一种高压燃料氢在线式取样系统的制作方法

1.本发明涉及气体取样技术领域，具体涉及一种高压燃料氢在线式取样系统。


背景技术：

2.加氢站作为产业链的重要一环，氢气的气质对氢气压缩机和氢燃料电池的运行效率及使用寿命长短有着密切的关系，在氢气的生产、提纯、加氢站压缩及加氢机加注等过程中都需要对纯度严格控制。在加氢站，需定期对燃料氢进行取样检测，因此对设备的性能要求极高，燃料氢取样检测技术多采用进口设备，进口设备成本昂贵，技术核心难以把握。
3.现有加氢站的压力高达70mpa，燃料氢取样过程中，设备应具有耐高压和安全性能，在取样过程中，需要对燃料氢进行减压，减压过程势必会引发取样系统的稳定性的下降和管道内氢气和减压阀部件的温度的升高，尤其在高压燃料氢的取样过程更为显著。取样系统的稳定性下降会直接影响取样系统的安全性；而管道内氢气和减压阀部件的温度升高，一部分影响的是取样系统的安全性，另一部分影响的是取样样品的真实性。
4.在高压环境下在线式取样系统进行连续取样，安全问题就更值得关注。首先是高压，如何减小减压过程中的压降，促使在线式取样系统的稳定性；在此基础上，如何同时控制和降低系统中管路中氢气和减压阀部件的温度的升高。由于在线取样系统常处于连续取样的状态下，在线式取样系统中管道内氢气的温度变化较单次取样过程中氢气的温度变化会更大；其次是，在线式取样系统的所处环境也会进一步影响管道内氢气的温度，尤其是在炎热的夏季，会导致管道内氢气和减压阀部件的温度的进一步升高。因此，在线式取样系统中温度和压降的控制尤为重要。为了满足燃料氢在线式取样系统使用的安全性、取样样品的真实性、系统的实用性等方面设计一种高压燃料氢在线取样系统是目前急需解决的问题。


技术实现要素：

5.本发明针对现有技术中的问题，公开了一种高压燃料氢在线式取样系统，本系统在高压燃料氢(35mpa-100mpa)环境中均可适用，本发明针对目前现有技术中在线式取样系统连续取样过程中技术难点，实现了在线式取样系统取样过程中同时控制了压降、气管内氢气温度和减压阀部件的温度。提高了在线式取样系统对高压燃料氢取样过程中系统的稳定性的同时，保证了取样的燃料氢的温度在标准范围之内，还控制了减压阀部件的温度变化。本发明不仅解决了在线式取样系统安全问题的同时，也进一步保证了燃料氢取样样品的真实性。
6.本发明是通过以下技术方案实现的：
7.本发明提供了一种高压燃料氢在线式取样系统，所述取样系统包括进样区间、减压降温区间、排气区间、取样区间；
8.所述在氢气的流经途径上，所述进样区间、减压降温区间、排气区间依次串联；
9.所述取样区间与减压降温区间并联；
10.所述减压降温区间包括一号减压阀、一号降温稳流装置、二号减压阀、二号降温稳流装置；
11.在氢气的流经途径上，所述一号减压阀、一号降温稳流装置、二号减压阀、二号降温稳流装置串联；
12.所述一号降温稳流装置还通过冷却管与二号降温稳流装置连接。
13.本发明的上述设计，通过一号减压阀、一号降温稳流装置、二号减压阀、二号降温稳流装置之间的相互配合，实现了对高压燃料氢阶梯式压降的同时有效降低了气管内氢气的温度和控制了减压阀温度大范围上升。一号减压阀和二号减压阀之间能实现气管内燃料氢的压强呈阶梯式的下降，通过一号减压阀和二号减压阀之间的相互配合下，不仅可以实现减小减压阀震动的同时，还可以控制减压阀因为压降过程中温度的大幅度升高，有利于提高整个取样系统的稳定性的同时，还提高了取样系统的安全性。一号减压阀和一号降温稳流装置的相互配合，气管内的氢气通过一号减压阀后，不仅温度会升高，氢气的体积会膨胀，一号降温稳流装置能缓冲经过一级减压后的燃料氢，提高系统的稳定性，也可以对气管内的氢气控温；一号减压阀和一号降温稳流装置的相互配合下，有利于提高取样系统稳定性和安全性的同时，促使更加稳定的压强和温度的氢气进行第二次减压，从而为氢气的第二次稳定的减压过程铺垫了基础。二号减压阀和二号降温稳流装置的相互配合下，通过一号降温稳流装置后的氢气进入二号减压阀进行第二次减压，二号降温稳流装置能缓冲经过二号减压阀后的燃料氢，提高系统的稳定性的同时，对气管内氢气的温度进行降温，有利于燃料氢最终的温度在标准范围之内；在二号减压阀和二号降温稳流装置的配合下，有利于稳定的完成高压燃料氢的阶梯式的减压过程及减压过程中降低气管内氢气温度的过程，从而实现整个系统的稳定性和安全性的提升。一号降温稳流装置和二号降温稳流装置的相互配合下，实现了阶段式的稳定氢气压强的同时，控制和降低了气管内氢气的温度，不仅保证了阶梯式减压过程中氢气的稳定性压降过程，还最终降低了气管内燃料氢的温度，从而促使整个取样的安全性提升，以及保证了燃料氢样品的真实性。
14.作为进一步方案，所述取样系统还包括安全区间；所述安全区间与减压降温区间并联。
15.作为进一步方案，所述一号降温稳流装置包括一号燃料氢降温通道、一号燃料氢稳压通道，所述一号燃料氢降温通道包围一号燃料氢稳压通道形成一号密闭腔体；所述二号降温稳流装置包括二号燃料氢降温通道、二号燃料氢稳压通道，所述二号燃料氢降温通道包围二号燃料氢稳压通道形成二号密闭腔体；所述一号降温稳流装置的一号燃料氢降温通道还通过冷却管与二号降温稳流装置的二号燃料氢降温通道连接。一号燃料氢降温通道控制一号燃料氢稳压通道内的氢气的温度，一号燃料氢稳压通道缓冲经过一号减压阀减压后的氢气，一号降温稳流装置同时实现了燃料氢压强的缓冲和燃料氢温度的控制。二号燃料氢降温通道降低二号燃料氢稳压通道内的氢气的温度，二号燃料氢稳压通道缓冲经过二号减压阀减压后的氢气，二号降温稳流装置同时实现了燃料氢压强的缓冲和燃料氢温度的降低。一号燃料氢降温通道和二号燃料氢降温通道的连接，在同一降温管道内，实现在燃料氢阶梯式减压过程中对氢气温度的先控制后降低，从而实现了氢气稳定减压的同时，还可以降低气管内氢气的温度，从而提高了取样系统的稳定性和安全性，以及最终取样样品的真实性，此外，还充分利用了冷却水，减少了成本的支出。
16.作为进一步方案，所述一号燃料氢稳压通道为盘绕的一号螺旋管路；所述二号燃料氢稳压通道为盘绕的二号螺旋管路；
17.所述一号螺旋管路为3/8英制无缝管道；所述二号螺旋管路为3/8英制无缝管道；
18.所述一号螺旋管路和二号螺旋管路的弧度为不小于最小弯曲半径；
19.所述一号螺旋管路和二号螺旋管路的管道的壁厚不小于3mm；
20.所述氢气流经一号螺旋管路和二号螺旋管路的直径不小于9.5mm；
21.所述一号螺旋管路直径不小于200mm和二号螺旋管路的直径不小于200mm；
22.所述一号螺旋管路的长度为h1，所述二号螺旋管路的长度为h2：
[0023][0024][0025]
其中：
[0026]
a1和a2分别为一号螺旋管路和二号螺旋管路的传热面积(m2)；d1和d2分别为氢气流经一号螺旋管路的直径(mm)和氢气流经二号螺旋管路的直径(mm)；
[0027]
所述一号密闭腔体的长为不小于一号螺旋管路的直径1.5倍；所述一号密闭腔体的高为不小于一号螺旋管路的直径1.5倍；所述一号密闭腔体的体积满足冷却水循环的压力要求；
[0028]
所述二号密闭腔体的长为不小于二号螺旋管路的直径1.5倍；所述二号密闭腔体的高为不小于二号螺旋管路的直径1.5倍；所述二号密闭腔体的体积满足冷却水循环的压力要求；
[0029]
所述二号密闭腔体与一号密闭腔体的同径高度比为2:3，即密闭腔体同径设计体积比2:3。
[0030]
对一号螺旋管路和二号螺旋管路的长度、壁厚和直径均与热交换的传热面积相关，通过控制管路可以进一步控制氢气流经循环降温装置时的热交换的面积；而一号螺旋管路和二号螺旋管路的直径、循环降温装置的腔体的大小与冷却水的流经体积相关，能通过控制冷却水的流经腔体进而控制降温速度和降温的温度变化，在满足以上条件下，一号降温稳流装置可控制氢气温度减少范围2℃-15℃，二号降温稳流装置可控制氢气温度减少范围不小于5℃-20℃，二号降温稳流装置降低氢气的温度的程度较一号降温稳流装置更显著。其中，二号降温稳流装置主要对二号减压阀后的氢气进行稳压和降温，二号减压阀的压降的程度更大，是取样系统中主要压降的过程，则二号降温稳流装置降温的范围更大。而一号降温稳流装置主要是对一号减压阀后的氢气进行降压和控温，一号减压阀对取样系统中的氢气先进行小梯度减压，若一开始进行大梯度减压，会影响取样系统的稳定性，所以一号减压阀的压降的程度更小，一号降温稳流装置主要是稳定经过一号减压阀后的氢气的温度，能小范围的降低氢气的温度。
[0031]
作为更进一步方案，作为更进一步方案，所述a1和a2为：
[0032][0033]
其中：
[0034]
q为传热量(j/s)；u为传热系数(j/m2·s·
℃)；
△
t为平均温度差(℃)；
[0035][0036]
其中：
[0037]
t
h1
为热流体降温前温度(℃)；t
h2
为热流体降温后温度(℃)；t
c1
为冷流体升温前温度(℃)；t
c2
为冷流体升温后温度(℃)；th
1-th2不小于5℃；
[0038][0039]
其中：
[0040]hi
为螺旋换热器内表面传热系数(j/m2·s·
℃)；ho为螺旋换热器外表面传热系数(j/m2·s·
℃)；δ为螺旋换热器管壁厚(m)；λ为管材的导热系数(j/m
·s·
℃)；ki，ko分别为管内外垢层热阻的倒数(当无垢层热阻时ki，ko均为1)(j/m2·s·
℃)；为肋面总效率(如果外表面为肋化，则)；为换热管的外表面积与内表面积之比。通过上述这些参数可通过需要进行降温的范围和氢气管路的传热系数等进一步推算需要的氢气管路的长度，能获得更适合本发明中一号螺旋管路和二号螺旋管路的长度，使的更有利于提高本发明取样系统的稳定性和安全性。
[0041]
作为进一步方案，所述进样区间包括加注口、高压针阀、稳流管；在氢气的流经途径上，加注口、高压针阀、稳流管依次串联。
[0042]
作为进一步方案，所述稳流管与一号减压阀连接。稳流管与一号减压阀相互配合下，有利于稳定加注口流入取样系统中的氢气的压力，从而为氢气稳定的减压过程和稳定降温过程做准备，有利于提高整个系统的稳定性和安全性。
[0043]
作为进一步方案，所述稳流管为3/8英制无缝管道；
[0044]
所述稳流管的管道的壁厚不小于3mm；
[0045]
所述稳流管的直径不小于9.5mm；
[0046]
所述稳流管的弯曲半径不小于200mm；
[0047]
所述稳流管的长度不小于1.8m。稳流管的设置，有利于使的进入取样系统的高压燃料氢更加的稳定，从而有利于燃料氢的阶梯式压降和降温做准备。
[0048]
作为进一步方案，所述减压降温区间还包括进水口、出水口、进水管路、出水管路；所述进水管路连接进水口与二号降温稳流装置；所述出水管路连接出水口与一号降温稳流装置；所述进水管路上设置有控制阀。通过上述的设计，实现了二号降温稳流装置的进行热交换后的冷却水流入一号降温稳流装置中用于稳定一号降温稳流装置中氢气的温度，从而实现了资源的充分利用。此外，通过调节控制阀进而控制一号降温稳流装置和二号降温稳流装置中的冷却水的流速，进而调控热交换的效率，最终可成功实现，一号降温稳流装置流入二号降温稳流装置中的冷却水能控制氢气温度的基础上，还可以进一步降低一号降温稳流装置中氢气的温度。
[0049]
作为进一步方案，所述减压降温区间还包括一号温度表、二号温度表、压力表、取样针阀；所述一号温度表设置在二号减压阀和二号降温稳流装置之间；所述二号温度表设置在二号降温稳流装置和压力表之间；所述压力表设置于二号温度表和取样针阀之间；在
氢气的流经途径上，依次设置二号降温稳流装置、二号温度表、压力表、取样针阀。一号温度表和二号温度表可直接反应经过一号降温稳流装置和二号降温稳流装置后的氢气温度，可通过一号温度表和二号温度表直接反应对在一号降温稳流装置和二号降温稳流装置中对热交换的效率的调控是否合理。
[0050]
作为进一步方案，所述排气区间包括阻火器、排空口；在氢气流经途径上，阻火器、排空口串联；所述阻火器与取样针阀之间设置有排气管路。在排空口设置的阻火器用来阻止易燃气体和易燃液体蒸汽的火焰蔓延至安全装置，可进一步提高取样系统的安全性。
[0051]
作为进一步方案，所述安全区间包括泄放针阀、一号安全阀、二号安全阀；所述泄放针阀设置于一号降温稳流装置和二号减压阀之间；所述一号安全阀设置于二号减压阀和二号降温稳流装置之间；所述二号安全阀设置于二号降温稳流装置与二号温度表之间；所述泄放针阀、一号安全阀、二号安全阀并联后连接在取样针阀和阻火器之间的排气管路上。上述的设计，可通过可阀门之间的相互配合下，将取样系统中的氢气排出。当一号减压阀上的一号入口压力表或一号出口压力表异常时，可通过开启泄放针阀，快速将管道中的氢气泄放；一号安全阀用于将二号减压阀和二号降温稳流装置之间的氢气排出；二号安全阀用于将二号降温稳流装置和二号温度表之间的氢气排出。通过上述阀门之间的配合，有利于提高减压降温区间的安全性提升。
[0052]
作为进一步方案，所述排气管路包括排空针阀；在氢气的流经途径上，所述排空针阀设置于泄放针阀、一号安全阀、二号安全阀并联后在取样针阀和阻火器之间的排气管路上连接处与取样针阀之间。
[0053]
作为进一步方案，所述取样区间包括取样钢瓶组，所述取样钢瓶组的进气端连接在排气管路上排空针阀与取样针阀之间，所述取样钢瓶组的出气端通过换气管路连接在排气管路阻火器和泄放针阀、一号安全阀、二号安全阀并联后在取样针阀和阻火器之间的排气管路上连接处的中间。
[0054]
作为进一步方案，所述换气管路包括单向阀。
[0055]
作为进一步方案，所述取样钢瓶组包括钢瓶入口针阀、钢瓶压力表、取样钢瓶、钢瓶出口针阀；在氢气流经途径上，钢瓶入口针阀、钢瓶压力表、取样钢瓶、钢瓶出口针阀依次串联。
[0056]
作为进一步方案，所述一号减压阀包括一号入口压力表、一号出口压力表；所述二号减压阀包括二号入口压力表、二号出口压力表。
[0057]
作为进一步方案，所述一号安全阀的设定泄放压力界限包括i-iii方案中的一种：
[0058]
i方案：
[0059]
当加注口的压力为35mpa时，所述一号安全阀设定泄释放压力界限为35mpa-44mpa；
[0060]
ii方案：
[0061]
当加注口的压力为75mpa时，所述一号安全阀设定泄释放压力界限为75mpa-85mpa；
[0062]
iii方案：
[0063]
当加注口的压力为90mpa时，所述一号安全阀设定泄释放压力界限为90mpa-100mpa。
[0064]
一号安全阀设定泄释放压力界限不超过安全阀的设定压力，设备制造出厂时安全阀具体超压泄放压力值设定根据具体要求进行压力设置并封签确认，不予自行更改。
[0065]
作为进一步方案，所述二号安全阀设定释放压力界限为10mpa-15mpa。具体释放压力条件可根据具体的取样条件进行制造前进行具体设定，制造完成后，安全阀全部处于封签状态，不可进行临时调整。
[0066]
作为进一步方案，所述一号减压阀和二号减压阀的工作压力均可满足0-15000psi g工况条件。
[0067]
作为进一步方案，所述取样系统中的硬件设施、阀门、管路、接头的工作压力均可满足0-15000psi g工况条件。保证系统的安全稳定性。
[0068]
作为进一步方案，所述所述取样系统中的阀门、管路、硬件设施进行惰性钝化处理。有利于延长取样系统的使用寿命。
[0069]
作为进一步方案，所述一号入口压力表的压力为35mpa-90mpa；所述一号出口压力表的压力为25mp-55mpa；所述二号减压阀的二号入口压力表的压力为25mp-55mpa；所述二号出口压力表的压力为2mpa-10mpa；所述一号降温稳流装置中的冷却水的流量0.5m3/h-3.5m3/h；所述二号降温稳流装置中的冷却水的流量0.5m3/h-3.5m3/h；所述一号降温稳流装置中的冷却水的温度35℃-45℃；所述二号降温稳流装置中的冷却水的温度15℃-30℃；所述进水口的冷却水的温度5℃-10℃；所述一号入口压力表处的氢气的温度为30℃-45℃；所述一号降温稳流装置中氢气的流速7m/sec-12m/sec；所述二号降温稳流装置中的氢气的流速7m/sec-9m/sec。本发明通过控制在线取样系统中上述的各参数，可以促使在线取样系统处于稳定持续取样过程，并且取样系统出口处取出的样品氢气温度可在20℃-36℃，样品氢气的压强在2mpa-10mpa。从而有利于提高在线取样系统的稳定性、安全性，还可以保证取样产品数据的真实性。
[0070]
本发明还提供了所述取样系统进行燃料氢的取样方法，所述方法包括：
[0071]
燃料氢流经气管进样，然后对燃料氢进行阶梯式减压的同时对阶梯式减压后的燃料氢进行稳定压强和控制燃料氢的温度，然后一部分的燃料氢被取样，另一部分燃料氢通过与排气连接的管路被排出；
[0072]
燃料氢进行阶梯式减压包括进行了第一次燃料氢减压、第一次燃料氢稳压和控温、第二次燃料氢减压、第二次燃料氢稳压和降温；
[0073]
第二次燃料氢降温后的冷却水用于第一次燃料氢控温。
[0074]
本发明的方法实现了对高压燃料氢进行阶梯式减压的同时还进一步配合阶梯式减压过程中对氢气的控温和降温，促使整个取样系统能处于稳定取样的状态，也能获得温度在标准范围内的燃料氢样品。第一次燃料氢减压和第二次燃料氢减压的配合下，有利于取样系统中的燃料氢能进行阶梯式减压，不仅可以实现减小减压部件减压过程中的震动，还可以控制减压部件因为压降过程中的温度大幅度升高，从而有利于取样系统的稳定性和安全性。第一次燃料氢减压和第一次燃料氢稳压和控温的配合下，可以控制经过第一次燃料氢减压后的氢气的压强和温度，一方面可以提高取样系统的稳定性的同时，另一方面，可以使得经过第一次减压后的氢气处于稳定的压强和温度，从而稳定的进行第二次减压，从而提高取样系统的稳定性和安全性的同时，为第二次燃料氢减压过程铺垫了基础。第二次燃料氢减压和第二次燃料氢稳压和降温的配合下，对第二次燃料氢减压后的氢气进行稳定
压强和降温，成功实现了整个取样系统的稳定性和安全性的提升，也完成了对燃料氢的温度降温。第一次燃料氢稳压和控温与第二次燃料氢稳压和降温的配合下，实现了对阶梯式稳压的过程的同时，还控制和降低了氢气的温度，不仅提升了阶梯式减压过程的氢气的稳定性，还有效的控制和降低了燃料氢的温度。
[0075]
作为进一步方案，进行燃料氢阶梯式减压的燃料氢还可以流入安全区间，然后再被排出。
[0076]
作为更进一步方案，取样后残留的燃料氢还可以被排出。
[0077]
作为进一步方案，所述进行燃料氢阶梯式减压的燃料氢可通过至少三个支路流入安全区间；所述第一个支路用于排尽完成第一次燃料氢稳压和控温后和未进行第二次燃料氢减压之间的燃料氢；所述第二个支路用于排尽完成第二次燃料氢减压和未进行第二次燃料氢稳压和降温之间的燃料氢；所述第三个支路用于排尽完成第二次燃料氢稳压和降温后的燃料氢；所述三个支路并入同一个流出安全区间的气路，流出安全区间的燃料氢流入完成第二次燃料氢稳压和降温后与排气连接的管路中，然后被排出。
[0078]
作为进一步方案，完成第二次燃料氢稳压和降温的燃料氢先一部分被取样，另一部部分燃料氢和安全区间流入完成第二次燃料氢稳压和降温后与排气连接的管路中燃料氢合并后一同被排出。
[0079]
作为进一步方案，所述取样后残留的燃料氢可与从安全区间流入完成第二次燃料氢稳压和降温后与排气连接的管路中燃料氢合并后一同被排出。
[0080]
作为进一步方案，所述取样系统中燃料氢的取样时的温度为20℃-36℃；所述取样系统进样时，燃料氢的压强35mpa-90mpa；所述取样系统取样时，燃料氢的压强2mpa-10mpa。
[0081]
作为更进一步方案，所述第一次燃料氢稳压和控温时的燃料氢能降低的温度范围在2℃～15℃；所述第二次燃料氢稳压和降温时的燃料氢能降低的温度范围在5℃-20℃。
[0082]
作为再进一步方案，所述第一次燃料氢稳压和控温时的燃料氢的流速7m/sec-12m/sec；所述第二次燃料氢稳压和控温时的燃料氢的流速7m/sec-12m/sec；所述第一次燃料氢稳压和降温时冷却水的流速0.5m3/h-3.5m3/h；所述第二次燃料氢稳压和降温时冷却水的流速0.5m3/h-3.5m3/h；第一次燃料氢减压前的燃料氢的温度30℃-45℃；所述第一次燃料氢稳压和降温时冷却水的温度35℃-45℃；所述第二次燃料氢稳压和降温时冷却水的温度15℃-30℃；所述第二次燃料氢稳压和降温前冷却水的温度5℃-10℃。通过控制上述方法的各参数，可实现燃料氢在第一次燃料氢稳压和控温时温度能降低的2℃-15℃，在第二次燃料氢稳压和降温时温度能降低5℃-20℃。
[0083]
作为再进一步方案，第一次燃料氢减压的压强35mpa-90mpa；第一次燃料氢稳压和控温时的燃料氢的压强25mp-55mpa；第二次燃料氢减压的压强25mp-55mpa；第二次燃料氢稳压和降温时的燃料氢的压强2mpa-10mpa。通过控制上述方法的各参数，可实现燃料氢在取样系统中取样的稳定性，且取样的氢气的压强在2mpa-10mpa。
[0084]
本发明的特点和有益效果为：
[0085]
(1)本发明可使用在35mpa、70mpa、90mpa等不同燃料氢存储场所，并符合燃料氢取样安全及取样稳定性。
[0086]
(2)本发明可以有效对高压燃料氢进行高压、升温、振动等物理问题进行减压、降温、稳流处理，提高高压燃料氢取样的安全性能。
[0087]
(3)本发明取样系统的燃料氢连续取样过程中压力、温度可有效的控制在标准范围内，使得取样器更具备稳定性及所取样气的真实代表性。
[0088]
(4)本发明涉及相应外箱及安全接地，可直接应用至高压燃料氢现场，可防雨、防晒，一定程度上可防腐，提高系统使用寿命。
[0089]
(5)本发明高压取样过程中，取样系统可有效的降低高压所带来的温度上升情况，整体取样过程中，可将温度至少有效的降低7℃。本发明的在线式取样系统，可适用于燃料氢的温度在25℃-50℃范围内，将系统中的燃料氢进行降温后，在取样口样品氢气的温度控制在20℃-36℃。
附图说明
[0090]
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他附图。
[0091]
图1为本发明实施例提供的在线式燃料氢的取样系统的示意图。
[0092]
图2为本发明实施例提供的在线式燃料氢的取样系统的立体示意图。
[0093]
图3为本发明实施例提供的在线式取样系统中氢气压强的变化。
[0094]
图4为本发明实施例提供的在线式取样系统中氢气温度的变化。
[0095]
图5为本发明实施例提供的在线式取样系统取样口连续取样过程中氢气压强的变化。
[0096]
其中，上述附图包括以下附图标记：
[0097]
1-加注口；2-高压针阀；3-稳流管；4-一号减压阀；5-一号入口压力表；6-一号出口压力表；7-一号降压稳流装置；8-二号减压阀；9-二号入口压力表；10-二号出口压力表；11-一号温度表；12-二号降压稳流装置；13-二号温度表；14-压力表；15-取样针阀；16-钢瓶入口针阀；17-钢瓶压力表；18-取样钢瓶；19-钢瓶出口针阀；20-单向阀；21-泄放针阀；22-一号安全阀；23-二号安全阀；24-排空针阀；25-阻火器；26-排空口；27-进水口；28-控制阀；29-出水口；30-冷却管；31-进水管路；32-出水管路；33-排气管路；34-换气管路；35-进样区间；36-减压降温区间；37-安全区间；38-排气区间；39-取样区间。
具体实施方式
[0098]
为了便于理解本发明，下面将对本发明进行更全面的描述，给出了本发明的较佳实施例。但应当理解为这些实施例仅是用于更详细说明之用，而不应理解为用以任何形式限制本发明，即并不意于限制本发明的保护范围；诸如“一号”和“二号”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
[0099]
我们从提供的图1-图2中可以获得在线式取样系统的结构。在取样系统中，主要包括进样区间35、减压降温区间36、排气区间38、安全区间37、取样区间39，在氢气的流经途径上，依次连接的是进样区间35、减压降温区间36、排气区间38，安全区间37和取样区间39与减压降温区间36并联。在减压降温区间36设置有一号减压阀4、一号降温稳流装置7、二号减
压阀8、二号降温稳流装置12；在氢气的流经途径上，所述一号减压阀4、一号降温稳流装置7、二号减压阀8、二号降温稳流装置12串联；一号降温稳流装置7还通过冷却管30与二号降温稳流装置12连接。通过一号减压阀4、一号降温稳流装置7、二号减压阀8、二号降温稳流装置12之间的相互配合，实现了对高压燃料氢阶梯式压降的同时有效降低了气管内氢气的温度和控制了减压阀温度大范围上升。一号减压阀4和二号减压阀8之间能实现气管内燃料氢的压强呈阶梯式的下降，通过一号减压阀4和二号减压阀8之间的相互配合下，不仅可以实现减小减压阀震动的同时，还可以控制减压阀因为压降过程中温度的大幅度升高，有利于提高整个取样系统的稳定性的同时，还提高了取样系统的安全性。一号减压阀4和一号降温稳流装置7的相互配合，气管内的氢气通过一号减压阀4后，不仅温度会升高，氢气的体积会膨胀，一号降温稳流装置7能缓冲经过一级减压后的燃料氢，提高系统的稳定性，也可以对气管内的氢气控温；一号减压阀4和一号降温稳流装置7的相互配合下，有利于提高取样系统稳定性和安全性的同时，促使更加稳定的压强和温度的氢气进行第二次减压，从而为氢气的第二次稳定的减压过程铺垫了基础。二号减压阀8和二号降温稳流装置12的相互配合下，通过一号降温稳流装置7后的氢气进入二号减压阀8进行第二次减压，二号降温稳流装置12能缓冲经过二号减压阀8后的燃料氢，提高系统的稳定性的同时，对气管内氢气的温度进行降温，有利于燃料氢最终的温度在标准范围之内；在二号减压阀8和二号降温稳流装置12的配合下，有利于稳定的完成高压燃料氢的阶梯式的减压过程及减压过程中控制和降低气管内氢气温度的过程，从而实现整个系统的稳定性和安全性的提升。一号降温稳流装置7和二号降温稳流装置12的相互配合下，实现了阶段式的稳定氢气压强的同时，控制和降低了气管内氢气的温度，不仅保证了阶梯式减压过程中氢气的稳定性压降过程，还最终降低了气管内燃料氢的温度，从而促使整个取样的安全性提升，以及保证了燃料氢样品的真实性。
[0100]
其中，关于一号降温稳流装置7和二号稳流装置12中参数的设置：一号降温稳流装置7包括一号燃料氢降温通道、一号燃料氢稳压通道，一号燃料氢降温通道包围一号燃料氢稳压通道形成一号密闭腔体；二号降温稳流装置12包括二号燃料氢降温通道、二号燃料氢稳压通道，二号燃料氢降温通道包围二号燃料氢稳压通道形成二号密闭腔体；一号降温稳流装置7的一号燃料氢降温通道还通过冷却管30与二号降温稳流装置12的二号燃料氢降温通道连接。一号燃料氢稳压通道为盘绕的一号螺旋管路；所述二号燃料氢稳压通道为盘绕的二号螺旋管路。一号螺旋管路为3/8英制无缝管道，二号螺旋管路为3/8英制无缝管道；一号螺旋管路和二号螺旋管路的弧度为不小于最小弯曲半径；一号螺旋管路和二号螺旋管路的管道的壁厚不小于3mm；氢气流经一号螺旋管路和二号螺旋管路的直径不小于9.5mm；一号螺旋管路和二号螺旋管路的直径不小于200mm；一号螺旋管路的长度为h1，所述二号螺旋管路的长度为h2：
[0101][0102][0103]
其中：a1和a2分别为一号螺旋管路和二号螺旋管路的传热面积(m2)；d1和d2分别为氢气流经一号螺旋管路的直径(mm)和氢气流经二号螺旋管路的直径(mm)；一号密闭腔体
的长为不小于一号螺旋管路的直径1.5倍；一号密闭腔体的高为不小于一号螺旋管路的直径1.5倍；一号密闭腔体的体积满足冷却水循环的压力要求；二号密闭腔体的长为不小于二号螺旋管路的直径1.5倍；二号密闭腔体的高为不小于二号螺旋管路的直径1.5倍；所述二号密闭腔体的体积满足冷却水循环的压力要求；二号密闭腔体与一号密闭腔体的同径高度比为2:3。
[0104]
减压降温区间36还包括进水口27、出水口29、进水管路31、出水管路32；进水管路31连接进水口27与二号降温稳流装置12；出水管路32连接出水口29与一号降温稳流装置7；进水管路31上设置有控制阀28。通过上述的设计，实现了二号降温稳流装置12的进行热交换后的冷却水流入一号降温稳流装置7中用于稳定一号降温稳流装置7中氢气的温度，从而实现了资源的充分利用。此外，通过调节控制阀28进而控制一号降温稳流装置7和二号降温稳流装置12中的冷却水的流速，进而调控热交换的效率，最终可成功实现，一号降温稳流装置7流入二号降温稳流装置12中的冷却水能控制氢气温度的基础上，还可以进一步降低一号降温稳流装置7中氢气的温度。减压降温区间36还进一步包括一号温度表11、二号温度表13、压力表14、取样针阀15；一号温度表11设置在二号减压阀8和二号降温稳流装置12之间；二号温度表13设置在二号降温稳流装置12和压力表14之间；压力表14设置于二号温度表13和取样针阀15之间；在氢气的流经途径上，依次设置二号降温稳流装置12、二号温度表13、压力表14、取样针阀15。一号温度表11和二号温度表13可直接反应经过一号降温稳流装置7和二号降温稳流装置9后的氢气温度，可通过一号温度表11和二号温度表13直接反应对在一号降温稳流装置7和二号降温稳流装置9中对热交换的效率的调控是否合理。
[0105]
安全区间37一方面可以提高减压降温区间36的安全性，从而有利于取样系统的安全性，另一方面，安全区间37可通过连接的减压降温区间36，将取样系统中的残留氢气排入排气区间38，从而有利于提高取样系统的寿命。安全区间37包括泄放针阀21、一号安全阀22、二号安全阀23；泄放针阀21设置于一号降温稳流装置7和二号减压阀8之间；一号安全阀23设置于二号减压阀8和二号降温稳流装置12之间；二号安全阀23设置于二号降温稳流装置12与二号温度表13之间；所述泄放针阀21、一号安全阀22、二号安全阀13并联后连接在取样针阀15和阻火器25之间的排气管路33上；排气管路33包括排空针阀24；在氢气的流经途径上，所述排空针阀24设置于泄放针阀21、一号安全阀22、二号安全阀23并联后在取样针阀15和阻火器25之间的排气管路33上连接处与取样针阀(15)之间。上述的设计，可通过可阀门之间的相互配合下，将取样系统中的氢气排出。当一号减压阀4上的一号入口压力表5或一号出口压力6表异常时，可通过开启泄放针阀21，快速将管道中的氢气泄放；一号安全阀22用于将二号减压阀8和二号降温稳流装置12之间的氢气排出；二号安全阀23用于将二号降温稳流装置12和二号温度表13之间的氢气排出。通过上述阀门之间的配合，有利于提高减压降温区间36的安全性提升。
[0106]
进样区间包括加注口1、高压针阀2、稳流管3；在氢气的流经途径上，加注口1、高压针阀2、稳流管3依次串联，稳流管3与一号减压阀4连接。稳流管3与一号减压阀4相互配合下，有利于稳定加注口流入取样系统中的氢气的压力，从而为氢气稳定的减压过程和稳定降温过程做准备，并且有利于提高整个系统的稳定性和安全性。我们还对稳流管3进行了设计，其中稳流管3为3/8英制无缝管道；稳流管3的管道的壁厚不小于3mm；稳流管3的直径不小于9.5mm；稳流管3的弯曲半径不小于200mm；稳流管3的长度不小于1.5m。
[0107]
排气区间38包括阻火器25、排空口26；在氢气流经途径上，阻火器25、排空口26串联；阻火器25与取样针阀15之间设置有排气管路33。在排空口26设置的阻火器25用来阻止易燃气体和易燃液体蒸汽的火焰蔓延至安全装置，可进一步提高取样系统的安全性。
[0108]
取样区间39包括取样钢瓶组，取样钢瓶组的进气端连接在排气管路33上在排气管路33上的排空针阀24与取样针阀15之间，所述取样钢瓶组的出气端通过换气管路34连接在排气管路33上阻火器25和泄放针阀21、一号安全阀22、二号安全阀23并联后在取样针阀15和阻火器25之间的排气管路33上连接处的中间。换气管路34还包括单向阀20。取样钢瓶组包括钢瓶入口针阀16、钢瓶压力表17、取样钢瓶18、钢瓶出口针阀19；在氢气流经途径上，钢瓶入口针阀16、钢瓶压力表17、取样钢瓶18、钢瓶出口针阀19依次串联。
[0109]
一号减压阀4包括一号入口压力表5、一号出口压力表6；二号减压阀8包括二号入口压力表9、二号出口压力表10。当加注口1的压力为35mpa时，所述一号安全阀22设定泄释放压力界限为35mpa-44mpa；当加注口1的压力为75mpa时，所述一号安全阀22设定泄释放压力界限为75mpa-85mpa；当加注口1的压力为90mpa时，所述一号安全阀22设定泄释放压力界限为90mpa-100mpa。二号安全阀23设定释放压力界限为10mpa。一号减压阀4和二号减压阀8的工作压力均可满足0-15000psi g工况条件。取样系统中的硬件设施、阀门、管路、接头的工作压力均可满足0-15000psi g工况条件。保证系统的安全稳定性。取样系统中的阀门、管路、硬件设施进行惰性钝化处理。有利于延长取样系统的使用寿命。本发明还设计了外箱及安全接地，可直接应用至高压燃料氢现场，可防雨、防晒，一定程度上可防腐，提高系统使用寿命。
[0110]
本发明还提供了所述在线取样系统的取样方法，燃料氢依次流经取样系统的进样区间、减压降温区间、排气区间；燃料氢在流经减压降温区间中，依次进行了第一次燃料氢减压、第一次燃料氢稳压和控温、第二次燃料氢减压、第二次燃料氢稳压和降温；第二次燃料氢降温后的冷却水用于第一次燃料氢控温。本发明的方法实现了对高压燃料氢进行阶梯式减压的同时还进一步配合阶梯式减压过程中对氢气的控温和降温，促使整个取样系统能处于稳定取样的状态，也能获得温度在标准范围内的燃料氢样品。第一次燃料氢减压和第二次燃料氢减压的配合下，有利于取样系统中的燃料氢能进行阶梯式减压，不仅可以实现减小减压部件减压过程中的震动，还可以控制减压部件因为压降过程中的温度大幅度升高，从而有利于取样系统的稳定性和安全性。第一次燃料氢减压和第一次燃料氢稳压和控温的配合下，可以控制经过第一次燃料氢减压后的氢气的压强和温度，一方面可以提高取样系统的稳定性的同时，另一方面，可以使得经过第一次减压后的氢气处于稳定的压强和温度，从而稳定的进行第二次减压，从而提高取样系统的稳定性和安全性的同时，为第二次燃料氢减压过程铺垫了基础。第二次燃料氢减压和第二次燃料氢稳压和降温的配合下，对第二次燃料氢减压后的氢气进行稳定压强和降温，成功实现了整个取样系统的稳定性和安全性的提升，也完成了对燃料氢的温度降温。第一次燃料氢稳压和控温与第二次燃料氢稳压和降温的配合下，实现了对阶梯式稳压的过程的同时，还控制和降低了氢气的温度，不仅提升了阶梯式减压过程的氢气的稳定性，还有效的控制和降低了燃料氢的温度。
[0111]
流入减压降温区间的燃料还可以通过流入安全区间，然后再流入排气区间；流入减压降温区间的燃料氢可通过至少三个支路流入安全区间；第一个支路用于排尽完成第一次燃料氢稳压和控温后和未进行第二次燃料氢减压之间的燃料氢；第二个支路用于排尽完
成第二次燃料氢减压和未进行第二次燃料氢稳压和降温之间的燃料氢；第三个支路用于排尽完成第二次燃料氢稳压和降温后的燃料氢；三个支路并入同一个流出安全区间的气路，流出安全区间的燃料氢流入减压降温区间与排气区间连接的管路中，然后流入排气区间。
[0112]
第二次对燃料氢稳压和降温后的燃料氢流出减压区间后还可以流入取样区间。流出减压降温区间的燃料氢先一部分流入取样区间进行取样，另一部分燃料氢可通过从安全区间流入排气区间的管路的路径流入排气区间；流出取样区间的残留的燃料氢可与从安全区间流入减压降温区间与排气区间连接的管路中燃料氢合并后一同流入排气区间。
[0113]
为了更清楚本发明的具体操作，提供了以下的操作方法：采样参考标准t/ceca-g0186-2022《质子交换膜燃料电池用氢气采样规范》，具体操作如下：
[0114]
在线取样系统的取样前检查，确认在线取样系统与现场主管线连接状态以及取样系统加注口1、排空口26和现场回收管线连接状态，并确认在线取样系统所有阀门处于关闭状态；确认安全接地钳连接至静电桩。确认在线取样系统所有压力表是否为归零状态，确定温度表是否处于正常状态，并确定进水管路31外接入口控制阀28是否处于关闭状态；取样系统中各压力表如果有非零显示，通过泄放针阀21、一号安全阀22、二号安全阀23进行排放，直至取样系统中的压力表归零为止，若压力表表无法归零，请依次进样区间35、减压降温区间36、取样区间39、安全区间37以及排气区间38的管道是否发生堵塞。确认完毕后，并通过钢瓶入口针阀16和钢瓶出口针阀19连接至在取样区间39和排气区间38，并将钢瓶入口针阀16及钢瓶出口针阀19关闭。此外，需提前开启进水管路31外接入口控制阀28，对一号降温稳流装置7和二号降温稳流装置12进行冷却水循环。
[0115]
(1)打开高压针阀2，并打开燃料氢现场主管线阀门，将燃料氢引入系统并打开取样针阀15及排空针阀24；
[0116]
(2)燃料氢进入系统后，调节一号减压阀4，设定小梯度减压值；随后调节二号减压阀8，二号减压阀8调节至取样要求压力值；
[0117]
(3)压力设定完毕后，打开钢瓶入口针阀16和钢瓶出口针阀19，并关闭排空针阀24，并对钢瓶入口针阀16进行操作，钢瓶压力表17为0时重新开启钢瓶入口针阀16，对系统进行置换，置换次数最少3次；
[0118]
(4)置换完毕后，关闭钢瓶出口针阀19，进行系统取样，具体取样压力通过钢瓶压力表17进行确定，如有燃料氢温度及取样口压力记录，可对系统二号温度表13、取样的压力表14进数值进行记录；
[0119]
(5)取样完毕后，关闭主管线阀门及系统高压针阀2，打开泄放针阀21，并关闭取样针阀15及钢瓶入口针阀16，将一号减压阀4调节至全开状态0mpa，排空系统高压阶段压力，具体排空压力通过减压阀两端压力进行检测；高压管路排空完毕后，打开排空针阀24，对系统二号减压阀8后端管线进行排空处理；
[0120]
(6)待系统排空完毕后，取走取样钢瓶18，拔离静电连接，将系统复原，并将系统箱体柜门关闭，取样结束。
[0121]
验证结果分析
[0122]
我们为了阐明本发明实施例的具体技术点，我们对实施例在线式燃料氢取样系统的主要配件技术规格参数如下表1所示：
[0123]
(1)可用于储氢站、燃料氢接收站、制氢存储站等场所对35mpa、70mpa、90mpa高压
燃料氢现场在线取样；
[0124]
(2)整体系统取样管线配件规格采用最低20000psi g耐压设计，最高设计压力高达15000psi g，即110mpa；
[0125]
(3)系统具备冷却、降压、稳流处理，可维持取样过程中燃料氢温度保持在55℃以内，进行压力稳定取样。
[0126]
表1在线式取样系统的主要配件技术规格参数
[0127]
序号名称设计规格工作参数材质备注1高压针阀20000psig0-15000psig316l/2一号减压阀20000psig0-15000psig316l/3二号减压阀20000psig0-15000psig316l/4一号安全阀20000psig35/75/90mpa316l选配使用5二号安全阀15000psig15mpa316l出厂设定6泄放针阀20000psig0-15000psig316l/7排空针阀20000psig0-15000psig316l/8一号降温稳流装置15000psig/316l介质管道参数9二号降温稳流装置15000psig/316l介质管道参数10取样针阀20000psig0-15000psig316l/11单向阀15000psig0.01mpa316l启动压力12取样钢瓶30mpa0-20mpa316l/13减压阀压力表20000psig0-14000psig316l压力显示范围14二号出口压力表15000psig0-3000psig316l工作参数15外箱//316l防腐涂层
[0128]
表2不同实施例的在线取样结果
[0129][0130]
我们从图3中可以看出，使用本发明的在线取样系统，可以对35mpa-90mpa的燃料氢进行连续取样，燃料氢在本发明系统中均发生了阶梯式压降的过程，即使燃料氢的压强在90mpa时，阶梯式压降过程都很平缓。可见本发明的取样系统中一号减压阀、一号降温稳流装置、二号减压阀和二号降温稳流装置的相互配合下，能促使本发明的系统持续性稳定取样，并且取样口的氢气压力不高于10mpa，有利于提高取样系统的安全性。其中一号减压阀和二号减压阀的阶梯式压降能提高取样系统的稳定性，还可以分担减压过程减压部件因为压降而导致的温度急剧升高，从而有效控制了因为压降所导致的燃料氢温度上升以及一号减压阀和二号减压阀等相关硬件设施温度上升，有利于提高取样系统的安全性；而一号降温稳流装置和二号降温稳流装置能稳定一号减压阀和二号减压阀阶梯式减压后的氢气，能进一步提高了取样系统的稳定性，并且还有利于促进减压过程的稳定性。
[0131]
我们从图4中可以看出，本发明取样系统中的气管内氢气的温度的变化。一号降温稳流装置和二号降温稳流装置相互配合下，能显著降低高压氢气压降过程导致的氢气的温度升高，取样系统取样口的温度有利于控制在36℃下，保证了取样样品的真实性，并且一号降温稳流装置和二号降温稳流装置还有利于提高降温后的氢气的温度稳定性。首先，在一号减压阀后连接了一号降温稳流装置，一号降温稳流装置能降低一号减压阀所导致的氢气的温度升高；在二号减压阀后连接了二号降温稳流装置，二号降温稳流装置能降低二号减压阀所导致的氢气的温度升高，可见，一号降温稳流装置和二号降温稳流装置的配合之下，实现了与一级减压阀和二级减压阀之间的配合，从而有利于燃料氢的阶梯式减压过程中的阶梯式燃料氢降温过程，从而有利于提高取样系统的安全性和稳定性。
[0132]
我们从表2中可以看出，实施例1-实施例5所示，当在线式取样系统对35mpa-90mpa的氢气进行取样时，我们可以通过控制取样系统中的第一次减压的压降、第二次减压的压降、一号降温稳流装置中和二号降温稳流装置中的冷却水的流量、一号降温稳流装置中和二号降温稳流装置中氢气的流速、一号降温稳流装置中和二号降温稳流装置中的冷却水的温度、流入一号降温稳流装置冷却水的温度、一号入口压力表处的氢气的温度。通过控制在线取样系统中上述的各参数，可以促使在线取样系统处于稳定持续取样过程，并且取样系统出口处取出的样品氢气温度可在20℃-36℃，样品氢气的压强在2mpa-10mpa。并且可以从图5中验证看出，取样系统的取样口的取样压力持续稳定，可见，本发明的在线取样系统的稳定性提升。
[0133]
需注意，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种高压燃料氢在线式取样系统，其特征在于，所述取样系统包括进样区间(35)、减压降温区间(36)、排气区间(38)、取样区间(39)；所述在氢气的流经途径上，所述进样区间(35)、减压降温区间(36)、排气区间(38)依次串联；所述取样区间(39)与减压降温区间(36)并联；所述减压降温区间(36)包括一号减压阀(4)、一号降温稳流装置(7)、二号减压阀(8)、二号降温稳流装置(12)；在氢气的流经途径上，所述一号减压阀(4)、一号降温稳流装置(7)、二号减压阀(8)、二号降温稳流装置(12)串联；所述一号降温稳流装置(7)还通过冷却管(30)与二号降温稳流装置(12)连接。2.根据权利要求1所述的一种高压燃料氢在线式取样系统，其特征在于，所述取样系统还包括安全区间(37)；所述安全区间(37)与减压降温区间(36)并联。3.根据权利要求1所述的一种高压燃料氢在线式取样系统，其特征在于，所述一号降温稳流装置(7)包括一号燃料氢降温通道、一号燃料氢稳压通道，所述一号燃料氢降温通道包围一号燃料氢稳压通道形成一号密闭腔体；所述二号降温稳流装置(12)包括二号燃料氢降温通道、二号燃料氢稳压通道，所述二号燃料氢降温通道包围二号燃料氢稳压通道形成二号密闭腔体；所述一号降温稳流装置(7)的一号燃料氢降温通道还通过冷却管(30)与二号降温稳流装置(12)的二号燃料氢降温通道连接。4.根据权利要求3所述的一种高压燃料氢在线式取样系统，其特征在于，所述一号燃料氢稳压通道为盘绕的一号螺旋管路；所述二号燃料氢稳压通道为盘绕的二号螺旋管路；所述一号螺旋管路为3/8英制无缝管道；所述二号螺旋管路为3/8英制无缝管道；所述一号螺旋管路和二号螺旋管路的弧度为不小于最小弯曲半径；所述一号螺旋管路和二号螺旋管路的管道的壁厚不小于3mm；所述氢气流经一号螺旋管路和二号螺旋管路的直径不小于9.5mm；所述一号螺旋管路和二号螺旋管路的直径不小于200mm；所述一号螺旋管路的长度为h1，所述二号螺旋管路的长度为h2：所述一号螺旋管路的长度为h1，所述二号螺旋管路的长度为h2：其中：a1和a2分别为一号螺旋管路和二号螺旋管路的传热面积(m2)；d1和d2分别为氢气流经一号螺旋管路的直径(mm)和氢气流经二号螺旋管路的直径(mm)；所述一号密闭腔体的长为不小于一号螺旋管路的直径1.5倍；所述一号密闭腔体的高为不小于一号螺旋管路的直径1.5倍；所述一号密闭腔体的体积满足冷却水循环的压力要求；所述二号密闭腔体的长为不小于二号螺旋管路的直径1.5倍；所述二号密闭腔体的高为不小于二号螺旋管路的直径1.5倍；所述二号密闭腔体的体积满足冷却水循环的压力要求；
所述二号密闭腔体与一号密闭腔体的同径高度比为2:3。5.根据权利要求1所述的一种高压燃料氢在线式取样系统，其特征在于，所述进样区间(35)包括加注口(1)、高压针阀(2)、稳流管(3)；在氢气的流经途径上，加注口(1)、高压针阀(2)、稳流管(3)依次串联；进一步优选，所述稳流管(3)与一号减压阀(4)连接；进一步优选，所述稳流管(3)为3/8英制无缝管道；所述稳流管(3)的管路的壁厚不小于3mm；所述稳流管(3)的管路的直径不小于9.5mm；所述稳流管(3)的弯曲半径不小于200mm；所述稳流管(3)的长度不小于1.8m。6.根据权利要求1所述的一种高压燃料氢在线式取样系统，其特征在于，所述减压降温区间(36)还包括进水口(27)、出水口(29)、进水管路(31)、出水管路(32)；所述进水管路(31)连接进水口(27)与二号降温稳流装置(12)；所述出水管路(32)连接出水口(29)与一号降温稳流装置(7)；所述进水管路(31)上设置有控制阀(28)；进一步优选，所述减压降温区间(36)还包括一号温度表(11)、二号温度表(13)、压力表(14)、取样针阀(15)；所述一号温度表(11)设置在二号减压阀(8)和二号降温稳流装置(12)之间；所述二号温度表(13)设置在二号降温稳流装置(12)和压力表(14)之间；所述压力表(14)设置于二号温度表(13)和取样针阀(15)之间；在氢气的流经途径上，依次设置二号降温稳流装置(12)、二号温度表(13)、压力表(14)、取样针阀(15)；进一步优选，所述排气区间(38)包括阻火器(25)、排空口(26)；在氢气流经途径上，阻火器(25)、排空口(26)串联；所述阻火器(25)与取样针阀(15)之间设置有排气管路(33)。7.根据权利要求1所述的一种高压燃料氢在线式取样系统，其特征在于，所述安全区间(37)包括泄放针阀(21)、一号安全阀(22)、二号安全阀(23)；所述泄放针阀(21)设置于一号降温稳流装置(7)和二号减压阀(8)之间；所述一号安全阀(22)设置于二号减压阀(8)和二号降温稳流装置之间(12)；所述二号安全阀(23)设置于二号降温稳流装置(12)与二号温度表(13)之间；所述泄放针阀(21)、一号安全阀(22)、二号安全阀(23)并联后连接在取样针阀(15)和阻火器(25)之间的排气管路(33)上；进一步优选，所述排气管路(33)包括排空针阀(24)；在氢气的流经途径上，所述排空针阀(24)设置于泄放针阀(21)、一号安全阀(22)、二号安全阀(23)并联后在取样针阀(15)和阻火器(25)之间的排气管路(33)上连接处与取样针阀(15)之间；进一步优选，所述一号安全阀(22)的设定泄放压力界限包括i-iii方案中的一种：i方案：当加注口的压力为35mpa时，一号安全阀(22)设定泄释放压力界限为35mpa-44mpa；ii方案：当加注口的压力为75mpa时，一号安全阀(22)设定泄释放压力界限为75mpa-85mpa；iii方案：当加注口的压力为90mpa时，一号安全阀(22)设定泄释放压力界限为90mpa-100mpa；进一步优选，所述二号安全阀(23)设定释放压力界限为10mpa-15mpa。8.根据权利要求1所述的一种高压燃料氢在线式取样系统，其特征在于，所述取样区间
(39)包括取样钢瓶组，所述取样钢瓶组的进气端连接在排气管路(33)上的排空针阀(24)与取样针阀(15)之间，所述取样钢瓶组的出气端通过换气管路(34)连接在排气管路(33)上阻火器(25)和泄放针阀(21)、一号安全阀(22)、二号安全阀(23)并联后在取样针阀(15)和阻火器(25)之间的排气管路(33)上连接处的中间；进一步优选，所述换气管路(34)包括单向阀(20)；进一步优选，所述取样钢瓶组包括钢瓶入口针阀(16)、钢瓶压力表(17)、取样钢瓶(18)、钢瓶出口针阀(19)；在氢气流经途径上，钢瓶入口针阀(16)、钢瓶压力表(17)、取样钢瓶(18)、钢瓶出口针阀(19)依次串联。9.根据权利要求1所述的一种高压燃料氢在线式取样系统，其特征在于，所述一号减压阀(4)包括一号入口压力表(5)、一号出口压力表(6)；所述二号减压阀(8)包括二号入口压力表(9)、二号出口压力表(10)；进一步优选，所述一号减压阀(4)和二号减压阀(8)的工作压力均可满足0-15000psi g工况条件；进一步优选，所述取样系统中的硬件设施、阀门、管路、接头的工作压力均可满足0-15000psig工况条件；进一步优选，所述所述取样系统中的阀门、管路、硬件设施进行惰性钝化处理。10.权利要求1-权利要求9任一项所述的取样系统的取样方法，所述取样方法包括所述一号入口压力表的压力为35mpa-90mpa；所述一号出口压力表的压力为25mp-55mpa；所述二号减压阀的二号入口压力表的压力为25mp-55mpa；所述二号出口压力表的压力为2mpa-10mpa；所述一号降温稳流装置中的冷却水的流量0.5m3/h-3.5m3/h；所述二号降温稳流装置中的冷却水的流量0.5m3/h-3.5m3/h；所述一号降温稳流装置中的冷却水的温度35℃-45℃；所述二号降温稳流装置中的冷却水的温度15℃-30℃；所述进水口的冷却水的温度5℃-10℃；所述一号入口压力表处的氢气的温度为30℃-45℃；所述一号降温稳流装置中氢气的流速7m/sec-12m/sec；所述二号降温稳流装置中的氢气的流速7m/sec-9m/sec。

技术总结
本发明公开了一种高压燃料氢在线式取样系统，所述取样系统包括进样区间、减压降温区间、排气区间、取样区间；所述在氢气的流经途径上，所述进样区间、减压降温区间、排气区间依次串联；所述取样区间与减压降温区间并联；所述减压降温区间包括一号减压阀、一号降温稳流装置、二号减压阀、二号降温稳流装置；在氢气的流经途径上，所述一号减压阀、一号降温稳流装置、二号减压阀、二号降温稳流装置串联；所述一号降温稳流装置还通过冷却管与二号降温稳流装置连接。本发明可以有效对高压燃料氢进行高压、升温、振动等物理问题进行减压、降温、稳流处理，提高高压燃料氢取样的安全性能。提高高压燃料氢取样的安全性能。提高高压燃料氢取样的安全性能。


技术研发人员：王宏仁 高彦玮 王立金 杨宏博 陈宇
受保护的技术使用者：上海锐宇流体系统有限公司
技术研发日：2023.03.20
技术公布日：2023/7/18