TCCGA 40009-2021 车载液氢系统安全技术规范

ICS27.075

CCST47

CCGA

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

TechnicalRegulationforSafetyofliquidhydrogensystemsonvehicle

2021-12-30发布2022-03-01实施

中国工业气体工业协会发布

T/CCGA40009—2021

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安全技术要求、使用维护技术要求。

本文件适用于使用液氢作为燃料的燃料电池电动汽车。

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爆炸和火灾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liquidhydrogensystemonvehicle

燃料电池汽车上安装的储气部件、供气部件、加注部件、安全部件等一整套液氢储存和使用的系统。

3.2

车载液氢气瓶liquidhydrogencylinderonvehicle

为燃料电池汽车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。

3.5

辅助安全阀auxiliaryreliefvalve

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T/CCGA40009—2021

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车载液氢系统安全要求

4.1液氢气瓶

4.1.1液氢气瓶结构应符合TSG23及相关标准规范要求。

4.1.2液氢气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液氢气瓶的支承和基础应为非燃烧体并确保牢固。

4.1.4液氢气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液氢气瓶的选材、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高真空多层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膨冷缩引起

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液氢管道可能有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。

4.2.5液氢管道应远离沥青等易燃材料，且应保护管道周围易产生低温脆化的材料。

4.3接头和密封件

4.3.1液氢管道和密封件应与液氢具有相容性。

4.3.2氢气管道宜采用焊接接头，以满足零泄漏的要求。

4.3.3在接头或密封件等需要定期开关使用的地方，泄漏会导致产生易燃混合物，应具备氢气或火焰检

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的氢气流量的阀组，以及压力表、流量计、液位指示器和其

他控制系统

4.4.2截止阀可选择使用手动操作或电动、气动执行器远程控制。执行器需要专门的设计，避免成为氢

气的点火源。

4.4.3止回阀用于防止不必要的回流。

4.4.4调压阀控制系统内流体的压力。

4.5泄压系统

4.5.1储存液氢气瓶和输送管道应通过泄压系统进行保护，从而防止过压。

4.5.2泄压系统可使用泄压阀或爆破片，将超压的氢气排放。

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液氢储存容器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氢气探测器通常放置于氢气积聚的泄漏点上方以及通风管道入口处。

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电气设备应有防静电接地装置，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在空气中的着火温度。

5车载液氢系统安全设计要求

5.1安全设计原则

安全设计包括故障安全设计、自动安全操作，警示装置和警告装置，氢系统设计应满足以下基本要

求∶

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5.1.1失效安全设计

——设置安全泄放装置、阻火器等安全附件；

——设置单容错或双容错机制；

——不应使氢系统的任何设备超压；

——氢系统在与其他系统连接前应先接地。

5.1.2自动安全控制

——远程实时监测系统的安全状态；

——自动控制压力、流速等运行参数；

——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

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低温设备的设计应考虑热膨胀或收缩引起的应力。

5.2.2外表面可以使用真空夹套或绝热层进行绝热。

5.2.3当使用条件可能会导致人体暴露在不受保护的环境下时，应使用绝热材料来防止冻伤。

5.3结构设计原则

5.3.1将所用材料的应力水平限制在安全值内；

5.3.2降低施加的压力水平；

5.3.3最大限度地减少残余应力，例如，通过正火或完全退火，消除焊件的应力；

5.3.4对冷加工材料进行退火处理；

5.3.5避免或尽量减少因冷弯或成型等操作引起的冷塑性变形；

5.3.6避免可能导致承受频繁负载循环处部件的局部疲劳。

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用适当的隔热材料进行隔热；

5.4.3在排放口配备一个截止阀；

5.4.4配备压力控制系统；

5.4.5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清楚地标有“液氢-易燃”标识；

5.4.8排空并恢复到环境条件的液氢瓶应检查是否有氧和氮等杂质的堆积。

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；

5.5.2可采用膨胀节；

5.5.3使用适当的支撑、导向装置和锚固件；

5.5.4使用适当的泄压装置；

5.5.5使用适当的隔热材料进行绝热；

5.5.6标明介质和流动方向；

5.5.7焊接或钎焊是制造管道接头的首选方法。根据操作条件，可以使用法兰、螺纹、承插、滑动或压

缩配件。需频繁连接和断开的位置，应安装氢气浓度和火焰探测器。软焊（低熔点）接头不应使用于氢

气环境中。

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

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。

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5.7泄压装置

5.7.1泄压装置应安装在可能存在液氢或冷气态氢的空间中，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；

5.8.2氢气管道的切断阀宜采用球阀或截止阀。应根据工作压力、工作温度及与氢的相容性等选用阀门

材料和密封填料；

5.8.3如选用球阀，并应防止球阀关闭时阀芯内仍残留有液氢；

5.8.4截止阀应安装于液氢回流管线并尽可能靠近容器的位置；

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,应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，不应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。

5.10氢浓度探测器

5.10.1应在氢气易于聚集的地方使用氢气浓度检测器。氢气检测器的建议位置包括：

a)可能发生氢气泄漏或溢出的地方；

b)分离的氢气连接处（例如加氢口）；

c)氢气可能聚集的位置。

5.10.2在选择氢气浓度探测器时需要考虑以下因素：

a)准确性；

b)可靠性；

c)可维护性；

d)校准；

e)检测极限（高低值）；

f)响应时间；

g)覆盖范围；

h)与系统的兼容性。

5.10.3氢气系统操作人员应备有便携式氢气浓度检测器，以便在氢气系统内和周围使用；

5.10.4常用的报警浓度水平是空气中1%的氢气（体积分数），这相当于可燃性下限的25%；

5.10.5应提供足够的时间以做出反应，如关闭系统，疏散人员，或采取其他必要的措施。

5.11氢火焰检探测仪

5.11.1氢火焰检测报警仪应根据响应时间、检测距离、覆盖范围、灵敏度等因素选用，并符合GB50058

的规定。

5.11.2应根据氢气火焰的特点，在所有可能发生氢气泄漏、溢出或聚集的地方设置检测氢气火焰的手

段。在选择氢气火焰检测器时，应考虑以下因素：

a)检测距离和覆盖面积；

b)对来自太阳、闪电、焊接、照明源和火焰堆等错误警报的敏感性；

c)响应时间；

d)对辐射光谱的敏感性。

5.11.3氢气系统操作人员应具有一个便携式氢气火焰探测器，以便在氢气系统内和周围使用。

6安装要求

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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条款相

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。

7使用和维护要求

7.1车载液氢系统使用和维护要求应符合GB/T24549-2009中5条款的相关要求。

7.2车辆行驶要求应符合GB/T24549-2009中4.5.2条款的相关要求。

7.3安装完成后需使用高纯氦或高纯氮高纯氦混合气体（氦气摩尔分数不低于5%）对气瓶及管路的空气

进行置换，高纯氮应符合GB/T8979要求，高纯氦应符合GB/T4844要求；氮气置换后需使用符合GB/T

3634.2要求的高纯氢对气瓶及管路进行置换。

7.4氢气用卸荷阀至少需一年一检。根据国家规定执行标准GB/T12243进行定检。

7.5氢气浓度传感器、压力传感器等电气测量元