穩(wěn)態(tài)氫氣消耗量檢測系統(tǒng)及檢測方法

1.一種穩(wěn)態(tài)氫氣消耗量檢測系統(tǒng)，其特征在于，在高壓氣瓶(1)的瓶閥(9)連接的主管路上依次安裝有瓶口電磁閥(10)、卡套式接頭(11)、可拆卸管路旋擰閥(12)、干路電磁閥(13)，干路手動閥(14)，第一級減壓閥(15)、安全閥(16)、第二級減壓閥(17)、流量控制器(18)和阻火器(19)：
在可拆卸管路旋擰閥(12)和干路電磁閥(13)之間的主管路兩側(cè)安裝有吹掃用氫氣瓶(21)和吹掃用氮氣瓶(20)的兩個支路管路；干路電磁閥(13)和干路手動閥(14)之間的主管路一側(cè)安裝有依次連接的單向閥(22)、加注管路手動閥(23)和加注接口(24)的一個支路管路；
高壓氣瓶(1)的瓶閥(9)上集成有瓶閥壓力傳感器(6)、瓶閥溫度傳感器(8)和瓶閥泄壓閥(7)；
高壓氣瓶(1)的尾堵(4)集成有尾堵壓力傳感器(3)、尾堵溫度傳感器(2)和尾堵泄壓閥(5)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種穩(wěn)態(tài)氫氣消耗量檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述尾堵(4)上的尾堵壓力傳感器(3)和尾堵溫度傳感器(2)的傳感器探頭伸入高壓氣瓶(1)瓶內(nèi)，直接接觸氣體進行測量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種穩(wěn)態(tài)氫氣消耗量檢測系統(tǒng)，其特征在于，卡套式接頭(11)從主管路上拆開，將高壓氣瓶(1)、瓶口電磁閥(10)和卡套式接頭(11)組成的稱量區(qū)(100)從主管路上獨立出來，瓶口電磁閥(10)和可拆卸管路旋擰閥(12)分別密封被拆卸開的卡套式接頭(11)左右兩段管路。
4.一種穩(wěn)態(tài)氫氣消耗量檢測方法，其特征在于，所述穩(wěn)態(tài)氫氣消耗量檢測是在下述系統(tǒng)中進行，該系統(tǒng)為在高壓氣瓶(1)的瓶閥(9)連接的主管路上依次安裝有瓶口電磁閥(10)、卡套式接頭(11)、可拆卸管路旋擰閥(12)、干路電磁閥(13)，干路手動閥(14)，第一級減壓閥(15)、安全閥(16)、第二級減壓閥(17)、流量控制器(18)和阻火器(19)：
在可拆卸管路旋擰閥(12)和干路電磁閥(13)之間的主管路兩側(cè)安裝有吹掃用氫氣瓶(21)和吹掃用氮氣瓶(20)的兩個支路管路；干路電磁閥(13)和干路手動閥(14)之間的主管路一側(cè)安裝有依次連接的單向閥(22)、加注管路手動閥(23)和加注接口(24)的一個支路管路；
高壓氣瓶(1)的瓶閥(9)上集成有瓶閥壓力傳感器(6)、瓶閥溫度傳感器(8)和瓶閥泄壓閥(7)；
高壓氣瓶(1)的尾堵(4)集成有尾堵壓力傳感器(3)、尾堵溫度傳感器(2)和尾堵泄壓閥(5)；具體檢測包括如下步驟：
步驟一.將裝有氫氣的高壓氣瓶(1)和瓶口電磁閥(10)組成的稱量區(qū)(100)放置在電子天平上稱重，記錄下此時稱量區(qū)(100)的重量；
步驟二.通過卡套式接頭(11)將稱量區(qū)(100)的管路與主管路連接，管路中各電磁閥均為常閉狀態(tài)；
步驟三.將管路系統(tǒng)通電后，開始實時采集高壓氣瓶(1)的瓶閥(9)和尾堵(4)兩處壓力傳感器和溫度傳感器的壓力和溫度值，打開瓶口電磁閥(10)、可拆卸管路旋擰閥(12)、干路電磁閥(13)和干路手動閥(14)后，開啟吹掃用氫氣瓶(21)，將第一級減壓閥(15)后的壓力調(diào)節(jié)至20-25bar、將第二級減壓閥(17)后的壓力調(diào)節(jié)至2-5bar，流量控制器(18)的流量值設(shè)定為50-100NL/min，吹掃該管路30-60秒后，關(guān)閉吹掃用氫氣瓶；
步驟四.將流量控制器(18)的流量值設(shè)定為工況值，開啟高壓氣瓶(1)，放氣至瓶內(nèi)壓力降低1-2MPa后關(guān)閉，靜置不少于20分鐘后，系統(tǒng)斷電，并旋緊可拆卸管路旋擰閥(12)，將稱量區(qū)(100)從卡套式接頭(11)處拆下，放置在電子天平上稱重；待電子天平讀數(shù)穩(wěn)定后，將精度為M4的砝碼從大至小逐個放置在電子天平上，直至電子天平讀數(shù)與步驟一中讀數(shù)一致，記錄下此時的砝碼總重量，即可得出一組氫氣的消耗量；
將在高壓氣瓶(1)的瓶閥(9)和尾堵(4)兩處測量點實時采集的壓力和溫度值繪制成曲線，并分別將放氣前后壓力和溫度的穩(wěn)定值代入公式：
和
得到溫度壓力法計算的瓶口和瓶尾氫氣消耗質(zhì)量；
其中式(1)適用于溫度范圍為200-400開爾文、壓力在45兆帕下的氫氣；z-壓縮因子；
p-氫氣壓力，兆帕；T-氫氣溫度，開爾文；
常數(shù)Vij和nij的值如下表所示：
式(2)中，
M-氫氣的摩爾質(zhì)量，0.002016千克/摩爾；
R-氣體常數(shù)，8.314472焦耳/(摩爾·開爾文)；
V-高壓氣瓶1atm，15℃時總的水容積，立方米；
P1-放氣前氫氣壓力，帕；P2-放氣后氫氣壓力，帕；
T1-放氣前氫氣溫度，開爾文；T2-放氣后氫氣溫度，開爾文；
Δm-溫度壓力法計算的氫氣的消耗質(zhì)量；千克；
步驟五.不將稱量區(qū)(100)裝入主管路，將管路系統(tǒng)通電，打開吹掃用氮氣瓶(20)，將第一級減壓閥(15)后的壓力調(diào)節(jié)至20～25bar，將第二級減壓閥(17)后的壓力調(diào)節(jié)至2～
5bar，流量控制器(18)的流量值設(shè)定為30～100NL/min，放氣30～60秒后，關(guān)閉吹掃用氮氣瓶(20)，并旋緊干路手動閥(14)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種穩(wěn)態(tài)氫氣消耗量檢測方法，其特征在于，重復(fù)所述步驟四的過程，得出多組測量值后，再進行所述步驟五對管路進行氮氣吹掃。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種穩(wěn)態(tài)氫氣消耗量檢測方法，其特征在于，所述步驟四中放氣后氫氣壓力和溫度的穩(wěn)定值為放氣結(jié)束4-7分鐘內(nèi)實時采集的壓力和溫度值的平均值。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種穩(wěn)態(tài)氫氣消耗量檢測方法，其特征在于，當高壓氣瓶(1)中氫氣不足時，旋緊干路手動閥(14)，打開瓶口電磁閥(10)、可拆卸管路旋擰閥(12)和干路電磁閥(13)，從加注接口(24)端可向高壓氣瓶(1)中加注氫氣。

穩(wěn)態(tài)氫氣消耗量檢測系統(tǒng)及檢測方法\n技術(shù)領(lǐng)域\n[0001] 本發(fā)明屬于氣體檢測技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種穩(wěn)態(tài)氫氣消耗量檢測系統(tǒng)及檢測方法。\n背景技術(shù)\n[0002] 城市燃料電池客車普遍使用的動力源是質(zhì)子交換膜燃料電池，燃料源是氫氣。質(zhì)子交換膜燃料電池是一種能夠?qū)浼把趸瘎┺D(zhuǎn)化成電能及反應(yīng)產(chǎn)物的裝置。氫氣經(jīng)擴散層進入燃料電池的陽極，過濾后的空氣經(jīng)擴散層進入陰極。經(jīng)陽極催化劑的作用，使得氫原子分解成兩個氫質(zhì)子(proton)與兩個電子(electron)，陽極反應(yīng)為：H2→2H++2e，其中質(zhì)子被氧“吸引”到磺酸型質(zhì)子交換膜的另一邊，電子則經(jīng)由外電路形成電流后，到達陰極。在陰極催化劑的作用下，氫質(zhì)子、氧及電子，發(fā)生反應(yīng)形成水分子，因此水可說是燃料電池唯一的排放物，陰極反應(yīng)為：1/2O2+2H++2e→H2O。\n[0003] 用氫氣壓縮機把氫氣壓縮灌入到車上攜帶的壓力容器組中，是目前最簡單和最常用的車載純氫儲存方法。世界已有的燃料電池大客車示范項目中，采用這種車載儲氫方法的就占了大多數(shù)。耐高壓的儲氫壓力容器及材料是這種方法的關(guān)鍵。對于最高可達35兆帕的高壓氫氣，多采用鋁內(nèi)膽，外層用碳纖維完全纏繞的氣瓶儲存。\n[0004] 反應(yīng)氣體輸入速度、壓力、濕度、溫度等外部參數(shù)對電池性能均有影響，所以從氣瓶到燃料電池的氫氣輸送過程，不僅要使高壓氫氣減壓至燃料電池進口最佳壓力范圍(一般燃料電池氫氣運行相對壓力范圍在0.1至0.5Mpa之間)，還要對氫氣的濕度，溫度和流量依據(jù)不同工況進行控制。對于250Kw的燃料電池的全功率輸出，需要的氫氣流量接近2個標準立方米/分，輸出100Kw時，大約需要1個標準立方米/分的氫氣流量，怠速時維持燃料電池所需的最小流量約為0.08個標準立方米/分。\n[0005] 國際上車輛油耗普遍采用實驗室內(nèi)工況法油耗來表示，它是根據(jù)工況法排放試驗結(jié)果，采用碳平衡法計算而來的。其與油耗儀得到的消耗量數(shù)值誤差在2％左右，而油耗試驗方法中一般都規(guī)定油耗儀測量精度為±2％。這是針對傳統(tǒng)汽油機和柴油機而言。而由于氫氣在輸送過程中要經(jīng)過加濕，電極反應(yīng)時的泄漏，生成物水的自然蒸發(fā)等因素均導(dǎo)致不能用元素守恒的方法來計算燃料消耗量。SAE J2572(2006)中明確規(guī)定了底盤測功機上所做的試驗在一個測試循環(huán)中測量消耗的氫氣質(zhì)量的總精度達到±1.0％RD。目前燃料電池車上多用流量計和管路上安裝的溫度壓力傳感器進行氫氣消耗量的計算。對于流量計測量，由于氫氣流量變化范圍大，流動過程中的溫度變化范圍也較大，使得不同種類流量計測量的精度也不一樣。對于使用溫度壓力傳感器測量，由于管路上的溫度壓力并不能代表瓶內(nèi)的初末平衡狀態(tài)時的溫度壓力，狀態(tài)方程的選取計算以及沒有一個統(tǒng)一的操作規(guī)程，使得這種方法存在誤差。\n[0006] SAE J2572(2006)中明確規(guī)定了三種氫氣消耗量的檢測方法：(1)以燃料罐的體積，內(nèi)部氣體的壓力和溫度為基礎(chǔ)的凈質(zhì)量變化，簡稱溫度壓力法；(2)以天平稱量氣瓶前后重量為基礎(chǔ)的凈質(zhì)量變化，簡稱稱重法；(3)以質(zhì)量流量計為基礎(chǔ)累積積分質(zhì)量，簡稱流量計法。前兩種方法是根據(jù)高壓儲氫容器的壓力和溫度，或者質(zhì)量在試驗前后的狀態(tài)變化來計算出燃料消耗量的，只能進行底盤測功機或道路試驗時穩(wěn)態(tài)燃料消耗量的測量。瞬態(tài)測量只能依賴最后流量計的方法。在此基礎(chǔ)上進行的系列研究表明三種方法在滿足一定條件的前提下均能夠使氫氣消耗量的測量精度滿足±1.0％RD的要求?，F(xiàn)有的檢測方法方案有兩種，一種是在標準法規(guī)中規(guī)定的工況試驗下直接將三種方案之間相互對比，一種是設(shè)置能夠產(chǎn)生讀數(shù)精度在±1％的流量音速噴嘴作為評價基準，以此基準來進行三種方法的精度對比。圖1為后一種方案進行的重量法、溫度壓力法和重量法的檢測裝置原理圖。此方案的關(guān)鍵是調(diào)節(jié)音速噴嘴上游和下游壓力比在2∶1以上，喉部氣體流速達到音速狀態(tài)。\n此時通過控制上游壓力可以任意控制流量。利用氣瓶表面貼上的溫度應(yīng)變片及高壓氣瓶出口處的壓力傳感器得到溫度壓力法的數(shù)據(jù)。氣瓶與軟管連接直接放置在具有防振架和防風(fēng)裝置的電子天平上，在試驗前后稱重可以得到重量法的數(shù)據(jù)。利用管路中安裝的流量計可以得到流量計法的數(shù)據(jù)。最后根據(jù)音速噴嘴得到的標準流量可以計算出各方法以此標準流量為基準的精度，稱重法和溫度壓力法的數(shù)據(jù)精度在±1.0％RD內(nèi)，但是不論科氏質(zhì)量流量計還是熱式質(zhì)量流量計，都不能準確，響應(yīng)快速并且大范圍的測量流量。\n[0007] 現(xiàn)有氫氣消耗量檢測方法方案有以下技術(shù)缺陷：\n[0008] 對于第一種檢測方法方案，將三種方法之間相互對比，并沒有一個基準，這樣的相對精度是沒有說服力的。\n[0009] 對于第二種檢測方法方案，音速噴嘴的流量控制要依靠上游和下游減壓閥穩(wěn)定壓力，還要用上游減壓閥調(diào)節(jié)壓力，這對減壓閥的要求很苛刻，并且也沒有提出相應(yīng)的減壓閥技術(shù)數(shù)據(jù)要求，容易造成測量的二次誤差。溫度壓力法中，溫度應(yīng)變片僅僅是貼在高壓氣瓶外部，然后通過系列試驗及流體數(shù)值仿真確定最能代表瓶內(nèi)溫度的那一表面區(qū)域。對于不同材料和結(jié)構(gòu)的氣瓶，并沒有試驗?zāi)茏C明這個區(qū)域的確定是不是都是一樣的，證明過程也相當繁瑣。壓力傳感器設(shè)置在管路上，由于管路及瓶閥等部件的壓損，也會給壓力傳感器的測量帶來誤差。重量法測量時，與氣瓶相連的那一段管路會產(chǎn)生應(yīng)力，對于高精度電子天平，這樣的力很容易造成附加讀數(shù)，導(dǎo)致測量不準。\n發(fā)明內(nèi)容\n[0010] 本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，特別提出一種穩(wěn)態(tài)氫氣消耗量檢測系統(tǒng)及檢測方法。\n[0011] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下：\n[0012] 一種穩(wěn)態(tài)氫氣消耗量檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)中在高壓氣瓶1的瓶閥9連接的主管路上依次安裝有瓶口電磁閥10、卡套式接頭11、可拆卸管路旋擰閥12、干路電磁閥13、干路手動閥14、第一級減壓閥15、安全閥16、第二級減壓閥17、流量控制器18和阻火器19。\n[0013] 其中，可拆卸管路旋擰閥12和干路電磁閥13之間的主管路兩側(cè)安裝有吹掃用氫氣瓶21和吹掃用氮氣瓶20的兩個支路管路；干路電磁閥13和干路手動閥14之間的主管路一側(cè)安裝有依次連接的單向閥22、加注管路手動閥23和加注接口24的一個支路管路。\n[0014] 高壓氣瓶1的瓶閥9上集成有瓶閥壓力傳感器6、瓶閥溫度傳感器8、瓶閥泄壓閥\n7。\n[0015] 高壓氣瓶1的尾堵4集成有尾堵壓力傳感器3、尾堵溫度傳感器2、尾堵泄壓閥5，其中壓力傳感器3和溫度傳感器2的傳感器探頭伸入瓶內(nèi)，直接接觸氣體進行測量。\n[0016] 所述卡套式接頭11從主管路上拆開，可將由高壓氣瓶1、瓶口電磁閥10和卡套式接頭11組成的稱量區(qū)100從主管道上獨立出來，電磁閥10和可拆卸管路旋擰閥12分別密封被拆卸開的卡套式接頭11左右兩段管路。\n[0017] 所述高壓氣瓶1的瓶閥9和尾堵4的溫度傳感器精度為0.5％FS，壓力傳感器精度為0.01％FS，高壓氣瓶1及第一級減壓閥15前的管路承受的最大壓力為35兆帕，管路的最大設(shè)計流量為2500NLpmin。\n[0018] 一種穩(wěn)態(tài)氫氣消耗量檢測方法，該方法包括如下步驟：\n[0019] 步驟一、將裝有氫氣的高壓氣瓶1和瓶口電磁閥10組成的稱量區(qū)100放置在電子天平上稱重，記錄此時稱量區(qū)100的重量；\n[0020] 步驟二、通過卡套式接頭9將稱量區(qū)100的管路與主管路連接，管路中各電磁閥均為常閉狀態(tài)；\n[0021] 步驟三、將管路系統(tǒng)通電后，打開瓶口電磁閥10、可拆卸管路旋擰閥12、干路電磁閥13和干路手動閥14后，開啟吹掃用氫氣瓶21，將第一級減壓閥15后的壓力調(diào)節(jié)至20～\n25bar，將第二級減壓閥17后的壓力調(diào)節(jié)至2～5bar，流量控制器18的流量值設(shè)定為50～\n100NL/min，吹掃管路30～60秒后，關(guān)閉吹掃用氫氣瓶；\n[0022] 步驟四、將流量控制器18的流量值設(shè)定為工況值，開啟高壓氣瓶1，放氣至瓶內(nèi)壓力降低1～2MPa后關(guān)閉，靜置不少于20分鐘后，系統(tǒng)斷電并旋緊可拆卸管路旋擰閥12，將稱量區(qū)100從卡套式接頭11處拆下，放置在電子天平上稱重；\n[0023] 待天平讀書穩(wěn)定后，將精度為M4的砝碼從大至小逐個放置在電子天平上，直至其讀數(shù)與步驟一中的讀數(shù)一致，記錄下此時的砝碼總重量即可得出一組氫氣的消耗量；\n[0024] 將在高壓氣瓶1的瓶閥9和尾堵4兩處測量點實時采集的壓力和溫度值繪制成曲線，并分別將放氣前后壓力和溫度的穩(wěn)定值代入公式：\n[0025] 和\n[0026] 得到溫度壓力法計算的瓶口和瓶尾氫氣消耗質(zhì)量；\n[0027] 式(1)適用于溫度范圍為200-400開爾文、壓力在45兆帕下的氫氣。其中，[0028] z——壓縮因子\n[0029] P——氫氣壓力，兆帕；\n[0030] T——氫氣溫度，開爾文；\n[0031] 常數(shù)vij和nij的值如下表所示：\n[0032] \n i j vij nij\n 2 1 0.036719 -1.23\n[0033] \n 2 2 -0.039839 -2.22\n 3 1 -0.0014722 -2.68\n 3 2 0.0024083 -3.1\n 4 1 0.65994e-5 -2.7\n 4 2 -0.15469e-4 -4.3\n 5 1 -0.13383e-6 -3.1\n 6 1 0.15608e-8 -4.1\n[0034] 式(2)中，\n[0035] M——氫氣的摩爾質(zhì)量，0.002016千克/摩爾；\n[0036] R——氣體常數(shù)，8.314472焦耳/(摩爾·開爾文)；\n[0037] V——高壓氣瓶1atm，15℃時總的水容積體積，立方米；\n[0038] p1——放氣前氫氣壓力，帕；\n[0039] p2——放氣后氫氣壓力，帕；\n[0040] T1——放氣前氫氣溫度，開爾文；\n[0041] T2——放氣前氫氣溫度，開爾文；\n[0042] Δm——溫度壓力法計算的氫氣消耗質(zhì)量，kg。\n[0043] 步驟五、不將稱量區(qū)100裝入主管路，將其余管路系統(tǒng)通電，打開吹掃用氮氣瓶\n20，將第一級減壓閥15后的壓力調(diào)節(jié)至20～25bar，將第二級減壓閥17后的壓力調(diào)節(jié)至\n2～5bar，流量控制器18的流量值設(shè)定為30～100NL/min，放氣30～60秒后，關(guān)閉吹掃用氮氣瓶20，并旋緊干路手動閥13。\n[0044] 當高壓氣瓶1中氫氣不足時，旋緊主管路手動閥14，打開瓶口電磁閥10、可拆卸管路旋擰閥12和干路電磁閥13，從加注接口24端可向高壓氣瓶1中加注氫氣。\n[0045] 另外，在測量過程中，可重復(fù)所述步驟四的過程，得出多組測量值后，再進行所述步驟五，對管路進行氮氣吹掃。\n[0046] 所述步驟四中放氣后壓力和溫度的穩(wěn)定值為放氣結(jié)束后4～7分鐘內(nèi)實時采集的壓力和溫度值的平均值，此平均值可以代表高壓氣瓶1內(nèi)的氣體達平衡狀態(tài)時的壓力和溫度值。\n[0047] 本發(fā)明有益效果為：將瓶與管路脫離后稱重，設(shè)置氫氣瓶加氮氣瓶吹掃管路以及溫度壓力傳感器設(shè)置于瓶內(nèi)都可以提高測量的精度，設(shè)計加注管路，方便氣體的直接灌注入高壓氣瓶以及利用稱重法和砝碼校正作為基準，都便捷了對穩(wěn)態(tài)氫氣消耗量檢測方法的研究。\n附圖說明\n[0048] 圖1為現(xiàn)有氫氣消耗量檢測方法方案裝置；\n[0049] 圖2為本發(fā)明氫氣消耗量檢測系統(tǒng)示意圖；\n[0050] 其中1為高壓氣瓶，2為尾堵溫度傳感器，3為尾堵壓力傳感器，4為尾堵，5為尾堵泄壓閥，6為瓶閥壓力傳感器，7為瓶閥泄壓閥，8為瓶閥溫度傳感器，9為瓶閥，10為瓶口電磁閥，11為卡套式接頭，12為可拆卸管路旋擰閥，13為干路電磁閥，14為干路手動閥，15為第一級減壓閥，16為安全閥，17為第二級減壓閥，18為流量控制器，19為阻火器，20為吹掃用氮氣瓶，21為吹掃用氫氣瓶，22為單向閥，23為加注管路手動閥，24為加注接口，25為音速噴嘴，26為燃料電池堆，27為電子天平，100為稱量區(qū)。\n[0051] 圖3為本發(fā)明瓶內(nèi)壓力曲線圖；\n[0052] 圖4為本發(fā)明溫度曲線圖；\n[0053] 其中虛線為尾堵處的溫度傳感器測量的實時溫度曲線，實線為瓶閥處的溫度傳感器測量的實時溫度曲線。\n具體實施方式\n[0054] 下面通過附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細說明。\n[0055] 實施例1\n[0056] 參照圖2，一種穩(wěn)態(tài)氫氣消耗量檢測系統(tǒng)，與高壓氣瓶1的瓶閥9連接的主管路上依次安裝有瓶口電磁閥10、卡套式接頭11、可拆卸管路旋擰閥12、干路電磁閥13、干路手動閥14、第一級減壓閥15、安全閥16、第二級減壓閥17、流量控制器18和阻火器19；可拆卸管路旋擰閥12和干路電磁閥13之間的主管路兩側(cè)安裝有吹掃用氫氣瓶21和吹掃用氮氣瓶20的兩個支路管路；干路電磁閥13和干路手動閥14之間的主管路一側(cè)安裝有依次連接的單向閥22、加注管路手動閥23和加注接口24的一個支路管路。\n[0057] 高壓氣瓶1的瓶閥9上集成有瓶閥壓力傳感器6、瓶閥溫度傳感器8、瓶閥泄壓閥\n7；高壓氣瓶1的尾堵4集成有尾堵壓力傳感器3、尾堵溫度傳感器2、尾堵泄壓閥5。\n[0058] 本發(fā)明實例中，首先將裝有氫氣的高壓氣瓶1和瓶口電磁閥10組成的稱量區(qū)100放置在電子天平上稱重，并記錄此時稱量區(qū)100的質(zhì)量。之后將稱量區(qū)100連接入氫氣消耗量檢測系統(tǒng)，包括旋緊卡套式接頭11及連接高壓氣瓶1上的傳感器電氣連線。將管路系統(tǒng)通電后，人工打開干路手動閥14和可拆卸管路旋擰閥12，并打開瓶口電磁閥10和干路電磁閥13后，開啟吹掃用氫氣瓶21，將第一級減壓閥15后的壓力調(diào)節(jié)至21bar，將第二級減壓閥17后的壓力調(diào)節(jié)至2.5bar，流量計18的流量值設(shè)定為50NL/min，吹掃管路60秒后，關(guān)閉吹掃用氫氣瓶。將流量控制器18的流量值設(shè)定為工況值，開啟高壓氣瓶1，放氣至瓶內(nèi)壓力降低約1MPa后關(guān)閉，等待20分鐘，系統(tǒng)斷電并旋緊可拆卸管路旋擰閥12，將稱量區(qū)100從卡套式接頭11處拆下，并放置在電子天平上稱重并得到砝碼校正后的氫氣消耗質(zhì)量。\n[0059] 參照圖3、圖4在高壓氣瓶1的尾堵4處實時采集的壓力和溫度值繪制成的曲線上取放氣前的一段水平部分，計算溫度和壓力的平均值，得到壓力為p1帕，溫度為T1開；再在所述曲線上放氣結(jié)束段4～7分鐘之間的位置，取一水平段計算溫度和壓力的平均值，得到壓力為p2帕，溫度為T2開，代入式(1)：\n[0060] \n[0061] 計算得到放氣前的z1值和放氣后的z2值。再利用式(2)：\n[0062] \n[0063] 代入數(shù)據(jù)，得到用溫度壓力法計算的尾堵4處氫氣消耗質(zhì)量。相同的方法可以得到用溫度壓力法計算的瓶閥9處氫氣消耗質(zhì)量。\n[0064] 經(jīng)過上述過程，可以得到一組完整的溫度壓力法和稱重法測量的氫氣消耗質(zhì)量。\n以下是多組溫度壓力法和稱重法測量的氫氣消耗質(zhì)量：\n[0065] \n 溫度壓力法 溫度壓力法 砝碼校正質(zhì) 以重量法為基 以重量法為基\n 試驗編 計算質(zhì)量 計算質(zhì)量 量 準的溫度壓力 準的溫度壓力\n 法誤差瓶尾\n 號 瓶口(克) 瓶尾(克) (克) 法誤差瓶口(％) (％)\n 1 77.0 77.1 77.6 -0.77 -0.64\n 2 50.0 48.9 49.3 1.42 -0.81\n 3 92.3 92.7 93.0 -0.75 -0.32\n[0066] 利用瓶尾處測得的溫度壓力值計算得到的氫氣消耗質(zhì)量的誤差小于瓶口處的。\n[0067] 不將稱量區(qū)100裝入主管路，將其余管路系統(tǒng)通電，打開吹掃用氮氣瓶20，將第一級減壓閥15后的壓力調(diào)節(jié)至21bar，將第二級減壓閥17后的壓力調(diào)節(jié)至2.5bar，流量控制器18的流量值設(shè)定為30NL/min，放氣60秒后，關(guān)閉吹掃用氮氣瓶20，并旋緊干路手動閥\n13。\n[0068] 給氣瓶1加注時，首先要旋緊干路手動閥14，打開可拆卸管路旋擰閥12。與氣源連接后，通電，打開瓶口電磁閥10和干路電磁閥13，并打開氣瓶1。準備就緒后打開加注管路手動閥23，即可進行氣體的加注。\n[0069] 實施例2\n[0070] 如圖2，在將裝有氫氣的高壓氣瓶1和瓶口電磁閥10組成的稱量區(qū)100連接入氫氣消耗量檢測系統(tǒng)前，首先利用電子天平對稱量區(qū)100進行三次稱重，分別記錄下電子天平的三次讀數(shù)并取平均值，得到放氣前稱量區(qū)100的質(zhì)量為31183.7克。放氣結(jié)束并等待三十分鐘后，斷電，將稱量區(qū)100從卡套處拆卸，并拔脫稱量區(qū)100上的傳感器電氣連線，再次利用電子天平對其進行稱量，電子天平的示數(shù)為31091.6克，前后的示數(shù)之差為92.1克。\n不將稱量區(qū)100從電子天平上取下，同時往天平托盤上先后放置50克砝碼、20克砝碼、20克砝碼和3克砝碼，此時電子天平讀數(shù)為31183.7克，與放氣前稱量區(qū)100的質(zhì)量一致。記錄下此時所用的砝碼總質(zhì)量93.0克。此質(zhì)量即為砝碼校正后稱重法得到的氫氣消耗質(zhì)量，此質(zhì)量精度好，可信度高，在本發(fā)明中作為溫度壓力法和流量計法精度比較的基準。