收到热水电磁阀仍处于打开状态热水仍然处于流动中时，说明自带保护系统发生故障，后备保护装置需要介入进行干预，则控制模块向热水电磁阀发出指令以关闭热水电磁阀阻止热水流动，热
水电磁阀关闭后，储氢罐温度会逐渐降低，氢气释放速度变慢，储氢罐内压力也逐渐降低至安全值。
21.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：

1.一种氢储能电站储氢设备后备保护装置，其特征在于：包括采集模块和控制模块，采集模块的信号输入端子通过硬接线方式分别连接用于采集储氢设备中储氢罐压力的压力传感器、用于采集储氢设备中储氢罐温度的温度传感器、用于采集制氢设备中电解槽直流电源开关开合状态的开关量传感器、用于采集为储氢罐降温用冷却水管路上的冷水电磁阀开合状态的开关量传感器、用于采集为储氢罐升温用热水管路上的热水电磁阀开合状态的开关量传感器，采集模块的信号输出端子通过硬接线方式连接控制模块的输入端子，控制模块的输出端子通过硬接线方式分别连接制氢设备中电解槽直流电源开关、储氢罐泄压阀、冷水电磁阀、热水电磁阀。2.根据权利要求1所述的一种氢储能电站储氢设备后备保护装置，其特征在于：所述控制模块内预设压力上限值以及延时时间，采集模块将实测压力值反馈给控制模块，控制模块将实测压力值与压力上限值进行比较，实测压力值≥压力上限值且经过延时时间后采集到电解槽直流电源开关为闭合状态，控制模块向电解槽直流电源开关发出断开指令。3.根据权利要求2所述的一种氢储能电站储氢设备后备保护装置，其特征在于：所述控制模块向电解槽直流电源开关发出断开指令后，经过延时时间后控制模块仍监测到实测压力值≥压力上限值，控制模块发出打开储氢罐泄压阀的指令。4.根据权利要求1-3任一项所述的一种氢储能电站储氢设备后备保护装置，其特征在于：所述控制模块内预设温度上限值、温度下限值以及延时时间，采集模块向控制模块反馈实测温度值、电解槽直流电源开关的开合状态、冷水电磁阀及热水电磁阀的开关状态；实测温度值≥温度下限值且电解槽直流电源开关处于闭合状态，经过延时时间后控制模块接收到冷水电磁阀处于关闭状态禁止冷却水流动时，控制模块向冷水电磁阀发出指令打开冷水电磁阀允许冷却水流动；实测温度值≥温度上限值且电解槽直流电源开关处于断开状态，经过延时时间后控制模块接收到热水电磁阀处于打开状态允许热水流动时，控制模块向热水电磁阀发出指令关闭热水电磁阀禁止热水流动。

技术总结

本实用新型涉及一种氢储能电站储氢设备后备保护装置，包括采集模块和控制模块，采集模块的信号输入端子通过硬接线方式分别连接用于采集储氢设备中储氢罐压力的压力传感器、用于采集储氢设备中储氢罐温度的温度传感器、用于采集制氢设备中电解槽直流电源开关开合状态的开关量传感器、用于采集为储氢罐降温用冷却水管路上的冷水电磁阀开合状态的开关量传感器、用于采集为储氢罐升温用热水管路上的热水电磁阀开合状态的开关量传感器，采集模块的信号输出端子通过硬接线方式连接控制模块的输入端子，控制模块的输出端子通过硬接线方式分别连接制氢设备中电解槽直流电源开关、储氢罐泄压阀、冷水电磁阀、热水电磁阀。热水电磁阀。热水电磁阀。