撬裝加氫設備 設計規(guī)范

Q/LB.□XXXXX-XXXXI目次TOC\o"1-1"\h前言 Ⅱ1范圍 12規(guī)范性引用文件 13術語和定義 14設備組成及布置 25技術要求 26防雷及接地 77其他安全要求 8附錄A（資料性）撬裝加氫設備典型系統(tǒng) 9附錄B（資料性）氫氣密度計算方法 10附錄C（規(guī)范性）35MPa氫壓機撬裝加氫設備加注邊界條件 11附錄D（規(guī)范性）70MPa氫壓機撬裝加氫設備加注邊界條件 12附錄E（資料性）標準加注過程 13附錄F（資料性）加氫軟管破裂測試裝置的流程圖 14參考文獻 15前言本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結構和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構不承擔識別專利的責任。本文件由中國中小企業(yè)協(xié)會提出并歸口。本文件起草單位：青島康普銳斯能源科技有限公司、浙江藍能氫能科技股份有限公司、安瑞科（廊坊）能源裝備集成有限公司、深圳市弗賽特科技股份有限公司、河南蘭興新能源科技有限公司、北京海德利森科技有限公司、煙臺東德氫能技術有限公司、天津佰焰科技股份有限公司、陜西氫能研究院有限公司、濟寧隆泰能源設備有限公司、福波杰恩氫壓縮機技術（北京）有限公司、安潔防爆科技有限公司、華興中科標準技術(北京)有限公司。本文件主要起草人：尹智、任吉超、馬朋、石平、李懷恩、張麗敏、何建輝、張宇璇、段弸彪、張若蕙、聶連升、何國棟、楊波、潘自登、黃曄、劉旺、王磊、肖明勝、王興府、徐浩、李華、劉俊林。撬裝加氫設備設計規(guī)范范圍本文件規(guī)定了撬裝加氫設備的術語和定義、技術要求（設備布置、工藝配置、部件選型、電氣及儀表控制）、防雷及接地、安全要求等。本文件適用于氣源為氫氣長管拖車、槽車、電解水制氫、管網(wǎng)氫氣或儲氫瓶組等裝置，加注壓力不大于70MPa撬裝加氫裝置。規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T3836(所有部分)爆炸性環(huán)境GB/T10543飛機地面加油和排油用橡膠軟管及軟管組合件規(guī)范GB/T19237汽車用壓縮天然氣加氣機GB/T24548-2009燃料電池電動汽車術語GB/T31138-2022加氫機GB/T34425-2023燃料電池電動汽車加氫槍GB50156汽車加油加氣加氫站技術標準GB50177-2005氫氣站設計規(guī)范GB50516加氫站技術規(guī)范（2021年版）術語和定義GB/T24548-2009、GB/T31138-2022、GB/T34425-2023、GB50177-2005界定的以及下列術語和定義適用于本文件。撬裝加氫設備skidmountedhydrogenrefuelingstation能夠為氫燃料電池汽車、船舶或氫內(nèi)燃機汽車、航空器等的儲氫瓶充裝氫燃料、在一個或多個可移動的底座（盤）上設置的增壓裝置、加注裝置、冷卻裝置、控制系統(tǒng)、連接管線和安全設施等的總稱，具有將氫源增壓直至加注的連續(xù)完整功能，其本身不具備行走功能。低壓氫氣壓縮機thelowpressurecompressorforthehydrogengas輸出壓力小于1.6MPa的氫氣壓縮機。中壓氫氣壓縮機themiddlepressurecompressorforthehydrogengas輸出壓力大于或等于1.6MPa，小于10.0MPa的氫氣壓縮機。高壓氫氣壓縮機thehighpressurecompressorforthehydrogengas輸出壓力大于或等于10.0MPa的氫氣壓縮機組成。3.5加氫組件hydrogenationcomponent由多個部件組成的，具有加氫、計量、控制等功能的組件。3.6換熱器heatexchanger用于對氫氣換熱的設備。3.7制冷機組refrigerationunit用于提供冷水或者冷凍水的設備。設備組成及布置撬裝加氫設備一般包括：壓縮機、壓縮機用冷水機、加氫冷凍機（如需要）、加氫組件、控制系統(tǒng)，以及連接管路閥門儀表等。各組成設備均可移動或搬運；設備布置應遵循其安全性、可行性、經(jīng)濟性的原則，布局合理結構緊湊，方便人員日常運行維修養(yǎng)護；撬裝加氫設備輸送的介質為氫氣，根據(jù)GB50516的爆炸危險區(qū)域的等級劃分，撬裝式氫氣壓縮機內(nèi)部均為1區(qū)，撬裝加氫設備內(nèi)配套設施均應的滿足該區(qū)域的防爆要求；撬裝加氫設備的控制系統(tǒng)應采用自動化裝置，主動控制加氫過程，并與加氫設備主控系統(tǒng)、加氫通信接口(可選)等實時通信。技術要求基本要求加氫組件加氫組件主要由加氫槍、氫流量計、調節(jié)閥、預冷換熱器以及智能控制系統(tǒng)等核心部件組成。通過控制系統(tǒng)實現(xiàn)智能采集載具信息、一鍵充裝，可更智能、更安全、更可控的給氫燃料載具快速補給，有效提升充裝率，增加續(xù)航里程。應具有的功能包括：加氫槍提槍自檢功能；加氫管路泄漏自檢功能；可以根據(jù)需要，加氫槍配置紅外通訊功能；氫氣預冷卻功能；氫氣壓力、溫升、流量控制功能；停機自動放散功能；具有獨立安全模塊，獨立安全檢測及切斷功能；具有拉為保護緊急切斷功能。電氣設備撬裝加氫設備電氣設備的設計、制造與檢驗應符GB/T3836(所有部分)規(guī)定的要求，并應取得整機防爆合格證。壓力傳感器撬裝加氫設備選用的壓力傳感器的準確度等級應不超過滿量程的0.25%。表征儲氫氣瓶加注壓力的壓力傳感器應安裝在撬裝加氫設備拉斷閥上游1m以內(nèi)。溫度傳感器撬裝加氫設備選用的溫度傳感器的最大允許誤差應在±1℃以內(nèi)。為準確測量環(huán)境溫度，表征環(huán)境溫度的溫度傳感器的安裝位置應避免陽光直射或受到其他熱源影響。表征氫氣溫度的傳感器應安裝在撬裝加氫設備拉斷閥上游lm以內(nèi)。材料與氫氣相接觸的金屬和非金屬材料應具有良好的氫相容性，且不應引入雜質，并應符合GB50516和GB50156的有關規(guī)定。氣體過濾器撬裝加氫設備應在拉斷閥的上游安裝有氣體過濾器，位置應根據(jù)實際布置和防護需求確定，氣體過濾器應能阻止粒徑大于5um的顆粒物通過。流量調節(jié)撬裝加氫設備應具備流量調節(jié)功能，可采用調壓閥、流量調節(jié)閥、孔板、針閥等進行調節(jié)。安全閥撬裝加氫設備的加注管道上應設置全啟式安全閥和相應的安全泄放措施，其中安全閥開啟壓力應設置為撬裝加氫設備最大工作壓力的1.05～1.1倍。當發(fā)生超壓情況時，氫壓機撬裝加氫設備應能自動排放氫氣泄壓。氫氣預冷應根據(jù)壓力等級和使用需求等，確定氫壓機撬裝加氫設備是否需要配置預冷系統(tǒng)和預冷系統(tǒng)的冷卻能力。卸壓功能撬裝加氫裝置應設置集中放空管。撬裝加氫設備應具備加氫槍卸壓功能，加氫槍卸壓的范圍包括連接加氫槍的加氫軟管。功能按鈕撬裝加氫設備應設置開始、停止、緊急停機功能按鈕或按鍵。保護撬裝加氫設備應設置鎖定裝置，防止有人未經(jīng)授權操作撬裝加氫設備。自動切斷閥撬裝加氫設備至少應安裝一個自動切斷閥，自動切斷閥宜安裝在撬裝加氫設備工藝管路上，并應在自動切斷閥上安裝位置指示器。外觀與結構撬裝加氫設備的外觀和結構應符合下列要求；整機外表面涂層應光澤、均勻，無剝落、開裂等缺陷，鍍鉻件及標牌等外露件不應有漆污，表面涂層、鍍層不應有明顯的機械損傷；整機內(nèi)零件與零件之間的同形狀結合面的邊緣、側板及頂蓋之間的結合面邊緣應整齊、勻稱，不應有明顯的錯位。外露件、裝飾件不應有損傷、剝落、銹蝕等缺陷；各滑動、轉動部件運動應輕便、靈活、平穩(wěn)，無阻滯現(xiàn)象；緊固件應連接牢靠，無松動。連接導線應壓接或焊接良好。各電氣設備外殼接地線與整機接地線應連接良好，牢固。接插件應接觸良好，應有防誤插的互聯(lián)結構，并有防脫拔措施；對直接影響計量準確度的部件和裝置應有可靠的鉛封或其他鎖定裝置；應有供用戶查看的顯示器，用于顯示加氫量、加注金額、單價等信息，顯示器應字符完整、清晰；所有需要例行檢查和維護的零部件，都應便于維修和更換；撬裝加氫設備應配置入口手動截止閥和泄放手動截止閥；封閉式撬裝加氫設備外殼在頂部氫氣易聚集處應設有排氣孔，排氣孔的位置和尺寸應能防止堵塞，且總面積不應小于20cm2；機柜應采取措施防止在下陷或凹陷處積水；撬裝加氫設備機柜應當為氫氣管道及電氣設備的現(xiàn)場連接預留空間。撬裝加氫設備安裝后，應設置用于連接以及檢查和調試的開口，開口應需要鑰匙或專用工具才能打開；加氫槍應設置安全的支撐以及保護措施，以避免其因外來物質的積聚(例如雪、冰或沙子)而影響操作。加氫槍應避免空氣進入載具儲氫系統(tǒng)；撬裝加氫設備外殼宜按照集裝箱標準設計。功能及性能要求計量性能基本要求撬裝加氫設備計量的最大允許誤差不應超過±1.5%，氫壓機撬裝加氫設備的計量重復性應不超過0.5%。計量單位撬裝加氫設備的計量單位設置應符合下列要求：加氫量：kg；金額：元；單價：元/kg。計數(shù)示值范圍撬裝加氫設備的計數(shù)示值范圍設置應符合下列要求：單次計數(shù)范圍：0.00kg～999.99kg或0.00元～9999.99元；累計計數(shù)范圍：整數(shù)位8位，小數(shù)位2位；單價顯示范圍：0.01元/kg~999.99元/kg。電源適應性撬裝加氫設備應能在220V、380V，50Hz±1Hz或直流24V的供電環(huán)境中正常工作。管道及閥門撬裝加氫設備中與高壓氫氣接觸的管道、閥門應具有良好的氫相容性，且在氫氣條件下的疲勞壽命應不低于102000次。耐壓強度撬裝加氫設備在最大允許工作壓力下，保持30min，不應出現(xiàn)永久性變形和破裂現(xiàn)象，使用專用檢漏液檢查氣密性，應無氣泡產(chǎn)生。氣密性在最大工作壓力下使用專用檢漏液檢查撬裝加氫設備各個氣路的連接處，保持30min，不應有氣泡產(chǎn)生；保壓12h，氫氣密度下降不超過初始密度的1.5%。當壓力為0.1MPa~100MPa、溫度為220K~500K時，氫氣密度計算參照附錄B。電磁兼容性撬裝加氫設備的電磁兼容性應符合GB/T19237規(guī)定的要求。掉電保護和復顯撬裝加氫設備在加氫過程中，因故停電或緊急停機時，應停止氫氣加注并關閉自動切斷閥。同時，應完整保留所有數(shù)據(jù)，并能在恢復供電后重新顯示。環(huán)境適應性在下列條件下，撬裝加氫設備應能保持正常工作：環(huán)境溫度：-40℃～50℃；相對濕度：20%～95%；環(huán)境大氣壓：80kPa～l10kPa。加注結束狀態(tài)加注邊界條件應符合溫度、壓力、加注率(SOC)的要求。公稱工作壓力為35MPa和70MPa氫壓機撬裝加氫設備的加注邊界條件按照附錄C和附錄D。加注結束時，儲氫氣瓶狀態(tài)應符合下列要求：儲氫氣瓶內(nèi)的氫氣溫度不應超過85℃；加注率(SOC)宜滿足95%≤SOC≤100%；儲氫氣瓶內(nèi)壓力不應超過公稱工作壓力的1.25倍。加注速率在不同的初始條件、環(huán)境條件下，撬裝加氫設備應選擇合適的加注速率以保證加注結束時儲氫氣瓶狀態(tài)符合5.3.9中的有關規(guī)定，并符合相應的加注技術要求。多通道多通道撬裝加氫設備的各通道應分別設置獨立的控制系統(tǒng)及應急安全系統(tǒng)。標準加注過程標準加注過程由初次檢漏、載具儲氫系統(tǒng)初始壓力測量、體積測量、主加注過程、加注過程中檢漏等組成。氫壓機撬裝加氫設備標準加注過程參見附錄E。不應采用定金額、定質量加氫方式。預冷帶預冷的撬裝加氫設備，加注速率應根據(jù)氫氣的預冷響應時間、輸送氫氣的溫度與設定的溫度之間的誤差以及預冷溫度是否滿足預期等情況進行調節(jié)，以保證加注結束時，儲氫氣瓶內(nèi)不超溫。體積測試撬裝加氫設備初始泄漏檢測、儲氫氣瓶體積測量等過程中，充入儲氫氣瓶的氫氣質量不應超過300g，且此部分氫氣應計入加注質量中。氫壓機撬裝加氫設備測得儲氫氣瓶體積誤差應在±15%范圍內(nèi)。流量循環(huán)撬裝加氫設備不應通過反復啟動和停止加注的循環(huán)方式來控制氫氣流動。撬裝加氫設備在主加注期間(含泄漏檢查、氫源切換等操作)將氣體流量減小到低于最大流量10%的情況不應超過5次。加氫軟管加氫槍、加氫軟管與撬裝加氫設備應可靠連接并導電良好，加氫軟管的導靜電性能應符合GB/T10543規(guī)定的要求。拉斷閥拉斷閥性能要求加氫軟管上應設置拉斷閥，拉斷閥應符合下列要求：拉斷閥的分離拉力為220N～1000N；拉斷閥在外力作用下分開后，兩端應自行封閉。拉斷閥安裝要求拉斷閥的安裝應符合下列要求：拉斷閥的功能不受撬裝加氫設備的形狀和特征所影響；當沿軸線方向拉動加氫軟管時，松開該軟管不應損壞撬裝加氫設備機柜、加氫軟管部件、排氣軟管部件(如有)、加氫槍或撬裝加氫設備軟管部件中的其他連接器。加氫槍加氫槍應符合GB/T34425規(guī)定的要求。安全性要求壓力超限撬裝加氫設備啟動時，初始壓力值應不小于2.0MPa或公稱工作壓力。環(huán)境溫度超限撬裝加氫設備正常啟動環(huán)境溫度范圍：大于-40℃或小于50℃；超出范圍時，撬裝加氫設備應在3s內(nèi)停止加氫。氫氣預冷溫度超限撬裝加氫設備啟動時，氫氣溫度傳感器采集到的氫氣溫度(冷卻后)應不低于一40℃，否則，撬裝加氫設備不應開始加氫；如果加氫，撬裝加氫設備應在3s內(nèi)停止加氫。超壓停機撬裝加氫設備在加注時，儲氫氣瓶的壓力應小于或等于公稱工作壓力的1.25倍；當儲氫氣瓶壓力超過工程壓力的1.25倍時，撬裝加氫設備應在3s內(nèi)停止加氫。最大加氫流量停機撬裝加氫設備的最大氫氣流量應不大于7.2kg/min，并應與所使用加氫槍規(guī)定的最大流量匹配，當測得的氫氣最大流量連續(xù)超過規(guī)定值3s時，應在3s內(nèi)停止加氫。泄漏停機加注過程中，當加注程序判定加氫槍與載具儲氫系統(tǒng)連接總成出現(xiàn)泄漏狀況時，撬裝加氫設備應自動報警，并在3s內(nèi)停機。氫氣超溫或通信故障撬裝加氫設備應具有通信功能，當發(fā)生氫氣超溫情況時，應能自動停止加氫；如撬裝加氫設備與氫能車輛的通信中斷，應立即停止加氫或者在保證安全的條件下切換為非通信加氫。緊急停機在出現(xiàn)緊急情況按下緊急停機按鈕時，撬裝加氫設備應能關閉閥門，在3s內(nèi)停止加氫，并向控制系統(tǒng)發(fā)出停機信號。氫氣濃度超限撬裝加氫設備內(nèi)部氫氣易積聚處應設置氫氣檢測報警裝置。當氫氣在空氣中含量達0.4%(體積分數(shù))時，應向加氫站內(nèi)控制系統(tǒng)發(fā)出報警信號；當氫氣在空氣中含量達1.6%(體積分數(shù))時，應向加氫站內(nèi)控制系統(tǒng)發(fā)出停機信號，并自動關閉閥門停止加氫。電氣安全性能撬裝加氫設備的對地泄漏電流、抗電強度等應符合GB/T19237規(guī)定的要求。靜電撬裝加氫設備應設置人體靜電導釋裝置，并良好接地，接地電阻應不大于10Ω，可安裝于撬裝加氫設備旁易于接近的位置。加氫槍互鎖單通道多槍撬裝加氫設備的加氫槍之間應設置相互連鎖裝置，即同一時間只能用一把加氫槍進行加氫操作。加注軟管破裂安全撬裝加氫設備在正常加注過程中，如果加注軟管破裂或者加注軟管壓力快速下降，撬裝加氫設備應在3s內(nèi)停止加氫?？刂葡到y(tǒng)協(xié)同當安全控制系統(tǒng)發(fā)出終止加氫信號時，撬裝加氫設備應能立即停止加注。多通道氫壓機撬裝加氫設備安全當一個通道故障時，其他通道應能夠獨立工作。換熱器用于撬裝加氫設備氫氣預冷的換熱器，其在氫氣條件下的疲勞壽命應不低于102000次。換熱器的換熱量應與撬裝加氫設備的預冷要求匹配。水冷式氣體壓縮機等所需的冷卻水系統(tǒng)，應符合下列要求：供水壓力宜0.15MPa～0.40MPa，水質及排水溫度應符合GB50029的有關規(guī)定；冷卻水宜采用閉式循環(huán)水系統(tǒng)；應裝設斷水保護裝置。加氫設備的生產(chǎn)給水管道，宜與消防給水管道合并設置。防雷及接地防雷撬裝加氫設備的防雷，按GB50057建筑物防雷設計規(guī)范、GB50058爆炸和火災危險環(huán)境電力裝置設計規(guī)范的要求設置防雷、接地設施。防雷接地的接地點不應少于2處。撬裝加氫設備的防雷分類不應低于第二類防雷建筑,其防雷設施應防直擊雷、防雷電感應和防雷電波侵入。防直擊雷的防雷接閃器應使被保護的撬裝加氫設備處于其保護范圍內(nèi)。加氫站內(nèi)的設備、管道、構架、電纜金屬外皮、鋼屋架、鐵窗和凸出屋面的放空管、風管等，應接到防雷電感應接地裝置上。接地撬裝加氫設備的電氣設備接地、防雷接地、防靜電接地及信息系統(tǒng)接地，宜共用接地裝置，其接地電阻應采用各種接地要求的最小值，并不得大于10Ω。撬裝加氫設備需防直擊雷時，應采用避雷帶(網(wǎng))保護。撬裝加氫設備的信息系統(tǒng)，應采用鎧裝電纜或導線穿鋼管配線。配線電纜金屬外皮兩端、保護鋼管兩端均應接地。撬裝加氫設備設有電子信息系統(tǒng)時，防雷防護措施按GB50343建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術規(guī)范的有關規(guī)定設置。進入撬裝加氫設備的電線電纜、通信線纜應設置相應的浪涌保護措施。撬裝加氫設備內(nèi)設備金屬外殼、金屬管道、金屬線槽、建筑物金屬結構、金屬構件等應進行等電位聯(lián)結并接地。各種接地系統(tǒng)，每個連接部位之間的電阻值不應大于0.1Ω。防靜電撬裝加氫設備中可能產(chǎn)生和積聚靜電而造成靜電危險的設備、管道、作業(yè)工具，均應采取防靜電措施。撬裝加氫設備停泊區(qū)應設置防靜電金屬接地板，接地板材質應與設備管道的金屬外殼相近。接地板截面寬不宜小于50mm，高不宜小于10mm，接地板最小有效長度宜為60mm。靜電接地宜與其他接地共用接地體。當采用專用靜電接地體時，撬裝加氫設備接地電阻不得大于10Ω。撬裝加氫設備管道上的法蘭連接處應采用金屬線跨接，跨接電阻應小于0.03Ω。靜電接地干線可與其他接地共用，必要時可設置專用接地干線。其他安全要求撬裝加氫設備應具備完善的安全警示標記，包括醒目的警告詞、標志、圖標等，配有有效的聲光響應及安全信息提示系統(tǒng)，向過往車輛和行人顯示危險提示信息，預防安全事故的發(fā)生。

（資料性）

撬裝加氫設備典型系統(tǒng)撬裝加氫設備典型系統(tǒng)見圖A.1。撬裝加氫設備典型系統(tǒng)

（資料性）

氫氣密度計算方法符號下列符號適用于本附錄。M——氫分子摩爾質量，單位為克每摩爾(g/mol)；P——氫氣壓力，單位為兆帕(MPa)；R——氣體常數(shù)；T——氫氣溫度，單位為開爾文(K)；Z——氫氣壓縮因子；P——氫氣密度，單位為