加氢站安全控制装置的制作方法

1.本实用新型涉及燃料加注站管控设备技术领域，具体涉及一种加氢站安全控制装置。

背景技术：

2.随着人们对碳达峰和碳中和目标的追求，氢能因其具有清洁、高效、安全、可持续发展的优势，被视为21世纪最具发展潜力的清洁型能源，氢能和其燃料电池产业受到相关领域人员的高度重视，加氢站作为一种重要的清洁能源加注站而得到迅速发展，业内已提出，坚持以需求导向，统筹布局建设加氢站，有序推进加氢网络体系建设，坚持以安全为先扩建加氢站。
3.发明人知晓的一种加油站安防系统及智能加油站系统（中国专利文献cn214752228u）公开了一种仅适用于加油站的智能安防系统，通过传感器检测加油站的环境数据发送给stm32单片机控制报警器并显示在oled显示屏上。
4.但本技术发明人在实现本技术实施例中技术方案的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：系统功能单一，且由于设备性能的局限性，无法实现视频监控等强大功能，仅可对环境中的火灾隐患进行报警，仅显示环境中温湿度等基础信息。
5.公开于该背景技术部分的信息仅用于加深对本公开的背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成本领域技术人员所公知的现有技术。

技术实现要素：

6.发明人通过研究发现：加氢站在氢气的储运、销售过程中，涉及到的卸气、增压、储氢、加氢和放散等系统的关键设备或管线，存在一定的氢气泄漏安全隐患，且氢气无无味，逸散性强，爆炸极限范围广，不易被快速监测并及时采取紧急止损措施。
7.鉴于以上技术问题中的至少一项，本公开提供了一种加氢站安全控制装置，包括运行有加氢站安全控制软件的安全plc，所述安全plc还电连接有包括紧急切断阀、急停按钮、可燃气体报警控制器、火灾报警控制器构成的安全数字量采集部分和电磁阀、断路器构成的安全数字量执行机构，氢气探测器电连接于所述的可燃气体报警控制器，火焰探测器电连接于所述的火灾报警控制器。
8.根据本公开的一个方面，提供一种加氢站安全控制装置，包括位于控制室的运行有安全逻辑控制程序的安全plc和与其电连接的操作面板，所述操作面板包括通过以太网连接至所述安全plc的触摸屏和急停按钮，所述安全plc还电连接有安全数字量输入模块和安全数字量输出模块，所述安全数字量输入模块电连接多个紧急切断阀、多个急停按钮、可燃气体报警控制器、火灾报警控制器，多个氢气探测器电连接于所述的可燃气体报警控制器，多个火焰探测器电连接于所述的火灾报警控制器，所述安全数字量输出模块电连接多个电磁阀和断路器。
9.在本公开的一些实施例中，所述加氢站安全控制装置还包括电连接于所述可燃气
体报警控制器、火灾报警控制器与所述安全plc之间的rs485通讯模块。
10.在本公开的一些实施例中，所述急停按钮采用双常闭开关量触点。
11.在本公开的一些实施例中，所述可燃气体报警控制器的高报信号采用双常闭开关量触点，电连接至所述安全数字量输入模块。
12.在本公开的一些实施例中，所述安全plc包括位于其本体的数字量输入通道；所述可燃气体报警控制器的低报信号采用常闭开关量触点，电连接于所述安全plc本体的数字量输入通道。
13.在本公开的一些实施例中，所述火灾报警控制器的火灾信号采用双常闭开关量触点，电连接于所述安全数字量输入模块。
14.在本公开的一些实施例中，所述紧急切断阀包括开和关双阀位反馈，电连接与所述安全数字量输入模块。
15.在本公开的一些实施例中，所述多个紧急切断阀分别位于卸气柱和储氢容器处，所述多个防爆急停按钮分别位于营业厅门口、卸气区、储氢区、加氢区处，多个氢气探测器分别设置于卸气区、压缩区、顺控盘区、储氢区、加氢区处，多个火焰探测器分别设置于卸气区、压缩区、顺控盘区、储氢区、加氢区处。
16.本技术实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下任一技术效果或优点：
17.1.有机集成设置了氢气探测器、火焰探测器和急停按钮，有效解决了现有技术中存在一定的气体泄漏安全隐患，不易被快速监测监控的技术问题，进而实现了安全可靠地分离设备电源的断路器，联锁关断设备的电源，同时关闭紧急切断阀以切断氢气管线，保持设备安全可控状态的技术效果。
18.2.急停按钮、可燃气体报警控制器、火灾报警控制器分别采用双常闭开关量触点，单独连接至安全数字量输入模块，信号采集安全可靠。
附图说明
19.图1为本技术一实施例中加氢站安全控制装置的控制原理图。
20.图2为本技术一实施例中加氢站安全控制装置的结构示意图。
21.图3为本技术一实施例中加氢站紧急切断逻辑控制流程图。
22.图4为本技术一实施例中紧急切断阀操作逻辑控制流程图。
23.以上各图中，zd、开关电源；di、数字量输入模块；do、数字量输出模块；cm、rs485通讯模块；hmi、触摸屏； stp1、急停按钮；stp2-stp6、防爆急停按钮；xv1-xv5、紧急切断阀； ak1、可燃气体报警控制器；ak2、火灾报警控制器； gt1-gtn、氢气探测器； fd1-fdn、火焰探测器； sv1-sv5、电磁阀； qfo、断路器。
具体实施方式
24.以下实施例中所涉及或依赖的程序均为本技术领域的常规程序或简单程序，本领域技术人员均能根据具体应用场景做出常规选择或者适应性调整。
25.以下实施例中所涉及的单元模块、零部件或传感器等器件，如无特别说明，则均为常规市售产品。
26.本技术实施例通过提供一种加氢站安全控制装置，所述加氢站安全plc为简单程序，相关领域技术人员能够基于对应的场景进行常规的、适应性调整即可得到；包括运行有加氢站安全逻辑控制程序的安全plc，所述安全plc还电连接有包括紧急切断阀、急停按钮、可燃气体报警控制器、火灾报警控制器构成的安全数字量采集部分和电磁阀、断路器构成的安全数字量执行机构，氢气探测器电连接于所述的可燃气体报警控制器，火焰探测器电连接于所述的火灾报警控制器。该装置有效解决了现有技术中存在一定的气体泄漏安全隐患，且氢气无无味，逸散性强，爆炸极限范围广，不易被快速监测的技术问题。
27.为了更好的理解本技术技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
28.实施例一
29.本例公开一种加氢站安全控制装置，参见图1和图2，包括运行有安全逻辑控制程序的安全plc和与其电连接的操作面板，安全plc包括位于其本体的数字量输入通道、安全数字量输入模块、安全数字量输出模块，操作面板包括触摸屏hmi和急停按钮stp1；触摸屏hmi通过以太网连接至plc，氢气泄漏量及位置、火灾报警及位置、急停按钮的位置等信息可同步实时显示在触摸屏hmi上。
30.安全plc还电连接有rs485通讯模块cm、安全数字量输入模块di1、di2和安全数字量输出模块do1、do2、do3。
31.安全数字量输入模块di1包括急停按钮stp1、防爆急停按钮stp2-stp6、可燃气体报警控制器ak1、火灾报警控制器ak2，氢气探测器gt1-gtn连接于可燃气体报警控制器ak1，火焰探测器fd1-fdn连接于火灾报警控制器ak2；急停按钮stp采用双常闭开关量触点；rs485通讯模块用于可燃气体报警控制器ak1和火灾报警控制器ak2与安全plc之间的通讯；氢气泄漏量和火灾信号通过modbus rtu协议上传至安全plc；火灾报警控制器ak2的火灾信号采用双常闭开关量触点，电连接于安全数字量输入模块di1；可燃气体报警控制器ak1的高报信号采用双常闭开关量触点，电连接至安全数字量输入模块di1，可燃气体报警控制器ak1的低报信号采用常闭开关量触点，电连接于安全plc本体的数字量输入通道。
32.安全数字量输入模块di2包括紧急切断阀xv1-xv5；安全数字量输出模块do1包括防爆电磁阀sv1-sv4；紧急切断阀xv1-xv5包括开和关双阀位反馈，电连接与安全数字量输入模块di2。
33.安全数字量输出模块do2包括防爆电磁阀sv5；安全数字量输出模块do3包括断路器qf0。
34.安全plc控制箱为普通型，放置于安全区控制室，也可采用不低于exd
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ct4 gb的防爆箱，实现将控制箱放置于设备现场的危险区；急停按钮stp1和触摸屏hmi安装在控制箱的前面板上；系统采用ups电源供电，保证稳定可靠，供电电压为ac220v；开关电源zd实现将ac220v转换为dc24v，供dc24v设备使用； rs485通讯模块cm实现plc与串口设备通过rs485接口modbus rtu协议进行通讯，采集串口设备的数据；防爆急停按钮stp2～stp6分别位于营业厅门口、卸气区、储氢区、加氢机1区和加氢机2区；紧急切断阀xv1～xv5分别位于卸气柱1、卸气柱2、高压储氢容器、中压储氢容器和低压储氢容器；氢气探测器gt1～gtn连接在可燃气体报警控制器ak1上，氢气探测器gt1～gtn设置于卸气区、压缩区、顺控盘区、储氢区、加氢区，其数量根据现场的实际需求布置；火焰探测器fd1～fdn连接在火灾报警控制器
ak2上，火焰探测器fd1～fdn设置于卸气区、压缩区、顺控盘区、储氢区、加氢区，其数量根据现场的实际需求布置；电磁阀sv1～sv5与紧急切断阀xv1～xv5一一对应，控制设备通断；总断路器qf0配置分励脱扣器，触发紧急切断时脱扣断电。
35.参见图3，设备无氢气泄漏高报或火灾报警或急停按下时，可对设备主电源的总断路器qf0进行手动合闸，为加氢站各设备送电，然后在触摸屏hmi上打开紧急切断阀xv1～xv5，保持卸气柱和储氢容器的氢气管线通畅，实现加氢站氢气的卸气、顺控储氢和顺控取气；当氢气泄漏高报或火灾报警或按下急停按钮stp时，系统安全可靠地分励设备主电源的总断路器qf0，关断设备的开关电源zd，同时关闭紧急切断阀xv以切断氢气管线，将设备停止在安全可控的状态，实现安全联锁停车功能；紧急切断功能触发后，需先排除氢气泄漏高报、火灾报警及急停后，才能在触摸屏hmi上复位紧急切断故障的输出锁定，然后重新对设备主电源的总断路器qf0进行手动合闸及操作紧急切断阀xv。
36.参见图4，紧急切断阀xv无阀位异常时，可在触摸屏hmi上单独操作卸气柱和储氢容器处的紧急切断阀xv1～xv5；当紧急切断阀xv的阀位异常时，异常的紧急切断阀xv自动关闭；异常的紧急切断阀xv需先排除故障，才能在触摸屏hmi上复位阀位异常的紧急切断阀xv的输出锁定，然后在触摸屏上进行紧急切断阀xv的操作。
37.本例的工作过程如下：
38.（1）氢气探测器gt1-gtn实时检测周围氢气的泄漏量，将泄漏值上传给可燃气体报警控制器ak1，ak1将gt1-gtn的泄漏值通过modbus rtu协议上传至安全plc；任一检测到的泄漏量大于设定的0.4%vol（10%lel）时，触发ak1的低报信号进行预警；任一检测到的泄漏量大于1%vol（25%lel）时，触发ak1的高报信号，执行紧急切断功能。
39.（2）火焰探测器fd1-fdn实时探测所处区域的火灾情况，将火灾信号上传给火灾报警控制器ak2，ak2将fd1-fdn的火灾信号通过modbus rtu协议上传至安全plc；任一fd1-fdn探测到火灾时，触发ak2的火灾报警信号，执行紧急切断功能。
40.（3）当操作或值班人员在操作、巡检、值班时，发现系统偏离设定的运行条件，如系统超压、温度超限以及岀现氢气泄漏、发生火灾等，可就近快速按下急停按钮stp，执行紧急切断功能。
41.（4）触发紧急切断功能后，系统安全可靠地分励设备主电源的断路器qf0，关断各设备的电源，同时关闭紧急切断阀xv以切断氢气管线，将设备停止在安全可控的状态，实现安全联锁停车功能。
42.（5）排除氢气泄漏高报、火灾及复位急停按钮等故障后，对设备主电源的断路器qf0进行上电及操作紧急切断阀xv。
43.（6）紧急切断阀xv的阀位异常时，例如：打开检测不到开限位或关闭检测不到关限位，自动关闭阀位异常的紧急切断阀xv，排除并确认故障后，才能操作恢复正常的紧急切断阀xv。
44.尽管已描述了本实用新型的一些优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型范围的所有变更和修改。
45.显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本技术权利要求及其等同技
术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

技术特征：

1.一种加氢站安全控制装置，包括位于控制室的服务器和与其电连接的操作面板，所述操作面板包括通过以太网连接至所述服务器的触摸屏和急停按钮，其特征在于，所述服务器还电连接有安全数字量输入模块和安全数字量输出模块，所述安全数字量输入模块电连接多个紧急切断阀、多个急停按钮、可燃气体报警控制器、火灾报警控制器，多个氢气探测器电连接于所述的可燃气体报警控制器，多个火焰探测器电连接于所述的火灾报警控制器，所述安全数字量输出模块电连接多个电磁阀和断路器。2.根据权利要求1所述的加氢站安全控制装置，其特征在于，还包括电连接于所述可燃气体报警控制器、火灾报警控制器与所述服务器之间的rs485通讯模块。3.根据权利要求1所述的加氢站安全控制装置，其特征在于，所述急停按钮采用双常闭开关量触点。4.根据权利要求1所述的加氢站安全控制装置，其特征在于，所述可燃气体报警控制器的高报信号采用双常闭开关量触点，电连接至所述数字量输入模块。5.根据权利要求1所述的加氢站安全控制装置，其特征在于，所述服务器包括位于其本体的数字量输入通道；所述可燃气体报警控制器的低报信号采用常闭开关量触点，电连接于所述服务器本体的数字量输入通道。6.根据权利要求1所述的加氢站安全控制装置，其特征在于，所述火灾报警控制器的火灾信号采用双常闭开关量触点，电连接于所述安全数字量输入模块。7.根据权利要求1所述的加氢站安全控制装置，其特征在于，所述紧急切断阀包括开和关双阀位反馈，电连接与所述安全数字量输入模块。8.根据权利要求1所述的加氢站安全控制装置，其特征在于，所述多个紧急切断阀分别设于对应的卸气柱和储氢容器所在位置处；所述多个防爆急停按钮分别位于营业厅门口、卸气区、储氢区、加氢区处，用于紧急切断设备的主电源及对应管道与氢气源的连通；所述多个氢气探测器分别设置于对应的卸气区、压缩区、顺控盘区、储氢区、加氢区处；所述多个火焰探测器分别设置于对应卸气区、压缩区、顺控盘区、储氢区、加氢区处。

技术总结

本实用新型公开了一种加氢站安全控制装置，旨在解决现有技术中存在一定的氢气泄漏安全隐患，不易被快速监测的技术问题；本实用新型运行有安全逻辑控制程序的安全PLC，安全PLC电连接有包括紧急切断阀、急停按钮、氢气探测器、可燃气体报警控制器、火焰探测器、火灾报警控制器构成的安全数字量采集部分和电磁阀、断路器构成的安全数字量执行机构，实现了安全可靠地分励设备主电源的断路器，联锁关断设备的电源，同时关闭紧急切断阀以切断氢气管线，保持设备安全可控状态的技术效果。持设备安全可控状态的技术效果。持设备安全可控状态的技术效果。