全自動(dòng)超高壓氫環(huán)境材料試驗(yàn)機(jī)吹洗置換及充氫系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及吹洗置換充氣系統(tǒng)，旨在提供一種全自動(dòng)超高壓氫環(huán)境材料試驗(yàn)機(jī)吹洗置換及充氫系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括通過(guò)氫氣工藝管路連接的氣動(dòng)氫增壓泵和氫環(huán)境箱，氫環(huán)境箱與排空管路相接；該系統(tǒng)還包括抽真空模塊、惰性氣體吹洗置換模塊、超高壓充氫模塊、壓縮空氣供氣模塊和工控機(jī)。本實(shí)用新型具有更高的效率，氫氣耗費(fèi)量更少，提高試驗(yàn)的安全性；最后通過(guò)超高壓充氫實(shí)現(xiàn)超高壓氣體環(huán)境下材料耐久性測(cè)試所需的超高壓、高純氫氣以及實(shí)時(shí)在線檢測(cè)系統(tǒng)氫氣純度和壓力，并且上述整個(gè)過(guò)程能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)人值守的全自動(dòng)控制。
【專利說(shuō)明】全自動(dòng)超高壓氫環(huán)境材料試驗(yàn)機(jī)吹洗置換及充氫系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于新能源領(lǐng)域，涉及超高壓氣體環(huán)境下材料耐久性測(cè)試所需的吹洗置換、充氣系統(tǒng)，特別是適合于為材料在超高壓氫氣條件下力學(xué)性能測(cè)試提供超高壓高純氫氣試驗(yàn)環(huán)境。
【背景技術(shù)】
[0002]氫能具有高效、清潔及用途多樣化等優(yōu)點(diǎn)，是新世紀(jì)重要的二次能源，已被發(fā)達(dá)國(guó)家列為優(yōu)先發(fā)展的能源。經(jīng)濟(jì)、高效、安全、可靠的儲(chǔ)氫技術(shù)是氫能利用走向產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵。高壓儲(chǔ)氫由于設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、壓縮能耗低、充放速度快，是目前占絕對(duì)主導(dǎo)地位的氫能儲(chǔ)存方式。然而，在高壓高純氫氣環(huán)境下長(zhǎng)期工作，材料的耐久性會(huì)因氫脆而下降，可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)突然失效，甚至引發(fā)爆炸事故。且隨著儲(chǔ)氫壓力的升高，這一問(wèn)題更加突出。為確保高壓氫系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、可靠地運(yùn)行，必須對(duì)材料在超高壓氫氣環(huán)境下的使用耐久性進(jìn)行測(cè)試和評(píng)估。
[0003]超高壓氫氣環(huán)境下材料力學(xué)性能測(cè)試設(shè)備主要采用在現(xiàn)有試驗(yàn)機(jī)主機(jī)上對(duì)接超高壓氫環(huán)境箱的形式，例如中國(guó)專利ZL201120328932.0測(cè)試高壓氫氣環(huán)境下材料耐久性的試驗(yàn)機(jī)和中國(guó)專利ZL201120407095.0自平衡的高壓氣體環(huán)境材料試驗(yàn)機(jī)加載裝置。然而進(jìn)行材料在超高壓氫氣環(huán)境下的耐久性測(cè)試，首先要提供一個(gè)跟實(shí)際工況相似的超高壓高純氫氣環(huán)境，即需要對(duì)高壓氫環(huán)境箱填充高壓高純氫氣。但由于氫氣屬于易燃易爆氣體，因此在充氫前須對(duì)環(huán)境箱里的空氣進(jìn)行吹洗置換以把空氣(特別是氧氣)排出，確保系統(tǒng)內(nèi)的含氧量低于氫的爆炸極限。同時(shí)，為真實(shí)獲取材料在高純氫氣下的性能，須保證氫環(huán)境箱內(nèi)填充氫氣的純度(一般試驗(yàn)要求純度是> 99.999%)。
[0004]目前超高壓氫氣環(huán)境下材料力學(xué)性能測(cè)試設(shè)備在國(guó)內(nèi)處于開(kāi)發(fā)的起步階段，尚未見(jiàn)述與其對(duì)應(yīng)的吹洗置換及充氫系統(tǒng)；國(guó)外現(xiàn)有的氫環(huán)境材料試驗(yàn)機(jī)吹洗置換及充氫系統(tǒng)主要通過(guò)單獨(dú)使用氮?dú)膺M(jìn)行吹洗置換系統(tǒng)里空氣，然后再單獨(dú)使用氫氣把系統(tǒng)里雜質(zhì)氣體吹洗置換出來(lái)，其缺點(diǎn)是系統(tǒng)里氫氣純度較低，置換氣體使用量大，如要實(shí)現(xiàn)環(huán)境箱里氫氣高純度要求時(shí)需使用大量的氫氣進(jìn)行多次置換，氫氣損耗量大，效率低，降低系統(tǒng)的安全性，另外不能分別對(duì)氫氣增壓管路和氫環(huán)境箱單獨(dú)吹洗置換或泄壓，降低操作的靈活性，增加了試驗(yàn)的危險(xiǎn)性，同時(shí)為避免電磁閥與高壓氫氣直接接觸易誘發(fā)事故而使用手動(dòng)閥，系統(tǒng)缺乏自動(dòng)化，降低了操作的方便性和安全性。
[0005]因此，設(shè)計(jì)一套既能滿足安全要求，又能高效地滿足試驗(yàn)氣體高純度要求的全自動(dòng)超高壓氫環(huán)境材料試驗(yàn)機(jī)吹洗置換及充氫系統(tǒng)具有重要意義。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是，克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種全自動(dòng)超高壓氫環(huán)境材料試驗(yàn)機(jī)吹洗置換及充氫系統(tǒng)，安全高效地自動(dòng)實(shí)現(xiàn)高壓氫環(huán)境材料力學(xué)性能測(cè)試所需氫氣試驗(yàn)環(huán)境的壓力和純度。[0007]為解決技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型的解決方案是:
[0008]提供一種全自動(dòng)超高壓氫環(huán)境材料試驗(yàn)機(jī)吹洗置換充氫的系統(tǒng)，包括通過(guò)氫氣工藝管路連接的氣動(dòng)氫增壓泵和氫環(huán)境箱，氫環(huán)境箱與排空管路相接；該系統(tǒng)還包括抽真空模塊、惰性氣體吹洗置換模塊、超高壓充氫模塊、壓縮空氣供氣模塊和工控機(jī)；
[0009]所述抽真空模塊包括通過(guò)抽真空管路依次連接的真空泵、真空度傳感器和電磁閥IV，抽真空管路分別通過(guò)自動(dòng)閥接至:氫氣瓶與氣動(dòng)氫增壓泵之間的氫氣工藝管路、氣動(dòng)氫增壓泵與氫環(huán)境箱之間的氫氣工藝管路、氫環(huán)境箱之后的排空管路；還有一個(gè)電磁閥III接在抽真空管路上用于對(duì)外放空氣體；氣動(dòng)氫增壓泵與氫環(huán)境箱之間的氫氣工藝管路上設(shè)單向閥和過(guò)濾器；
[0010]所述惰性氣體吹洗置換模塊包括通過(guò)氣源管路依次連接的氮?dú)馄?、手?dòng)閥、減壓閥、電磁閥V和電磁閥II，氣源管路與吹洗管路相接，吹洗管路分別通過(guò)自動(dòng)閥接至:氫氣瓶與氣動(dòng)氫增壓泵之間的氫氣工藝管路、氣動(dòng)氫增壓泵與氫環(huán)境箱之間的氫氣工藝管路、氫環(huán)境箱之后的排空管路；還有一個(gè)電磁閥I接在電磁閥V和電磁閥II之間的吹洗管路上，用于對(duì)外放空氣體；
[0011]所述超高壓充氫模塊包括通過(guò)氫氣工藝管路依次連接的氫氣瓶、手動(dòng)閥、安全閥、減壓閥、兩個(gè)自動(dòng)閥、安全閥、過(guò)濾器和單向閥，單向閥通過(guò)氫氣工藝管路接于氣動(dòng)氫增壓泵；另有一個(gè)自動(dòng)閥接于所述兩個(gè)自動(dòng)閥之間的氫氣工藝管路上，用于對(duì)外放空氣體；所述過(guò)濾器設(shè)旁路管線，過(guò)濾器之前及旁路管線上分別設(shè)有自動(dòng)閥；
[0012]所述壓縮空氣供氣模塊包括通過(guò)壓縮空氣管路依次連接的空氣壓縮機(jī)、空氣過(guò)濾器、空氣流量調(diào)節(jié)閥、空氣電磁閥；空氣電磁閥通過(guò)壓縮空氣管路與氣動(dòng)氫增壓泵的壓縮缸相接；還有一個(gè)接至空氣壓縮機(jī)出口的減壓閥，該減壓閥與壓縮空氣輸出接口相接；
[0013]所述氣動(dòng)氫增壓泵與氫環(huán)境箱之間的氫氣工藝管路上設(shè)有溫度傳感器、單向閥、安全閥、壓力傳感器、過(guò)濾器和自動(dòng)閥；所述氫環(huán)境箱之后的排空管路上設(shè)有壓力傳感器、安全閥、手動(dòng)泄壓閥；一個(gè)自動(dòng)閥接于該排空管路，其另一端與氧氣變送器相接；
[0014]所述氫環(huán)境箱設(shè)有旁路管線，該旁路管線上設(shè)有至少兩個(gè)自動(dòng)閥，以及通過(guò)自動(dòng)閥與旁路管線連接的放空管線；氫環(huán)境箱上還設(shè)有溫度傳感器。
[0015]本實(shí)用新型中，所述工控機(jī)設(shè)于防爆墻之后，所述各自動(dòng)閥、電磁閥、溫度/壓力傳感器、氫氣分析儀、氧氣變送器分別通過(guò)信號(hào)線接于工控機(jī)。
[0016]本實(shí)用新型中，在氣動(dòng)氫增壓泵與氫環(huán)境箱之間的氫氣工藝管路、以及氫環(huán)境箱的旁路管線上，還分別設(shè)有氣體取樣模塊，其結(jié)構(gòu)具體為:氫氣分析儀、手動(dòng)閥、取樣氣瓶、手動(dòng)閥、安全閥、兩個(gè)自動(dòng)閥通過(guò)管路依次連接至氫氣工藝管路或旁路管線，兩個(gè)自動(dòng)閥之間的管路上還接有一個(gè)自動(dòng)閥，用于對(duì)外放空氣體；所述氫氣分析儀通過(guò)信號(hào)線接于工控機(jī)。
[0017]本實(shí)用新型中，所述自動(dòng)閥由電磁閥門(mén)和氣動(dòng)閥門(mén)兩部分組成；其中，電磁閥門(mén)的閥體位于氣動(dòng)閥門(mén)的氣路上，用于根據(jù)信號(hào)打開(kāi)或關(guān)閉供給氣動(dòng)閥門(mén)的壓縮空氣，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)氣動(dòng)閥門(mén)的啟閉；而氣動(dòng)閥門(mén)的閥體則安裝在氫氣工藝管路上，或其它管路在接入氫氣工藝管路之前的位置上。
[0018]本實(shí)用新型中，在所述氫氣工藝管路、壓縮空氣管路、抽真空管路或氫環(huán)境箱的排空管路上，設(shè)有至少一個(gè)壓力表和安全閥。[0019]相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型的有益效果在于:
[0020]本實(shí)用新型通過(guò)循環(huán)使用抽真空和惰性氣體吹洗置換使得系統(tǒng)的含氧量降低到指定安全水平(避免氫氧混合爆炸)，相比單獨(dú)使用抽真空或惰性氣體吹洗置換，具有更高的效率，更節(jié)省惰性氣體使用量；然后循環(huán)使用抽真空和低壓氫氣吹洗置換系統(tǒng)里雜質(zhì)氣體(主要是氮?dú)?使得系統(tǒng)的氫氣純度達(dá)到指定要求，相比單獨(dú)使用抽真空或低壓氫氣吹洗置換，具有更高的效率，氫氣耗費(fèi)量更少，提高試驗(yàn)的安全性；最后通過(guò)超高壓充氫實(shí)現(xiàn)超高壓氣體環(huán)境下材料耐久性測(cè)試所需的超高壓、高純氫氣以及實(shí)時(shí)在線檢測(cè)系統(tǒng)氫氣純度和壓力，并且上述整個(gè)過(guò)程能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)人值守的全自動(dòng)控制。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1為全自動(dòng)超高壓氫環(huán)境材料試驗(yàn)機(jī)吹洗置換及充氫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖2為自動(dòng)閥的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖中各部分說(shuō)明如下:氫環(huán)境箱1、自動(dòng)閥2?5、安全閥6、出口取樣氣瓶7、氫氣分析儀8、手動(dòng)閥9、自動(dòng)閥10、計(jì)量閥11、自動(dòng)閥12、工控機(jī)13、防爆墻14、氫氣分析儀15、入口取樣氣瓶16、手動(dòng)閥17、安全閥18、自動(dòng)閥19?22、空氣壓縮機(jī)23、減壓閥24、壓縮空氣輸出接口 25、空氣過(guò)濾器26、空氣流量調(diào)節(jié)閥27、壓力表28、空氣電磁閥29、自動(dòng)閥30?
31、電磁閥V32、過(guò)濾器33、單向閥34、壓力傳感器35、自動(dòng)閥36?37、安全閥38、壓力表39、自動(dòng)閥40?41、壓力表42、減壓閥143、減壓閥1144、自動(dòng)閥45?47、壓力表48、安全閥49、手動(dòng)閥50、氫氣瓶51、気氣瓶52、氮?dú)馄?3、電磁閥154、電磁閥1155、真空泵56、真空度傳感器57、電磁閥III 58、電磁閥IV 59、氣動(dòng)氫增壓泵60、溫度傳感器61、單向閥62、安全閥63、壓力傳感器64、過(guò)濾器65、自動(dòng)閥66?68、溫度傳感器69、壓力表70、壓力傳感器71、安全閥72、手動(dòng)泄壓閥73、自動(dòng)閥74、氧氣變送器75、手動(dòng)閥76、氣動(dòng)閥77、電磁閥78。
[0024]圖中*A代表通過(guò)安全閥對(duì)外放空氣體，*B代表通過(guò)自動(dòng)閥、電磁閥或手動(dòng)閥對(duì)外放空氣體。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】加以闡述。
[0026]全自動(dòng)超高壓氫環(huán)境材料試驗(yàn)機(jī)吹洗置換充氫的系統(tǒng)，包括通過(guò)氫氣工藝管路連接的氣動(dòng)氫增壓泵60和氫環(huán)境箱1，氫環(huán)境箱I與排空管路相接；該系統(tǒng)還包括抽真空模塊、惰性氣體吹洗置換模塊、超高壓充氫模塊、壓縮空氣供氣模塊和工控機(jī)13 ；
[0027]所述抽真空模塊包括通過(guò)抽真空管路VL1、VL2和VL3依次連接的真空泵56、真空度傳感器57和電磁閥IV 59，抽真空管路VL1、VL2和VL3分別通過(guò)自動(dòng)閥接至:氫氣瓶與氣動(dòng)氫增壓泵之間的氫氣工藝管路GL1、LU、氣動(dòng)氫增壓泵與氫環(huán)境箱之間的氫氣工藝管路HL1、HL2、氫環(huán)境箱之后的排空管路HL3 ;抽真空管路VL2上設(shè)有兩個(gè)支路*VA和*VB，分別連接到自動(dòng)閥21和自動(dòng)閥5上，用于對(duì)兩個(gè)取樣氣瓶(7、16)抽真空；還有一個(gè)電磁閥III 58接在抽真空管路VL2上用于對(duì)外放空氣體；氣動(dòng)氫增壓泵與氫環(huán)境箱之間的氫氣工藝管路HLl上設(shè)單向閥62和過(guò)濾器65 ；
[0028]所述惰性氣體吹洗置換模塊包括通過(guò)氣源管路GL3依次連接的氮?dú)馄?3、手動(dòng)閥76、減壓閥44、電磁閥V32和電磁閥1155，氣源管路GL3連接吹洗管路PL1、PL2、PL3，分別通過(guò)自動(dòng)閥接至:氫氣瓶與氣動(dòng)氫增壓泵之間的氫氣工藝管路、氣動(dòng)氫增壓泵與氫環(huán)境箱之間的氫氣工藝管路、氫環(huán)境箱之后的放空管路(Exit Line)EL ;還有一個(gè)電磁閥154接在電磁閥V32和電磁閥1155之間的吹洗管路上，用于對(duì)外放空氣體；
[0029]所述超高壓充氫模塊包括通過(guò)氫氣工藝管路依次連接的氫氣瓶51、手動(dòng)閥50、安全閥49、減壓閥43、兩個(gè)自動(dòng)閥31和40、安全閥38、過(guò)濾器33和單向閥34，單向閥34通過(guò)氫氣工藝管路接于氣動(dòng)氫增壓泵60 ;另有一個(gè)自動(dòng)閥41接于所述兩個(gè)自動(dòng)閥31和40之間的氫氣工藝管路上，用于對(duì)外放空氣體；所述過(guò)濾器33設(shè)旁路管線，過(guò)濾器33之前及旁路管線上分別設(shè)有自動(dòng)閥30、37、36 ;氫氣工藝管路包括氣源管路(Gas Line) GL1、低壓管路(Low Line) LLl ?LL2、高壓管路(High Line) HLl ?HL3 ；
[0030]所述壓縮空氣供氣模塊包括通過(guò)壓縮空氣管路(Air Line) AL依次連接的空氣壓縮機(jī)23、空氣過(guò)濾器26、空氣流量調(diào)節(jié)閥27、空氣電磁閥29 ;空氣電磁閥29通過(guò)壓縮空氣管路與氣動(dòng)氫增壓泵60的壓縮缸相接；還有一個(gè)接至空氣壓縮機(jī)23出口的減壓閥24，該減壓閥24與壓縮空氣輸出接口 25相接；
[0031]所述氣動(dòng)氫增壓泵60與氫環(huán)境箱I之間的氫氣工藝管路上設(shè)有溫度傳感器61、單向閥62、安全閥63、壓力傳感器64、過(guò)濾器65和自動(dòng)閥68 ;所述氫環(huán)境箱I之后的排空管路上設(shè)有壓力傳感器71、安全閥72、手動(dòng)泄壓閥73 ;—個(gè)自動(dòng)閥74接于該排空管路，其另一端與氧氣變送器75相接；
[0032]所述氫環(huán)境箱I設(shè)有旁路管線HL2，該旁路管線HL2上設(shè)有至少兩個(gè)自動(dòng)閥，以及通過(guò)自動(dòng)閥與旁路管線連接的放空管線；氫環(huán)境箱上還設(shè)有溫度傳感器69。
[0033]本實(shí)用新型中，各管線或管路均由耐壓耐氫脆不銹鋼鋼管和管接頭等部件組成。
[0034]工控機(jī)13設(shè)于防爆墻14之后，所述各自動(dòng)閥、電磁閥、溫度/壓力傳感器、氧氣變送器分別通過(guò)信號(hào)線接于工控機(jī)13。
[0035]在氣動(dòng)氫增壓泵60與氫環(huán)境箱I之間的氫氣工藝管路、以及氫環(huán)境箱的旁路管線上，還分別設(shè)有氣體取樣模塊，其結(jié)構(gòu)具體為:氫氣分析儀(15、8)、手動(dòng)閥、取樣氣瓶(16、7)、手動(dòng)閥(17、9)、安全閥(18、6)、兩個(gè)自動(dòng)閥(20和22、4和2)通過(guò)氣體取樣管路(SampleLine) SLl、SL2依次連接至氫氣工藝管路或旁路管線，兩個(gè)自動(dòng)閥之間(20和22、4和2)的管路上還接有一個(gè)自動(dòng)閥(21、5)，用于對(duì)外放空氣體；所述氫氣分析儀(15、8)通過(guò)信號(hào)線接于工控機(jī)13。
[0036]本實(shí)用新型中，所有的自動(dòng)閥均由電磁閥門(mén)和氣動(dòng)閥門(mén)兩部分組成；其中，電磁閥門(mén)的閥體位于氣動(dòng)閥門(mén)的氣路上，用于根據(jù)信號(hào)打開(kāi)或關(guān)閉供給氣動(dòng)閥門(mén)的壓縮空氣，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)氣動(dòng)閥門(mén)的啟閉；而氣動(dòng)閥門(mén)的閥體則安裝在氫氣工藝管路上，或其它管路在接入氫氣工藝管路之前的位置上。
[0037]本實(shí)用新型中，在氫氣工藝管路、壓縮空氣管路、抽真空管路或氫環(huán)境箱的排空管路上，設(shè)有至少一個(gè)壓力表和安全閥。
[0038]本實(shí)用新型的具體應(yīng)用步驟如下:
[0039]試驗(yàn)開(kāi)始前系統(tǒng)所有閥門(mén)處于關(guān)閉狀態(tài)，開(kāi)啟空氣壓縮機(jī)23，打開(kāi)手動(dòng)閥50、手動(dòng)閥76、手動(dòng)閥9和手動(dòng)閥17，以下步驟通過(guò)工控機(jī)13自動(dòng)執(zhí)行。
[0040]①打開(kāi)電磁閥59、自動(dòng)閥3?5、自動(dòng)閥19?21、自動(dòng)閥30、自動(dòng)閥40、自動(dòng)閥47、自動(dòng)閥66?67、自動(dòng)閥74，啟動(dòng)真空泵56對(duì)整個(gè)對(duì)外封閉的系統(tǒng)進(jìn)行首次抽真空；[0041]②關(guān)閉真空泵56、電磁閥59，開(kāi)啟電磁閥32、電磁閥55，使得整個(gè)對(duì)外封閉的管路系統(tǒng)以及氫環(huán)境箱I和氣動(dòng)氫增壓泵60充滿氮?dú)?，?dāng)壓力傳感器71顯示壓力達(dá)到額定值(低壓)時(shí)關(guān)閉電磁閥32，開(kāi)啟電磁閥54對(duì)外排空氣體使得系統(tǒng)泄壓，然后關(guān)閉電磁閥54，開(kāi)啟電磁閥59和真空泵56再次對(duì)系統(tǒng)抽真空，此步驟目的是使用氮?dú)鈱?duì)系統(tǒng)進(jìn)行吹洗，把系統(tǒng)內(nèi)的空氣置換排出，降低系統(tǒng)內(nèi)含氧量，配合抽真空模塊以提高吹洗置換效率，減少氮?dú)馐褂昧浚?br>
[0042]③重復(fù)步驟②直到氧氣變送器75測(cè)試的系統(tǒng)含氧量降到指定要求，然后關(guān)閉真空泵56、電磁閥59、自動(dòng)閥74，關(guān)閉自動(dòng)閥47和自動(dòng)閥67，從而關(guān)閉惰性氣體吹洗置換模塊；
[0043]④開(kāi)啟自動(dòng)閥31、自動(dòng)閥2和自動(dòng)閥22，使得整個(gè)對(duì)外封閉的管路系統(tǒng)(包括取樣管路)以及氫環(huán)境箱I和氣動(dòng)氫增壓泵60充滿氫氣，當(dāng)壓力傳感器71顯示壓力達(dá)到額定值(低壓)時(shí)關(guān)閉自動(dòng)閥31，開(kāi)啟自動(dòng)閥41放空氣體對(duì)系統(tǒng)泄壓，然后關(guān)閉自動(dòng)閥41、自動(dòng)閥2和自動(dòng)閥22，開(kāi)啟電磁閥59和真空泵56抽真空，此步驟目的是使用氫氣對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行吹洗，把系統(tǒng)內(nèi)的氮?dú)庵脫Q排出，降低系統(tǒng)內(nèi)其他氣體含量，提高氫氣含量，配合抽真空模塊以提高氫氣純度及吹洗置換效率，減少氫氣使用量；
[0044]⑤重復(fù)步驟④直到氫氣分析儀8測(cè)得的系統(tǒng)中氫氣純度達(dá)到指定高純度要求，然后關(guān)閉真空泵56、電磁閥59、自動(dòng)閥5、自動(dòng)閥66、自動(dòng)閥21，從而關(guān)閉抽真空模塊，關(guān)閉自動(dòng)閥3、自動(dòng)閥19，從而關(guān)閉泄壓管路EL的入口 ；
[0045]⑥開(kāi)啟自動(dòng)閥31、自動(dòng)閥68，開(kāi)啟空氣電磁閥29，壓縮空氣隨之驅(qū)動(dòng)氣動(dòng)氫增壓泵60工作對(duì)進(jìn)入其的低壓氫氣增壓，增壓后的氫氣進(jìn)入氫環(huán)境箱1，當(dāng)壓力傳感器71測(cè)試的壓力達(dá)到指定值時(shí)關(guān)閉空氣電磁閥29，電磁閥29控制氣動(dòng)氫增壓泵60隨之停止增壓，此時(shí)增壓模塊關(guān)閉；
[0046]⑦關(guān)閉自動(dòng)閥68，使得氫環(huán)境箱I的氣體進(jìn)出口均關(guān)閉，關(guān)閉自動(dòng)閥31，打開(kāi)自動(dòng)閥41對(duì)低壓氣源管路GLl泄壓，打開(kāi)自動(dòng)閥19、自動(dòng)閥10、流量控制閥11和自動(dòng)閥12使得氫環(huán)境箱I以外的設(shè)備和管路里的氫氣按指定流量速率放空泄壓，避免泄壓過(guò)快影響系統(tǒng)安全；此時(shí)氫環(huán)境箱I里填充滿超高壓高純氫氣而其他管路或設(shè)備已單獨(dú)泄壓，從而降低了試驗(yàn)時(shí)系統(tǒng)具有的潛在爆炸能量；
[0047]⑧當(dāng)材料在超高壓氫環(huán)境下力學(xué)性能測(cè)試完畢后，打開(kāi)自動(dòng)閥3，對(duì)氫環(huán)境箱I進(jìn)行泄壓，重復(fù)步驟①和②使用氮?dú)獯迪粗脫Q系統(tǒng)內(nèi)的氫氣，使得試驗(yàn)結(jié)束后系統(tǒng)內(nèi)氫含量降低到指定安全水平。
[0048]在上述步驟中，只需把氫氣源相關(guān)的閥門(mén)換成氬氣源對(duì)應(yīng)的閥門(mén)，即可使得氫環(huán)境箱I填充滿超高壓高純氬氣，從而可進(jìn)行超高壓氬氣環(huán)境下的力學(xué)性能測(cè)試。
[0049]為了在系統(tǒng)調(diào)試或故障排除時(shí)能緊急泄壓，特設(shè)置了手動(dòng)泄壓閥73 ;為避免系統(tǒng)故障時(shí)氫環(huán)境箱I超壓，特在其上設(shè)置安全閥72自動(dòng)泄壓；為確?？刂茊T的安全，特設(shè)置了防爆墻14進(jìn)行隔離；系統(tǒng)的自動(dòng)閥由電磁閥和氣動(dòng)閥組合成，避免電磁閥直接與超高壓氫氣接觸以提高系統(tǒng)安全性，在氫環(huán)境箱I前后分別設(shè)置氣體成分取樣管路，可在線檢測(cè)系統(tǒng)氫氣純度。
[0050]以上所述，僅是本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施案例而已，并非對(duì)本實(shí)用新型作任何形式上的限制，雖然本實(shí)用新型已以較佳實(shí)施案例揭示如上，然而并非用以限定本實(shí)用新型，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的結(jié)構(gòu)及技術(shù)內(nèi)容做出某些更動(dòng)或修改而成為等同變化的等效實(shí)施案例。
[0051]例如，本實(shí)用新型并不限定氣源為氫氣，同樣適用于高壓天然氣、超高壓氫氣和天然氣混合氣體等環(huán)境下材料耐久性試驗(yàn)所需的吹洗置換及充氣系統(tǒng)。
[0052]但凡未脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施案例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.全自動(dòng)超高壓氫環(huán)境材料試驗(yàn)機(jī)吹洗置換充氫的系統(tǒng)，包括通過(guò)氫氣工藝管路連接的氣動(dòng)氫增壓泵和氫環(huán)境箱，氫環(huán)境箱與排空管路相接；其特征在于，該系統(tǒng)還包括抽真空模塊、惰性氣體吹洗置換模塊、超高壓充氫模塊、壓縮空氣供氣模塊和工控機(jī)； 所述抽真空模塊包括通過(guò)抽真空管路依次連接的真空泵、真空度傳感器和電磁閥IV，抽真空管路分別通過(guò)自動(dòng)閥接至:氫氣瓶與氣動(dòng)氫增壓泵之間的氫氣工藝管路、氣動(dòng)氫增壓泵與氫環(huán)境箱之間的氫氣工藝管路、氫環(huán)境箱之后的排空管路；還有一個(gè)電磁閥III接在抽真空管路上用于對(duì)外放空氣體；氣動(dòng)氫增壓泵與氫環(huán)境箱之間的氫氣工藝管路上設(shè)單向閥和過(guò)濾器； 所述惰性氣體吹洗置換模塊包括通過(guò)氣源管路依次連接的氮?dú)馄?、手?dòng)閥、減壓閥、電磁閥V和電磁閥II，氣源管路與吹洗管路相接，吹洗管路分別通過(guò)自動(dòng)閥接至:氫氣瓶與氣動(dòng)氫增壓泵之間的氫氣工藝管路、氣動(dòng)氫增壓泵與氫環(huán)境箱之間的氫氣工藝管路、氫環(huán)境箱之后的排空管路；還有一個(gè)電磁閥I接在電磁閥V和電磁閥II之間的吹洗管路上，用于對(duì)外放空氣體； 所述超高壓充氫模塊包括通過(guò)氫氣工藝管路依次連接的氫氣瓶、手動(dòng)閥、安全閥、減壓閥、兩個(gè)自動(dòng)閥、安全閥、過(guò)濾器和單向閥，單向閥通過(guò)氫氣工藝管路接于氣動(dòng)氫增壓泵?’另有一個(gè)自動(dòng)閥接于所述兩個(gè)自動(dòng)閥之間的氫氣工藝管路上，用于對(duì)外放空氣體；所述過(guò)濾器設(shè)旁路管線，過(guò)濾器之前及旁路管線上分別設(shè)有自動(dòng)閥； 所述壓縮空氣供氣模塊包括通過(guò)壓縮空氣管路依次連接的空氣壓縮機(jī)、空氣過(guò)濾器、空氣流量調(diào)節(jié)閥、空氣電磁閥；空氣電磁閥通過(guò)壓縮空氣管路與氣動(dòng)氫增壓泵的壓縮缸相接；還有一個(gè)接至空氣壓縮機(jī)出口的減壓閥，該減壓閥與壓縮空氣輸出接口相接； 所述氣動(dòng)氫增壓泵與氫環(huán)境箱之間的氫氣工藝管路上設(shè)有溫度傳感器、單向閥、安全閥、壓力傳感器、過(guò)濾器和自動(dòng)閥；所述氫環(huán)境箱之后的排空管路上設(shè)有壓力傳感器、安全閥、手動(dòng)泄壓閥、手動(dòng)閥；一個(gè)自動(dòng)閥接于該排空管路，其另一端與氧氣變送器相接； 所述氫環(huán)境箱設(shè)有旁路管線，該旁路管線上設(shè)有至少兩個(gè)自動(dòng)閥，以及通過(guò)自動(dòng)閥與旁路管線連接的放空管線；氫環(huán)境箱上還設(shè)有溫度傳感器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述工控機(jī)設(shè)于防爆墻之后，所述各自動(dòng)閥、電磁閥、傳感器、氧氣變送器分別通過(guò)信號(hào)線接于工控機(jī)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，在氣動(dòng)氫增壓泵與氫環(huán)境箱之間的氫氣工藝管路、以及氫環(huán)境箱的旁路管線上，還分別設(shè)有氣體取樣模塊，其結(jié)構(gòu)具體為:氫氣分析儀、手動(dòng)閥、取樣氣瓶、手動(dòng)閥、安全閥、兩個(gè)自動(dòng)閥通過(guò)管路依次連接至氫氣工藝管路或旁路管線，兩個(gè)自動(dòng)閥之間的管路上還接有一個(gè)自動(dòng)閥，用于對(duì)外放空氣體；所述氫氣分析儀通過(guò)信號(hào)線接于工控機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任意一項(xiàng)中所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述自動(dòng)閥由電磁閥門(mén)和氣動(dòng)閥門(mén)兩部分組成；其中，電磁閥門(mén)的閥體位于氣動(dòng)閥門(mén)的氣路上，用于根據(jù)信號(hào)打開(kāi)或關(guān)閉供給氣動(dòng)閥門(mén)的壓縮空氣，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)氣動(dòng)閥門(mén)的啟閉；而氣動(dòng)閥門(mén)的閥體則安裝在氫氣工藝管路上，或其它管路在接入氫氣工藝管路之前的位置上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3任意一項(xiàng)中所述的系統(tǒng)，在所述氫氣工藝管路、壓縮空氣管路、抽真空管路或氫環(huán)境箱的排空管路上，設(shè)有至少一個(gè)壓力表和安全閥。
【文檔編號(hào)】F17D1/02GK203488978SQ201320571321
【公開(kāi)日】2014年3月19日 申請(qǐng)日期:2013年9月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月15日
【發(fā)明者】鄭津洋, 周池樓, 趙永志, 徐平, 劉驍, 花爭(zhēng)立, 李靜媛, 顧超華 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)