[发明专利]一种气压驱动的双向质量法液氢流量标准装置

说明书

本发明公开了一种气压驱动的双向质量法液氢流量标准装置。低温高压氦气源经过预冷系统后，一路连接供应液氢罐，一路通过回收管路连接标准液氢罐。所述供应液氢罐和标准液氢罐均设有氦气扩散器、液氢扩散器和储罐加注口；供应液氢罐通过管路连接气液分离器、被检流量计，再与标准液氢罐相连；所述标准液氢罐放置于高精度称重单元上方。本发明采用高压氦气源驱动液氢流动，可准确调节并提供小流量范围的标准流量，液氢损耗非常小，稳定性高，安全性高；进行逆向质量法气压驱动检定时，可减少附加管容的影响；采用液氢加液枪、快插接口，使标准液氢罐与管路系统快速脱离、独立于高精度称重单元之上，提高了测量效率和精度。

技术领域

本发明属于氢能计量技术领域，具体涉及用于实流检定或校准液氢流量计的一种气压驱动的双向质量法液氢标准流量生成方法及其装置。

背景技术

氢是一种清洁、高效、零碳的能源载体，来源多样，在供热、交通、工业以及发电等领域发挥燃料和原料的作用，同时也是实现电力、热力、液体燃料等各能源品种之间转化的重要媒介。氢能技术可以更经济地实现电能或热能的长周期、大规模存储，解决弃风、弃光、弃水问题，是满足未来生态可再生能源需求的关键方案。

氢能产业链中的氢主要有高压气氢和低温液氢两种状态。液氢的体积能量密度远大于高压气氢，在规模化发展氢能产业的储存、运输方面具有明显优势。因此，液氢未来在民航、海运和城市公共交通运输方面的潜力巨大，是未来氢能大规模产业化的突破口，这也是液氢一开始就作为航空火箭推进剂燃料的主要原因。

在液氢的制备、储运、应用和贸易结算等关键环节，液氢流量测量的准确与否至关重要，直接关系到全产业链的生产安全、顺畅运转和贸易公平。准确可靠的液氢流量计及其流量检定系统是保证液氢流量计量合法性的两大关键要素。目前氢能产业的研究主要集中在制氢、储氢、输氢等氢能装备的产品研制以及燃料电池技术等，而对氢产品性能测试和质量检验等方面的关注较少，缺乏成熟的氢能装备性能检测和试验方法、标准以及基础设施。液氢流量标准装置是检定和校准液氢流量计的核心装备，是液氢流量溯源链上的关键一环。由于液氢是深冷的低密度、低粘度流体，采用常温流体或者液氮等低温替代流体对液氢流量计进行检定时，会存在不可忽略的误差，特别是在小流量范围内。同时，如何确保液氢在流动过程中的状态稳定避免发生气化也是液氢流量标准装置面临的严峻挑战。因此，通过自主创新，建立能够实现液氢实流检定和校准的液氢流量标准装置以支撑氢能产业链的健康快速发展显得尤为必要和迫切。

发明内容

针对深冷液氢流量计实流检定和校准急需生成的液氢标准流量问题，本发明提出了一种气压驱动的双向质量法液氢标准流量生成方法及装置。

为了实现上述目的，实现液氢标准流量的连续发生及可控，本发明气压驱动的双向质量法液氢流量标准装置包括低温高压氦气源、预冷系统、供应液氢罐、标准液氢罐、高精度称重单元、液氢加液枪、被检流量计、回收管路、气液分离器以及管路上设置的精密减压阀、温度计、压力表、安全阀、截止阀、快插接头和声光报警器。

所述低温高压氦气源的出口经过精密减压阀、预冷系统后分两个支路，第一支路连接供应液氢罐，第二支路通过回收管路连接标准液氢罐，所述回收管路上设置有快插接头。

所述供应液氢罐的罐体设有第一氦气扩散器、第一液氢扩散器和第二液氢扩散器，所述标准液氢罐的罐体设有第二氦气扩散器、第三液氢扩散器和第四液氢扩散器，以降低均布速度，避免进出储罐的流动引起罐内过大的压力和液面波动，从而诱发安全隐患。所述第一液氢扩散器通过管路连接气液分离器的进口，气液分离器的出口与被检流量计进口连接，被检流量计出口与标准液氢罐相连，标准液氢罐放置于高精度称重单元上方。

所述供应液氢罐和标准液氢罐上均设有储罐加注口。所述供应液氢罐、标准液氢罐与液氢管路的离合机构采用液氢加液枪配合储罐加注口的形式，液氢加液枪采用手动加液，或通过气动导轨或电机直线导轨、机械臂等进行驱动加液。