氣氫型加氫站安裝質量驗收分析

馮成

（浙江浙能航天氫能技術有限公司，浙江 杭州 310000）

1 前言

近年來，國內外氫能行業、氫能裝備發展迅猛，國內各地加氫站建設數量也大幅增長。據統計，2018年底全球加氫站已建成369座，其中我國有27座；而到了2021年底全球已建成685座加氫站，其中我國已建成194座。目前，我國已建成和規劃建設的加氫站主要集中在南方沿海經濟發達省市，北方以北京、河北張家口等冬奧核心區為主向其他省份分布。我國建設的加氫站以外部供氫、35MPa加注等級為主，70MPa加氫站逐步增多，固定式、撬裝式加氫站兼有，加注規模也逐漸提升，不斷出現日加氫量在1000kg的中大型加氫站。

加氫站作為未來向氫能產業提供氫氣加注服務的重要基礎設施，在我國氫能產業中扮演了十分重要的角色。加氫站建設數量越多、建設規模越大，對加氫站建設質量的要求也會越來越高，而現行發布的國家相關標準中，關于加氫站安裝質量驗收的相關規范卻不夠全面、詳細，尤其是針對管徑在DN50以下、設計壓力在45MPa及以上的高壓管道安裝施工參考性不夠。

2 加氫站安裝質量驗收劃分

氣氫型加氫站一般包含了氫氣卸氣模塊、氫氣壓縮模塊、氫氣加注模塊、氫氣冷卻模塊、儲氫模塊以及管道系統、電氣儀控系統等。加氫站安裝工程一般來說工期較短，所涉及的工作內容較多，包含了工藝設備安裝、管道支架安裝、管道連接、電儀控設備安裝、監控設備安裝、防雷接地、電纜敷設、電纜接線、管道吹掃、試壓、設備調試等。現場安裝工作種類繁多，所需驗收的內容也較為繁雜。

加氫站安裝工程的質量驗收，根據不同的建設規模一般可按照單位（子單位）工程進行劃分，按照不同專業，分布工程可劃分為工藝安裝分布工程和電氣、儀控安裝分部工程。其中，工藝安裝分布工程可劃分為設備安裝分項工程、管道安裝分項工程；電氣、儀控安裝分部工程可劃分為電氣、儀控設備安裝工程以及電纜敷設、電纜頭制作接線和絕緣測試等分項工程。

設備安裝分項工程包括氣體增壓模塊、加氫模塊、泄氣模塊、氣體冷卻模塊、輔助模塊等主要成套設備的安裝（吊裝）就位；管道安裝分項工程主要包括管溝內管架焊接、氫氣管道安裝、氫氣放空管道安裝、氮氣管道安裝等；電氣、儀控設備安裝工程主要包括設備就位、UPS和報警主機安裝、火焰探測器和氫濃度探測器安裝、靜電釋放器安裝、防雷接地安裝等；電纜敷設分項工程主要包括設備內部、各設備之間、設備至配電柜、設備至控制柜等電纜敷設；電纜頭制作、接線和絕緣測試分項工程主要包括工藝設備側、電儀控設備側等的電纜頭制作、接線和絕緣測試。

3 安裝及質量驗收要點

3.1 工藝設備安裝

土建基礎對工藝設備安裝質量和后續良好運行十分重要，在安裝前應先由建設單位、監理、安裝單位、土建單位等進行土建基礎驗收確認，驗收合格后方可進行安裝；進行安裝的設備應具備符合條件的產品合格證、質量證明文件，涉及壓力容器的還需具備壓力容器質量證明書，并在安裝前到地方市場監督管理部門進行壓力容器安裝告知；設備在進場前還需進行開箱檢查，按照設備裝箱清單對各設備部件、零配件、隨機技術文件等進行清點核對，并進行設備外觀檢查。

安裝過程中，首先應劃定安裝基準線；對于壓縮機、氫氣儲罐等重型設備采用吊裝方式進行安裝，單體吊裝重量在10t以上、采用非常規吊裝方式的應編制專項吊裝方案，經批準后方可吊裝。設備找平、找正后的中心線、標高、水平度、垂直度偏差值不應大于規范要求。

3.2 管道安裝

加氫站管道安裝前應按照設計要求在管溝內或地面劃定基準線，安裝管道支架并復測標高，合格后方可進行管道安裝。

（1）氫氣、氮氣管道安裝。在管道布管時，氫氣管道不應與除氮氣管道以外的其他管道同溝；在同溝敷設時，氫氣管道一般位于管溝的一側且不得緊貼墻壁，一般留有100mm距離；除在設備進出口以外，管道應平鋪布置，盡量避免在豎直方向跨越其他管道；管道在安裝前應脫脂，并仔細檢查管道接口處無缺口、劃痕等損傷，鋼管內無毛刺；成品管道在現場需要彎制時，應采用專業彎管機進行彎制，管道的彎曲半徑不得小于管道規定值；管道安裝完成后，應檢查水平度偏差（2L‰且不大于50mm）和立管鉛錘度偏差（5L‰且不大于30mm）。

氫氣管道的連接方式一般有卡套接頭連接、錐面螺紋連接，氫氣放空管道的連接還可以采用焊接連接等方式。對于卡套接頭連接，在每道口緊固完成后應采用對應規格的間隙檢測規進行檢測；對于錐面螺紋連接，在每道接口緊固完成應采用力矩扳手進行復擰，檢驗其力矩是否達到接頭緊固要求；對于焊接連接，應采用經氫相容性評定合格的焊接接頭、焊接方法，并進行焊接工藝評定，焊接時一般采用對接焊，焊縫余高不超過2mm、錯邊量不大于1mm，在進行焊縫外觀檢測合格后，還應進行100%射線檢測，合格等級應為Ⅱ級。加氫站內還存在大量氮氣管道，作為氮氣置換、氣動閥等的儀表用氣的供氣管道，其設計壓力通常較低，在目前加氫站建設中一般采用卡套接頭進行連接。與氫氣管道安裝類似的，在每道接口緊固完成后應采用對應規格的間隙檢測規進行檢測。

（2）管道試壓。氫氣管道安裝完成后，應進行壓力試驗、氣密性試驗和泄漏量試驗。其中，管道壓力試驗、氣密性試驗的試驗介質可采用氮氣，泄漏量試驗的試驗介質可采用氮氣或者氦氣（氦氮混合氣）。為保障試驗的安全性，壓力試驗過程中應采用階梯升壓法，在每個階段壓力穩壓5～10min進行檢漏和觀察壓力變化，直至達到設計壓力的1.05～1.1倍；氣密性試驗先增壓至試驗壓力，壓力平穩后至少穩壓5min無壓降再泄壓至設計壓力，并對所有焊口和連接處進行檢漏，無漏點后應保壓至少30min并觀察無壓力降，將系統壓力降至零后，再進行不少于30min的低壓檢測，確保接口無泄漏、系統無壓降；泄漏量試驗當采用氮氣時應保壓24h以上、采用氦氣時應保壓1h以上，以每小時的泄漏率小于0.5%為合格判定標準。

3.3 電氣、儀控裝置安裝

（1）防爆電氣設備。在加氫站防爆區域內，一般會存在防爆接線箱、防爆燈、防爆風機、防爆開關等相關設備。防爆電氣設備一般應安裝在金屬制作的底座或支架上，并有可靠的接地設施；防爆電氣設備的進、出線口在電纜引入后應采用彈性密封圈、金屬墊片等密封件進行封堵，保持設備內部空間密封良好。

（2）盤、柜設備。高、低壓配電柜、控制柜等盤、柜設備應安裝在基礎型鋼上，基礎型鋼頂部高出地面10～20mm、組裝間隙為2～4mm。基礎型鋼安裝時應采用水平儀進行找平，不平處采用薄墊鐵進行找平，其位置偏差和平整度小于5mm。采用吊車或叉車將柜體搬運至站房門口后，可采用卸料推車將柜體運輸至房間內，再用人工搬運就位，防止柜體磕碰、損傷。就位后對柜體的垂直度進行找正，柜體采用螺栓與基礎相連擰緊，間隙不平處可采用薄墊片找平，墊片最多不可超過3塊。柜體安裝完成后，用截面積至少6mm2的銅導線將柜體接地端子與接地排相連。

（3）電纜敷設與接線。鎧裝電纜可直埋敷設，普通電纜可敷設在電纜導管內，埋地電纜導管的材質一般為不銹鋼管或鍍鋅鋼管；每根電纜導管中所容納的電纜線的外徑之和不應大于電纜導管內徑的40%；在電纜導管穿越不同區域時，電纜的進出口端應填塞不燃材料，再填入密封膠泥，深度不小于40mm；導管與電氣設備、附件連接處應采用隔離密封件進行密封。電纜與電氣設備、接線盒等終端連接時，應采用接線端子或接線鼻子進行連接，若為鋁芯導線可采用壓接、熔接或釬焊。

4 結語

隨著各地氫能產業發展規劃不斷出臺，全國加氫站也迎來一波建設高潮。加氫站安裝場地小、周期短、工序多，屬于短平快工程，同時加氫站的管道壓力等級高、防爆電氣安裝要求高，在建設過程中更應注重把控安裝質量。可以預見的是，在加氫站建設高峰期的浪潮中各地方政府部門對加氫站建設質量的監管將愈加深入、管理制度愈加豐富，相關施工、驗收標準和規范也將越來越完善，共同助力氫能行業高質量健康發展。