《撬裝加氫設備 設計規(guī)范》編制說明

一、任務來源根據(jù)《中國氫能產(chǎn)業(yè)基礎設施發(fā)展藍皮書》規(guī)劃，力爭到2030年實現(xiàn)加氫站數(shù)量1000座，燃料電池車200萬輛。撬裝加氫站的投運隨著氫能產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，對應標準的缺位和缺失，必將影響和制約撬裝加氫設備的推廣應用，該團體標準的制定將彌補標準短缺，為地方標準乃至國家標準提供重要依據(jù)。經(jīng)標準起草組及專家組多次調(diào)研論證，根據(jù)《團體標準管理規(guī)定》《中國中小企業(yè)協(xié)會團體標準管理辦法（試行）》有關(guān)規(guī)定，特立項本標準。標準項目計劃編號為T/CASMESXXX—2024。二、起草單位本標準由中國中小企業(yè)協(xié)會提出并歸口。本標準由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(shù)有限公司，濟寧隆泰能源設備有限公司，天津佰焰科技股份有限公司，陜西氫能科創(chuàng)有限公司，福波杰恩氫壓縮機技術(shù)（北京）有限公司，安潔防爆科技有限公司，新鄉(xiāng)市玖鼎機械有限公司，廣州高新區(qū)能源技術(shù)研究院有限公司、華興中科標準技術(shù)（北京）有限公司參與起草。三、標準的編制原則標準起草小組在編制標準過程中，以國家、行業(yè)現(xiàn)有的標準為制訂基礎，結(jié)合我國目前加氫設備的發(fā)展現(xiàn)狀，按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定及相關(guān)要求編制。四、標準編制過程2023年11月21日，中國中小企業(yè)協(xié)會正式批準《撬裝加氫設備設計規(guī)范》立項。五、標準主要內(nèi)容1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?！鹘M成設備均可移動或搬運?！O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(jié)構(gòu)緊湊，方便人員日常運行維修養(yǎng)護?！搜b加氫設備輸送的介質(zhì)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)配套設施均應地滿足該區(qū)域的防爆要求?！搜b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2技術(shù)要求2.1基本要求2.1.1加氫組件加氫組件主要由加氫槍、氫流量計、調(diào)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、更可控地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：a)加氫槍提槍自檢功能；b)加氫管路泄漏自檢功能；c)可以根據(jù)需要，加氫槍配置紅外通信功能；d)氫氣預冷卻功能；e)氫氣壓力、溫升、流量控制功能；f)停機自動放散功能；g)具有獨立安全模塊，獨立安全檢測及切斷功能；h)具有拉絲保護緊急切斷功能。2.1.2電氣設備撬裝加氫設備電氣設備的設計、制造與檢驗應符合GB/T3836（所有部分）規(guī)定的要求，并應取得整機防爆合格證。2.1.3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2.1.4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)。2.1.5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(zhì)，并應符合GB50516和GB50156的有關(guān)規(guī)定。2.1.6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。2.1.7流量調(diào)節(jié)撬裝加氫設備應具備流量調(diào)節(jié)功能，可采用調(diào)壓閥、流量調(diào)節(jié)閥、孔板、針閥等進行調(diào)節(jié)。2.1.8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2.1.9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。2.1.10卸壓功能——撬裝加氫裝置應設置集中放空管?！搜b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。2.1.11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。2.1.12保護撬裝加氫設備應設置鎖定裝置，防止有人未經(jīng)授權(quán)操作撬裝加氫設備。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。2.2外觀與結(jié)構(gòu)撬裝加氫設備的外觀和結(jié)構(gòu)應符合下列要求。a)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；b)整機內(nèi)零件與零件之間的同形狀結(jié)合面的邊緣、側(cè)板及頂蓋之間的結(jié)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；c)各滑動、轉(zhuǎn)動部件運動應輕便、靈活、平穩(wěn)，無阻滯現(xiàn)象；d)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(jié)構(gòu)，并有防脫拔措施；e)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；f)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；g)所有需要例行檢查和維護的零部件，都應便于維修和更換；h)撬裝加氫設備應配置入口手動截止閥和泄放手發(fā)動截止閥；i)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;j)機柜應采取措施防止在下陷或凹陷處積水；k)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(diào)試的開口，開口應需要鑰匙或?qū)Ｓ霉ぞ卟拍艽蜷_；l)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(zhì)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)；m)撬裝加氫設備外殼宜按照集裝箱標準設計。2.3功能及性能要求2.3.1計量性能2.3.1.1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%。2.3.1.2計量單位b）金額：元；c）單價：元/kg。2.3.1.3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：a)單次計數(shù)范圍：0.00kg～999.99kg或0.00元～9999.99元；b)累計計數(shù)范圍：整數(shù)位8位，小數(shù)位2位；c)單價顯示范圍：0.01元/kg~999.99元/kg。2.3.2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2.3.3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。2.3.4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。2.3.5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%。注：當壓力為0.1MPa~100MPa、溫度為220K～500K時，氫氣密度計算參照附錄B。2.3.6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。2.3.7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(guān)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。2.3.8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：a)環(huán)境溫度：-40℃~50℃;b)相對濕度：20%～95%；c)環(huán)境大氣壓：80kPa～l10kPa。2.3.9加注結(jié)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(jié)束時，儲氫氣瓶狀態(tài)應符合下列要求：a)儲氫氣瓶內(nèi)的氫氣溫度不應超過85℃;b)加注率（SOC)宜滿足95%≤SOC≤100%；c)儲氫氣瓶內(nèi)壓力不應超過公稱工作壓力的1.25倍。2.3.10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(jié)束時儲氫氣瓶狀態(tài)符合5.3.9中的有關(guān)規(guī)定，并符合相應的加注技術(shù)要求。2.3.11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)。2.3.12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(zhì)量加氫方式。2.3.13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(diào)節(jié)，以保證加注結(jié)束時，儲氫氣瓶內(nèi)不超溫。2.3.14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(zhì)量不應超過300g，且此部分氫氣應計入加注質(zhì)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)。2.3.15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。2.3.16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。2.3.17拉斷閥2.3.17.1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：a)拉斷閥的分離拉力為220N～1000N；b)拉斷閥在外力作用下分開后，兩端應自行封閉。2.3.17.2拉斷閥安裝要求拉斷閥的安裝應符合下列要求：a)拉斷閥的功能不受撬裝加氫設備的形狀和特征所影響；b)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。2.3.18加氫槍加氫槍應符合GB/T34425規(guī)定的要求。2.4安全性要求2.4.1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2.4.2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。2.4.3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。2.4.4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。2.4.5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。2.4.6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。2.4.7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。2.4.8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(guān)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。2.4.9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(guān)閉閥門停止加氫。2.4.10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。2.4.11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。2.4.12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支加氫槍進行加氫操作。2.4.13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。2.4.14控制系統(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。2.4.15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。2.4.16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。2.4.17加氫設備的生產(chǎn)給水管道，宜與消防給水管道合并設置。2.4.18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：a)供水壓力宜0.15MPa～0.40MPa，水質(zhì)及排水溫度應符合GB50029的有關(guān)規(guī)定；b)冷卻水宜采用閉式循環(huán)水系統(tǒng)；c)應裝設斷水保護裝置。3防雷及接地3.1.1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。3.1.2防雷接地的接地點不應少于2處。3.1.3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(gòu)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。3.2接地3.2.1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3.2.2撬裝加氫設備需防直擊雷時，應采用避雷帶（網(wǎng)）保護。3.2.3撬裝加氫設備的信息系統(tǒng)，應采用鎧裝電纜或?qū)Ь€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。3.2.4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(shù)規(guī)范的有關(guān)規(guī)定設置。3.2.5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。3.2.6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(jié)構(gòu)、金屬構(gòu)件等應進行等電位聯(lián)接并接地。3.2.7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。3.3.1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。3.3.2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(zhì)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。3.3.3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。3.3.4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3.3.5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。4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。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B.1符號下列符號適用于本附錄。M——氫分子摩爾質(zhì)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，單位為千克每立方米（kg/m3)；