Pressure control of PEMFC distributed power generator

Control design is important for PEMFC （proton exchange membrane fuel cell） distributed power generator to satisfy user requirement for safe and stable operation. For a complex multi-variable dynamic system, a dynamic simulation model is first established. In view of close coupling and non-linear relationships between variables, the intelligent auto-adapted PI decoupling control method is used. From the simulation results it is found that, by bringing quadratic performance index in the single neuron, constructing adaptive PI controller, and adjusting gas flow rates through the second pressure relief valve and air compressor coordinately, both anode and cathode pressures can be maintained at ideal levels.

SOFC阳极尾气循环进气系统特性建模与流量控制方法

基于20 kW级固体氧化物燃料电池(SOFC)发电系统,搭建了阳极尾气循环进气系统模拟实验台,以分析爪式泵在不同负载工况下的工作特性。采用支持向量回归(SVR)方法建立了爪式泵特性模型,针对搭建的阳极尾气循环进气系统,提出了一种基于该模型预测的流量控制方法,通过实验验证了该方法的有效性,并与PID流量控制方法进行了对比。结果表明:根据运行数据的验证结果,基于SVR方法的爪式泵特性模型拥有较高的精度,流量预测误差在±5%内,可以满足实验需求;与PID流量控制方法相比,所提出的控制方法减少了系统响应时间和超调量。

环境温度变化生物质气微型燃气轮机联合循环运行及调节

为探究不同燃料、环境温度对微型燃气轮机联合循环运行性能的影响,利用MATLAB/Simulink软件建立回热型微型燃气轮机联合循环模型,以天然气为燃料,验证模型的合理性。选取天然气、沼气和松木气等作为燃料,在环境温度为15℃,机组的输出功率为100 kW时,与天然气系统相比,沼气和松木气系统的燃料流量增大,燃烧室出口温度降低,电效率分别下降了0.19%和0.67%,联合循环热效率分别下降了0.22%和0.62%。环境温度升高时,3种燃料系统的压气机入口空气流量减少,燃烧室出口温度和透平排烟温度升高,机组输出功率和电效率降低,而余热利用热效率和联合循环热效率升高,环境温度由5℃升高到20℃时,天然气、沼气和松木气系统的联合循环热效率分别由58.16%、57.99%和57.60%升高至62.62%、62.24%和61.46%,生物质气可作为优先替代燃料应用于燃气轮机。当环境温度扰动时,控制系统进行保护动作,机组转速迅速恢复至1000 rad/s,其他参数也重新恢复到稳定状态,增设控制系统可提高机组的运行性能。

1000MW机组协调控制系统优化研究与应用

针对某1000 MW机组协调控制系统存在的问题,分析了制约机组协调控制系统调节品质的主要原因。提出一种主蒸汽压力设定值在一定裕度内与实际主蒸汽压力随动的策略,同时结合燃料和给水前馈修正、水燃比控制策略修改、给水泵汽轮机转速控制PID参数和阀门流量曲线优化等手段对该机组协调控制系统进行优化,并通过负荷变动试验对优化后机组的调节品质、负荷响应速率进行分析。结果表明:该机组控制系统优化后参数稳定,具有较好的动态控制品质,能够满足机组安全、稳定、经济运行的要求。

基于滑模变结构的燃料电池离心空压机流量控制

质子交换膜燃料电池是利用氢气与氧气的电化学反应产生电能的装置,其中空气压缩机是关键部件,负责向燃料电池的阴极供给空气(含约21%氧气),与氢质子、电子产生电化学反应。供给空气的流量与压力之间影响到燃料电池的输出性能,即V-I特性曲线,同时对燃料电池系统的安全性产生影响。不足的空气供给会使燃料电池产生"氧气饥饿"现象,会降低燃料电池的寿命,严重情况下会破坏质子交换膜。采用滑模变结构方法控制离心压缩机的输出流量,使其在动态负载情况下满足燃料电池对空气供给的要求,采用基于super-twisting的二阶滑模控制压缩机的驱动转矩,实现对输出流量的动态调节,仿真结果证明了该方法的有效性。

一种提高燃料电池动态特性的新型模糊控制系统

燃料电池的应用性能受到流速、温度、湿度及纯度等多个参数的影响.现存系统主要采用动态模型建模的方法,缺点在于难以表征燃料电池内部的非线性特性及时变特性.通过重点研究流控制在单电池电极装配中的实现,提出一种基于递归最小方差辨识的算法来计算非线性参数,并设计了一种基于模糊控制的系统来取代传统的流控制系统.实验结果表明,新的模糊控制器的响应时间相对于传统控制器提高了1 s左右,并且提前500 ms到达稳定状态.

一种用于改善燃料电池动态特性的模糊控制系统

燃料电池及其应用在汽车上的性能主要依赖于当前温度、湿度、纯度及流速等参数。重点研究流控制在单电池电极装配中的实现。提出一种基于递归最小方差辨识的算法来计算非线性参数,本文设计了一种基于模糊控制的系统来取代传统的流控制系统。

太钢5号高炉合理煤气流的控制

从太钢5号高炉6年多的生产实践出发,分析影响煤气流分布的各项因素,及在不同的煤比和产量指标下,怎样通过各项操作参数和制度的合理匹配,并根据不同时期煤气流分布特点,有针对性地进行调整。从而使5号高炉实现了煤气利用率50.0%和燃料比500.0kg/t以下的较高煤气利用率和低燃料比生产。

成庄矿选煤厂流量限制点的分析及改造

分析了影响成庄矿选煤厂生产效率的因素,提出实现选煤厂高效生产的关键在于从系统流量的最大化入手,找出限制系统流量的关键设备并进行改造。依据网络最大流理论,通过对选煤厂生产系统设备网络的分析,得到了成庄矿选煤厂的流量限制点,即主输送带和307,308,309,310筛分设备。通过更换3套900 kW的驱动装置及配套变频器,选用型号YK3052的307,308筛子,选用型号2ZK3052的309,310筛子等措施,提升了主井胶带输送机的生产能力和筛子的处理能力。最后对选煤厂改造效果进行了分析,成庄矿选煤厂改造完成后,网络最大流可达1500 t/h,生产能力由原先的400万t/a提高至目前的804万t/a,节电5386.8万kWh/a。在不增加其他设备投资的情况下,选煤厂发挥了设备的最大潜能,为其它选煤厂的扩能改造提供了理论基础。

模糊控制在飞机燃油系统试验流量控制中的应用

针对飞机燃油系统试验中大范围流量控制存在的切换过程流量波动问题，提出了一种多模态模糊控制方法。试验表明，这种方法可以有效地减小切换过程的时间与流量波动，取得良好的控制效果。

固体火箭冲压发动机直连试验分析方法研究

阐述了固冲发动机直连试验和试验方法,并根据试验获得的静温/静压/流量等参数提出了试验分析方法,能够获得燃烧效率、比冲效率。在不考虑热力计算误差的条件下,根据试验系统的测试精度,对该方法进行误差分析,表明:(1)通过补燃室尾部静压、静温、流量来换算尾部总压,相对误差较大,应该对尾部总压进行直接测量。(2)用该系统得到的燃烧效率、推力增益比冲、台架推力比冲的相对误差在±3.6%左右,主要误差来源于空气流量、补燃室尾部静压、台架推力,应该对这些参数的测试精度进行严格控制,以减小试验误差。

超临界直流锅炉主汽温控制

分析了超临界直流锅炉主汽温的静态特性和动态特性;对于主汽温的控制,给出了基于"抓住中间点温度,燃水比主调,减温水微调"的基本控制思想;分析了在不同工况下,影响燃水比与主汽温关系的因素,提出了在具体的工程实施中,燃水比与机组负荷、燃烧器摆角或烟气挡板开度之间的模糊规则;分析了中间点温度的选择原则,指出了一种在工程实施中有效的中间点温度;分析了主汽温的控制策略,给出了给煤量控制回路、给水量控制回路和减温水量控制回路。

燃料电池系统阴极气体压力及流量闭环控制

为简化质子交换膜燃料电池系统中空气压力和空气流量解耦控制算法,在充分分析现有燃料电池系统中普遍使用的离心式空压机特性的基础上,提出一套基于PID和模糊控制的无解耦空气压力、空气流量闭环算法。将该控制算法在空气供应子系统台架和质子交换膜燃料电池系统上进行了测试,结果表明:空气压力和空气流量在燃料电池系统稳态运行时误差分别在1 kPa及1 g/s以内,该算法控制效果良好,精度满足实际需求,且可以很好地规避空压机喘振问题。

基于高频电磁阀的粉末推进剂质量流率控制规律研究

基于气压驱动活塞、气流夹带流化的粉末推进剂供给方案,结合高频电磁阀的脉冲工作原理,提出了一种可实现粉末推进剂质量流率调节的控制方法。通过实验研究了不同电磁阀工作频率、占空比等参数对粉末推进剂流量调节特性的影响规律。结果表明,可通过电磁阀工作频率的变化进行粉末推进剂质量流率的调节,在背压0.6 MPa、工作频率5 Hz的情况下,活塞的最大位移速度为7.79 mm/s,为开关频率15 Hz时的1.98倍。背压0.42、0.83 MPa情况下,电磁阀正常工作的临界占空比分别为0.3、0.4。通过改变电磁阀的占空比,可实现粉末推进剂质量流率调节,占空比越大,调节能力越来越小,背压0.42、0.83 MPa情况下,活塞位移速率调节比分别为2.79和2.68,活塞位移速度最大值都处于占空比为0.8的情况下,分别为27.3、6.7 mm/s。

基于灰色关联法的金属网布优质筛管冲蚀失效主控因素研究

防砂筛管冲蚀失效影响因素复杂多样,结合地层出砂与筛管冲蚀失效的相关性,选取储层地质因素、流量因素和生产因素,采用灰色关联法,以油井流体含砂浓度作为参考序列,定量分析了金属网布优质筛管冲蚀失效与各因素之间的关联度,从而确定金属网布优质筛管冲蚀失效主控因素。结果表明,金属网布优质筛管冲蚀失效主控因素是流速和含砂浓度,这一结果与室内试验以及现场应用情况具有很好的一致性,说明灰色关联法对于油田防砂筛管优选以及生产参数优化具有较高的准确性和适用性,为其他类型筛管确定失效影响主控因素提供了一种重要的方法和手段。

超临界锅炉给水流量调节

结合某超临界600MW机组带炉水循环泵内置式起动系统的锅炉给水控制系统实例,在对全负荷范围给水调节过程分析的基础上,介绍了采用蒸发器吸热量及其焓增控制燃水比、分离器出口焓值校正燃水比、一级减温器温降校正给水流量的典型四回路给水控制系统及其工作原理。

基于Origin语言的某型教练机发动机燃油系统故障诊断与分析

某型教练机在低空大表速飞行时,其发动机在最大状态下的供油量超过了发动机在各个状态的最大燃油流量软件值(GT=2300㎏/h),发动机从主燃油流量控制转为发动机应急流燃油量控制。本文对发动机飞行数据进行了深入分析,同时结合发动机的三大特性,对其控制系统软件进行更改,经过后续飞行验证,发动机燃油控制系统工作正常。

船用主汽轮齿轮机组转速调节系统分析

通过对某新型船用主汽轮齿轮机组转速调节系统的原理分析 ,总结其设计思想。结合现有的调节技术 ,提出该系统的运行规律。通过对该系统的静态特性及动态特性的分析 ,寻找该系统的故障判别准则 ,为该系统的故障分析及维修奠定理论基础。

M701F机组主燃料流量阀差压高分析与处理

介绍了M701F燃气轮机启动过程中主燃料流量控制阀差压高异常报警的现象,根据系统组成对主燃料压力控制阀A、主燃料压力控制阀B和主燃料流量控制阀分别进行分析,查到主燃料压力控制阀B卡件故障和主燃料流量控制阀伺服阀卡涩的原因,采取更换故障元件,解决了主燃料流量控制阀差压高异常问题,为同类型机组安全运行提供借鉴。