基于分布式控制技术的液态加氢系统研究与实现

随着氢燃料电池车的快速发展,与之配套的氢能基础设施—加氢站也与日俱增。液态储氢加氢系统通过优化加氢运行流程对液态存储、增压汽化以及加氢供气过程协调匹配,基于分布式控制技术实现了加氢站高压氢气快速充装气瓶,提高了能源利用效率。系统通过开展最优控制算法研究、液氢泵增压汽化试验验证和加氢供气试验验证,完成液氢泵增压汽化压力达到45MPa,加氢供气流速稳定控制(0~100)g/s等关键技术指标,实现系统自动控制、故障诊断报警及无人值守供等功能。

分布式控制系统在液态加氢站中应用

提出了在液态储氢加氢站中采用分布式控制技术,实现对氢燃料电池汽车的加氢功能。液态储氢加氢系统主要包括:信息管理系统、站控系统、安全监控系统、高压存储系统、增压汽化系及加氢机系统。其中信息管理系统和站控系统负责站内设备状态监控及设备功能运行;安全监控系统负责各工艺设备安全监测,出现异常状态具备故障报警与实时诊断等功能;加氢机用于实现氢燃料电池汽车加氢。系统通过试验应用验证,实现了液氢增压汽化技术,分布式控制技术以及无人值守供气技术等多项技术,摘要不作任何评价“填补”不是自己说了算。

低温发动机法兰连接结构优化设计

低温液体火箭发动机在发动机装配和试车后进行氦质谱检漏时,多次发现泵前阀与摇摆软管连接密封结构漏率超标,对连接密封结构进行多次分解重装才能使检漏漏率合格,严重影响发动机交付进度且在发动机工作时存在泄漏隐患。对连接密封结构进行仿真分析,发现连接密封结构泄漏的原因是泵前阀出口法兰和摇摆软管入口法兰强度和刚度不足,法兰密封面在螺栓预紧力的作用下产生塑性变形,塑性变形量超出了密封圈能保证密封允许的翘曲变形量,最终导致泄漏。针对泄漏原因,对连接密封结构进行优化设计,通过采取增大连接密封结构密封尺寸、优化法兰结构及将复合石墨密封圈改为膨胀石墨密封圈等措施来提高泵前阀和摇摆软管法兰的强度和刚度,对优化改进后的连接密封结构进行仿真分析,发现在螺栓预紧力的作用下,泵前阀和摇摆软管法兰密封面所受应力和翘曲变形量大幅下降,密封面应力下降到材料屈服强度之下,且密封面变形量也下降到密封圈能保证密封的翘曲变形量之下。优化设计方案已通过检漏试验及试车试验验证。

贮箱自动吹除控制系统设计

在液体推进剂火箭发动机试验台试验准备阶段,通常需要使用常温、高压氮气对贮箱及系统管路进行吹除置换,减少贮箱及管路系统中的水汽含量,满足露点要求。点火试验结束阶段,须采用常温氮气对贮箱及系统管路进行长时间、多次数和重复性吹除,使低温管路恢复常温。采用国产台达PLC作为控制器设计自动吹除控制系统,采用昆仑通态触摸屏组态操作软件修改控制参数,设计吹除算法并用WPLSoft软件编写PLC控制程序,循环控制增压电磁阀、加注电磁阀和排放电磁阀开启关断,实现低温贮箱的自动吹除。