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车载供氢系统是氢燃料电池电动汽车(FCEV)的核心组成部分之一,其主要包含加氢模块、调压模块和储氢模块。这些模块协同工作,确保安全、高效地存储和供应氢气给燃料电池堆进行电能转化。针对氢气泄漏问题,对整个供氢系统需要进行严格的泄漏检测至关重要。下面详细说明各个模块的功能以及如何进行泄漏检测:
一、加氢模块
功能:负责从外部加氢站接收高压氢气,通过加氢口、加氢枪等设备将氢气注入到车载储氢系统中。加氢过程通常涉及快速连接器、电磁阀、温度和压力传感器等设备,确保加注过程的安全与精准。
泄漏检测:加氢模块在设计和制造阶段应遵循严格的标准,进行静态和动态泄漏测试。静态测试包括对所有连接件、阀门、密封面等进行氦检漏或其它无损检测方法,确保在非工作状态下无明显泄漏。动态测试则模拟实际加氢过程,检查在加注压力下整个系统是否有泄漏。此外,加氢接口处通常配备防爆泄压装置和自动关闭功能,一旦检测到过压或泄漏,能迅速切断氢气供应。
二、调压模块
功能:调压模块(如组合阀)负责将储氢瓶中的高压氢气减压至燃料电池堆所需的合适工作压力,同时保持稳定的氢气输出流量。它通常包含压力调节阀、安全阀、过流保护装置等组件,确保燃料电池在各种工况下都能获得稳定且安全的氢气供应。
泄漏检测:调压模块同样需要经过严格的出厂前泄漏测试,包括对阀体、接头、密封件等进行氦检漏或其它无损检测。此外,定期的维护检查中,技术人员会使用专用泄漏检测设备(如氢气探测仪、超声波泄漏探测器等)对调压模块进行现场检测,确保在运行状态下没有微小泄漏。
三、储氢模块
功能:储氢模块主要由高压复合材料气瓶、瓶阀、瓶尾TRD(热熔栓)、气瓶支架及连接管路组成,用于在高压下储存大量的氢气。气瓶采用高强度、轻质的复合材料制造,能够承受高达70MPa的压力,同时具备良好的耐疲劳性和耐腐蚀性。
泄漏检测:
•出厂检测:气瓶在制造完成后,需通过一系列严格的质量检验,包括压力循环试验、爆破试验、泄漏试验等。其中,泄漏试验通常采用氦气或氢气作为示踪气体,通过检测泄漏率是否低于规定限值来确认气瓶的整体密封性能。
•安装后检测:气瓶安装到车辆上后,还需进行整体系统的泄漏检测。这包括对气瓶与管路连接处、瓶阀、TRD等关键部位进行细致的泄漏检查。车辆需配备车载氢气泄漏检测系统,通过车载氢气浓度传感器能够在车辆运行期间持续监测氢气浓度,一旦检测到异常升高,立即触发警报并采取相应措施。
•定期维护:按照厂家推荐的维护周期,应对储氢模块进行定期的泄漏检测和安全检查。这包括目视检查外部损伤、腐蚀情况,使用专业设备检测气密性,以及验证安全装置(如热熔栓、安全阀)的工作状态。
总的来说,供氢系统的泄漏检测贯穿于设计、制造、安装、使用和维护全生命周期,通过多层防护和定期检测,最大限度地降低氢气泄漏风险,确保车辆性能稳定和用户安全。现代FCEV的供氢系统设计和制造标准极其严格,符合国际和各国相应的安全法规要求,旨在提供一个高度可靠且安全的车载氢能源系统。
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