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固定式氢储罐测量系统

系统功能和需求描述

高压储氢容器作为氢气储运的核心，其安全问题一直都是阻碍氢能快速发展的关键问题，也是确保氢能相关产业顺利发展的根本。为积极响应国家双碳战略，目前集团重装公司在固定式超高压大容量氢储罐研制方面已取得实质性进展，如何准确获取带压后容器形变量，对于设备的安全保证、后续提升具有重要意义意义。在保证安全可靠的前提下，如何解决储罐膨胀量高精度测量是目前急需解决的关键问题。

储罐示意图

本次项目提出的固定式氢储罐测量系统，根据储罐产品特点及产品空间布置情况，采用定向开发的思路，在实现目标的前提下，尽可能保证其经济性。通过远程控制，以高精度点激光传感技术（进口）作为测量主体，借助伺服滑台机构实现测量主体的位置变化，能够实现氢储罐多点多截面测量。具备远程操作、多位置测量、远程显示、数据存储、数据查询等多种必要功能。

二、总体方案说明

根据双方前期沟通情况，为解决卧室细长型高压储罐高精度膨胀量测量，同时充分考虑使用经济性、便捷性，基于相对坐标原理，本次方案计划采用单侧多点线性移动测量方式。核心采用德国传感器厂家高精度点激光传感器，通过光信号发射接收实现测量信息的获取，实现储罐径向外表面点测量。激光传感器集成安装于伺服滑台装置，通过控制器，可实现激光传感器位置变化控制，从而实现不同点位测量，满足多截面或三截面测量需求。

测量机构总体布置情况如下图所示：

总体布置轴侧图

总体布置侧视图

其中，为保证筒体长度方向不同点测量，伺服滑台设计采用5m大行程设计。滑台安装基座采用桁架式结构，在保证稳定性的同时，尽可能降低整套测量装备重量，日常使用两人或一人即可移动。利用通信技术结合控制系统开发，可实现远程操作、控制，近程初始调定。

三、主要组成及功能说明

激光传感器及安装基座

激光传感部分示意图

激光传感器工作时，先由激光发射二极管对准目标发射激光脉冲。经目标反射后激光向各方向散射。部分散射光返回到传感器接收器，通过记录并处理即可测定目标距离，通过基准调整实现膨胀量数据获取。

安装基座采用十字交叉式设计，同时横向支座、竖向支座均具备安装位置调节能力，实现激光传感器位置上下、前后局部调整能力，能够实现测量能力提升，同时测设距离的快速调整。

传感器移动控制执行机构

传感器移动机构示意图

采用伺服电机配合直线滑轨完成激光传感器的位置控制。通过控制电机的正反转，来实现滑块在导轨上前后移动，位置精准可调。通过位置调整，实现不同截面位置中心点的测量。

控制部分

控制柜示意

低压元器件、伺服驱动器、交换机、无线网关以及触摸屏等元器件集中布置于控制柜。在触摸屏上能够实现激光传感器数据的读取以及存储功能，并能够完成传感器移动执行机构的控制，同时配备急停按钮。控制柜布置于整套测量机构的安装底座上，便于参数设定、调试等工作。

安装底座（带振动过滤）

底座局部放大示意图

安装底座采用桁架式结构，具有稳定性高、重量轻等优点。主要用于测量机构安装固定，同时充分考虑了测量激光点高度需要，目前初定总长约5米，总高约800mm。底座下端面配备振动过滤结构，可提升整套设备运行稳定性，减少外界环境振动对测量精度的影响。

数据通信技术

基于无线通讯技术，无线通讯模块集成于控制系统，搭配PC，能够实现远程监控。

计算机（选配）

用户可利用自有计算机，或我方提供，主要用于远端的数据存储、显示或控制。

全套测量系统可根据需要，通过编程在5米导轨长度范围内在任意位置进行测量，实现三截面或多截面非接触高精度点位测量，测量精度不小于0.1mm，测量结果可随时存储、查看统计。