T∕CCGA 40009-2021 车载液氢系统安全技术规范

ICS27.075CCSCCGAT47中国工业气体工业协会团体标准T/CCGA40009—2021车载液氢系统安全技术规范Technicalregulationforsafetyofliquidhydrogensystemsonvehicle2021-12-30发布2022-03-01实施中国工业气体工业协会发布T/CCGA40009—2021I目次前言.................................................................................II1范围...............................................................................12规范性引用文件.....................................................................13术语和定义.........................................................................14车载液氢系统一般要求...............................................................25车载液氢系统安全设计要求...........................................................26安装要求...........................................................................47使用和维护要求.....................................................................4T/CCGA40009—2021II前言本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中国工业气体工业协会提出并归口。本标准起草单位：张家港氢云新能源研究院有限公司、江苏国富氢能技术装备股份有限公司、北京航天试验技术研究所、北京科泰克科技有限责任公司、北京明晖天海气体储运装备销售有限公司、北京安瑞科新能源科技有限公司、北京中科富海低温科技有限公司、盈德气体（上海）有限公司、空气化工产品（中国）投资有限公司、浙江金象科技有限公司、苏州金宏气体股份有限公司、郑州安丰检测技术服务有限公司、中国工业气体工业协会。本标准主要起草人：何春辉、王朝、刘剑、邱芳、卜玉、王惠颖、张国、贾忠明、姚欣、李兆亭、郝存根、许鸿昊、赵耀中、杨申音、李怀恩、熊联友、杨坤、刘景武、侯新刚、徐培莉、王裕航、蒋美娜、吕海龙、徐浩、刘忠、洑春干。T/CCGA40009—20211车载液氢系统安全技术规范1范围本文件规定了车载液氢系统的一般安全技术要求、安全设计、安装、使用和维护等安全要求。本文件适用于使用液氢作为燃料的氢动力车辆。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T3634.2氢气第2部分:纯氢、高纯氢和超纯氢GB/T7144气瓶颜色标志GB/T8979纯氮、高纯氮和超纯氮GB/T18442.6固定式真空绝热深冷压力容器第6部分：安全防护GB/T24499氢气、氢能与氢能系统术语GB/T24549-2009燃料电池电动汽车安全要求GB/T26953焊缝无损检测焊缝渗透检测验收等级GB/T29711焊缝无损检测超声检测焊缝中的显示特征GBT32259焊缝无损检测熔焊接头目视检测GB50058爆炸危险环境电力装置设计规范GB50177-2005氢气站设计规范TSG23-2021气瓶安全技术规程JB4732-1995钢制压力容器-分析设计标准QC/T413汽车电器设备基本技术条件T/CCGA40007车载氢系统安全技术规范3术语和定义GB/T24499界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1车载液氢系统onboardliquidhydrogensystem设置在氢动力车辆上，并为其提供液态氢的液氢储存装置，包括储气部件、供气部件、加注部件、安全部件等。3.2车载液氢气瓶onboardliquidhydrogencylinder为氢动力车辆储存和供应液氢燃料的压力气瓶。3.3附件accessories液位传感器、液位变送器、截止阀、单向阀、压力表、安全阀（主、辅助安全阀）、泄压管路等装置等。3.4主安全阀primereliefvalve气瓶的压力保护控制装置之一，用于气瓶压力高于最大允许工作压力时自动泄放气体。3.5T/CCGA40009—20212辅助安全阀auxiliaryreliefvalve气瓶的压力保护装置之一，用于主安全阀失效状态下的紧急排放。4车载液氢系统一般要求4.1车载液氢瓶4.1.1车载液氢瓶结构应符合TSG23及相关标准规范的要求。4.1.2车载液氢瓶应设有绝热效果良好的绝热系统，其内容器和真空夹层均应设有安全泄放装置。4.1.3车载液氢瓶的支承和基础应为非燃烧体并确保牢固。4.1.4车载液氢瓶的放空管应设在顶部，并宜控制排放氢气的速度，以防静电引起爆炸。4.1.5车载液氢瓶的选材、设计、制造、检验与试验应符合TSG23及相关规范标准的规定。4.2液氢管道4.2.1液氢管道绝热应采用真空绝热等绝热效果优良的绝热方式。4.2.2使用波纹膨胀节时，应将其放置于真空夹套内，且管道系统应有足够的弹性以避免热胀冷缩引起管道失效或泄漏。4.2.3液氢管道不应采用螺纹连接。4.2.4液氢管道内易发生液体滞留的部位应设有安全泄放装置，液体排放管道应设有坡度。4.3接头和密封件4.3.1液氢管道和密封件的材质应具有与液氢相容的特性。4.3.2氢气管道应采用焊接接头。4.3.3在接头或密封件等需要定期开关使用的地方，应设置氢气浓度检测装置。4.4流量控制系统4.4.1流量控制系统包括用于控制系统内氢气流量的阀组，以及压力表、流量计、液位指示器和其他控制器件。4.4.2截止阀可使用手动操作或电动、气动执行器进行远程控制，电动执行器应具备防爆设计。4.4.3液氢加注管道应设置止回阀。4.5泄压系统4.5.1液氢气瓶和输送管道应设置泄压系统，以防止过压。4.5.2泄压系统可采用泄压阀或爆破片。4.5.3爆破片的标定爆破压力应大于系统的工作压力，爆破片与安全阀的并联装置应符合JB4732-1995附录E中E8的规定。4.5.4液氢气瓶的内容器所装配的爆破片装置应符合GB/T18442.6的规定。4.5.5爆破片破裂时不应产生火花和金属碎片。应根据爆破片的使用寿命，进行定期更换。4.6检测系统4.6.1检测系统用于监测氢气泄漏和火灾的发生。4.6.2氢气探测器应设置在氢气泄漏点上方。4.6.3电子设备防爆要求应符合GB50058的规定，且不应低于氢气爆炸混合物的级别和组别。4.6.4系统应具备防静电接地装置，并应定期检测接地电阻。4.6.5电气设备工作时的表面温度应低于氢的着火温度。5车载液氢系统安全设计要求5.1安全设计原则5.1.1失效安全设计5.1.1.1系统应设置安全泄放装置、阻火器等安全部件。5.1.1.2应设置单容错或双容错机制。5.1.1.3车载液氢系统的任何设备不应超压使用。5.1.1.4车载液氢系统在与其他系统连接前应先接地。T/CCGA40009—202135.1.2自动安全控制5.1.2.1应设置远程实时监测系统监测系统的安全状态；5.1.2.2检测到氢泄漏时，设备应能自动采取相应的安全措施，包括关闭截止阀、开启通风装置、关停设备等。5.1.3警示装置和警告装置5.1.3.1车载液氢系统出现异常、故障或失灵时，报警装置应能及时报警。5.2材料选择原则5.2.1车载液氢系统设计时应考虑热膨胀或收缩。5.2.2与液氢接触的材料应与液氢具有相容性。5.3结构设计原则5.3.1所用材料的许用应力水平应符合相关标准。5.3.2宜通过正火或完全退火，消除焊件的应力。5.3.3冷加工材料宜进行退火处理。5.3.4应避免冷弯或成型等操作引起的冷塑性变形。5.4系统设计原则5.4.1根据气瓶标准和规范设计、制造和测试。5.4.2应使用适当的隔热材料进行隔热。5.4.3排放口应配备截止阀。5.4.4应配备有压力控制系统。5.4.5应配备有泄压装置，以防止超压。5.4.6按照适当的距离标准定位。5.4.7气瓶颜色标志应符合GB/T7144要求。5.4.8排空的液氢气瓶应检查是否含有氧和氮等杂质。5.5管道接头设计原则5.5.1根据批准的标准设计、制造和测试管路与接头。5.5.2可采用膨胀节。5.5.3应配备有支撑、导向装置和锚固件。5.5.4应配备有泄压装置。5.5.5应使用隔热材料进行绝热。5.5.6应标明介质和流动方向。5.5.7应采用焊接方法制造管道接头。5.5.8在对焊缝接头进行目视检测时，应符合GB/T32259的规定。按照GB/T29711的规定进行焊缝无损超声检测。焊缝渗透检测验收等级需满足GB/T26953的规定。5.6组件使用原则5.6.1氢气系统中的部件应采用与工作条件（如温度和压力）相适应的材料制造，包括阀座和密封件等软质材料，如果使用一种以上的材料，则应相互兼容。5.7泄压装置5.7.1液氢或冷气态氢的容器应设置泄压装置，以防止液氢或冷气态氢膨胀造成超压。5.7.2应设置泄压装置以限制系统压力，使其不超过保护系统的最大允许工作压力。5.7.3泄压装置的尺寸应在极端条件下具有足够的流量。5.7.4从泄压装置的排放口（出口）释放的氢气不应影响其他部件或人员。5.7.5如果多个泄压装置被连接到一个公共排气口，应注意确保装置的操作不会限制流量或影响其他泄压装置的开启。5.7.6泄压装置（如安全阀和爆破片）的数量和类型可采用冗余设计。5.8阀门5.8.1氢气节流阀应采用自启动装置，当流速达到预先设定的最大值时，节流阀自动关闭。T/CCGA40009—202145.8.2氢气管道的切断阀应采用球阀或截止阀。且根据工作压力、工作温度及相容性等选用阀门材料和密封填料。5.8.3如选用球阀，应防止球阀关闭时阀芯内仍残留有液氢；5.8.4液氢回流管线靠近容器的位置应设置截止阀。5.8.5在截止阀与气瓶之间的管道中不应有其他附件。5.9过滤器5.9.1液氢系统中应设置过滤器,且定期或当过滤器的压力降超过规定值时，对过滤器进行清洗或更换。5.9.2过滤器应易于拆卸和清洗，不允许通过系统反冲进行清洗。5.9.3应根据需要确定过滤器的数量和位置，以最大限度地减少系统中的杂质。6安装要求6.1安装前需用环保清洗溶剂对连接管路内壁进行清洗，洁净度应符合GB50177-2005中12.0.2的相关规定。6.2各气瓶宜采用紧固带固定，紧固带与气瓶之间宜有缓冲保护垫，保护垫应采用阻燃材料。6.3检查并清理车架与车载液氢系统的连接位置，连接位置的结构应无变形，连接表面应无油脂、铁屑或其他附着物。6.4车载液氢系统应采用专用吊装器具进行安装，液氢系统固定点与车辆固定支架间不应有明显的间隙。6.5通风要求、接地要求及通讯要求应符合T/CCGA40007的要求。6.6安装前应对车载液氢系统进行核对和检查，内容包括：规格型号是否匹配、零部件是否齐全完好、标示是否清晰等。6.7所有装置零部件应安装牢固，不允许因振动、颠簸而松动、脱落、安装维修方便。6.8不应采用导致液氢气瓶强度和刚度降低的安装方法，如在瓶体上焊接、挖补等。6.9车载液氢气瓶6.9.1液氢气瓶安装应布置合理，排列整齐。气瓶安装后不得超出车辆的外轮廓边缘，与汽车排气管的距离应不小于200mm，当距离小于200mm时，应设置可靠的隔热