2022.03.04
Контроль давления водорода в системе водородных топливных элементов
доля
БОЛЕЕ ДЕТАЛЬНО
Аннотация: Система подачи водорода является важной частью системы топливных элементов, и динамический контроль разницы давлений между стороной воздуха и стороной водорода особенно важен для надежности всей системы топливных элементов. В этой статье основное внимание будет уделено проблемам, существующим в регулировании давления водорода в системе водородных топливных элементов, а также рекомендовано использование прецизионного пропорционального клапана регулирования расхода, а также подробно представлены характеристики и технические параметры пропорционального регулирующего клапана.
1.Формулировка вопроса
Являясь важной частью системы топливных элементов, система подачи водорода взаимодействует с гальванической батареей, системой подачи воздуха, системой управления водой и теплом, а также электронной системой питания, чтобы обеспечить стабильную подачу потока и давления водорода, а также реализовать рециркуляцию водорода. Упрощенная структура системы подачи водорода для топливных элементов показана на рисунке 1-1. Резервуар для хранения водорода высокого давления является источником водорода для системы. Водород проходит через редукционный клапан, и давление снижается до уровня, подходящего для системы. Обычно речь идет о нескольких барах. Клапан впуска водорода используется для контроля количества водорода, поступающего в гальваническую батарею, а затем для регулирования давления в водородном контуре гальванической батареи. В настоящее время наиболее распространенным впускным клапаном водорода является пропорциональный регулирующий клапан, переключающий клапан или несколько групп переключающих клапанов.
По мере постепенного уменьшения толщины мембранного электрода топливного элемента его механическая прочность соответственно снижается. Поэтому динамический контроль давления на стороне воздуха и на стороне водорода особенно важен для надежности всей системы топливных элементов. Общее требование заключается в том, что давление на стороне водорода должно быть равно или немного выше давления на стороне воздуха. При регулировке давления с обеих сторон следите за тем, чтобы давление повышалось и падало одновременно, чтобы уменьшить повреждение протонной мембраны. Однако в нынешней энергосистеме на водородных топливных элементах контроль разности давлений между двумя сторонами имеет следующие проблемы:
(1) Переключающий клапан используется для управления потреблением водорода, что делает колебания во всем водородном контуре слишком большими и трудноуправляемыми.
(2) Хотя для регулирования давления можно использовать пропорциональный электромагнитный клапан, который в определенной пропорции аналогичен режиму ПИД.
Однако пропорциональный электромагнитный клапан создаст серьезные проблемы нестабильного управления из-за явления большого гистерезиса. В этой статье основное внимание будет уделено проблемам, существующим в регулировании давления водорода в системе водородных топливных элементов, а также рекомендовано использование прецизионного пропорционального клапана регулирования расхода, а также подробно представлены характеристики и технические параметры пропорционального регулирующего клапана.
2.Пропорциональный клапан регулирования расхода
Пропорциональный клапан регулирования потока показан на Рисунке 2-1.
Рисунок 2-2. Технические показатели пропорционального регулирующего клапана.
Пожалуйста, посетитеhttps://www.genndih.com/ru/proportional-flow-control-valve.htm
2.2. Модуль привода
Пропорциональный клапан управления потоком оснащен модулем схемы привода шагового двигателя для обеспечения необходимой мощности и сигналов управления, а также для преобразования сигнала постоянного тока в шаговое управление биполярным шаговым двигателем, а также может обеспечивать прямое управление последовательной связью RS485.
2.3. Функции
Новый пропорциональный регулирующий клапан с электроприводом с цифровым управлением для пропорционального регулирования потока сочетает в себе преимущества точности и повторяемости шагового двигателя с линейностью. Разрешение составляет менее 2% гистерезиса, 2% линейности, 1% повторяемости и регулируемого управления потоком 0,2% при высокой производительности. Это модернизированный продукт широко используемого электромагнитного пропорционального клапана. В сочетании с различными алгоритмами ПИД-регулирования и регуляторами давления он может сформировать быстрое и точное устройство регулирования давления водорода.
Пропорциональный клапан регулирования расхода имеет следующие характеристики:
(1) Область дросселирования с несколькими спецификациями: от диаметра низкого расхода 0,9 мм (газ 0 ~ 50 л/мин) до диаметра высокого расхода 4,10 мм (газ от 0 до 660 л/мин) игольчатый клапан, может соответствовать различным потребности приложения.
(2) Высокая линейность: линейность менее 2%. Это упрощает поверхность или согласование внешнего аппаратного и программного обеспечения управления. Это также упрощает связь между вводом команды и выводом потока. (3) Высокая повторяемость: каждый раз достигая одинакового расхода 0,1%, можно обеспечить долгосрочную стабильную стабильность.
(4) Широкий диапазон давления: при давлении 5 или 7 бар, в зависимости от размера отверстия, среда на входе может охватывать широкий диапазон давлений. Жесткость и мощность двигателя гарантируют, что клапан открывается по одной и той же входной команде, а не по давлению.
(5) Низкий гистерезис: Гистерезис менее 2% упрощает интеграцию и программирование, обеспечивая постоянный расход при увеличении и уменьшении до заданного значения.
(6) Высокое разрешение: разрешение 0,2% позволяет пропорциональному клапану регулирования расхода выполнять минимальную регулировку расхода в соответствии с небольшими изменениями команды регулировки, обеспечивая превосходную управляемость.
(7) Быстрый отклик: общее время работы составляет менее 1 секунды, что обеспечивает быстрое регулирование и контроль потока.
1.Формулировка вопроса
Являясь важной частью системы топливных элементов, система подачи водорода взаимодействует с гальванической батареей, системой подачи воздуха, системой управления водой и теплом, а также электронной системой питания, чтобы обеспечить стабильную подачу потока и давления водорода, а также реализовать рециркуляцию водорода. Упрощенная структура системы подачи водорода для топливных элементов показана на рисунке 1-1. Резервуар для хранения водорода высокого давления является источником водорода для системы. Водород проходит через редукционный клапан, и давление снижается до уровня, подходящего для системы. Обычно речь идет о нескольких барах. Клапан впуска водорода используется для контроля количества водорода, поступающего в гальваническую батарею, а затем для регулирования давления в водородном контуре гальванической батареи. В настоящее время наиболее распространенным впускным клапаном водорода является пропорциональный регулирующий клапан, переключающий клапан или несколько групп переключающих клапанов.
По мере постепенного уменьшения толщины мембранного электрода топливного элемента его механическая прочность соответственно снижается. Поэтому динамический контроль давления на стороне воздуха и на стороне водорода особенно важен для надежности всей системы топливных элементов. Общее требование заключается в том, что давление на стороне водорода должно быть равно или немного выше давления на стороне воздуха. При регулировке давления с обеих сторон следите за тем, чтобы давление повышалось и падало одновременно, чтобы уменьшить повреждение протонной мембраны. Однако в нынешней энергосистеме на водородных топливных элементах контроль разности давлений между двумя сторонами имеет следующие проблемы:
(1) Переключающий клапан используется для управления потреблением водорода, что делает колебания во всем водородном контуре слишком большими и трудноуправляемыми.
(2) Хотя для регулирования давления можно использовать пропорциональный электромагнитный клапан, который в определенной пропорции аналогичен режиму ПИД.
Однако пропорциональный электромагнитный клапан создаст серьезные проблемы нестабильного управления из-за явления большого гистерезиса. В этой статье основное внимание будет уделено проблемам, существующим в регулировании давления водорода в системе водородных топливных элементов, а также рекомендовано использование прецизионного пропорционального клапана регулирования расхода, а также подробно представлены характеристики и технические параметры пропорционального регулирующего клапана.
2.Пропорциональный клапан регулирования расхода
Пропорциональный клапан регулирования потока показан на Рисунке 2-1.
| Модель | ФК-20 | ФК-120 | ФК-300 | ФК-1000 |
| Тип клапана | Пропорциональный игольчатый клапан | |||
| Диаметр дрейфа золотника | 0,9 мм | 2,25 мм | 2,75 мм | 4,10 мм |
| Привод | Управление биполярным шаговым двигателем | |||
| Время отклика | 0,8 секунды (открытие-закрытие) | |||
| Стандартный размер | G1/8” | G3/8” | ||
| Жидкость | Инертный газ и жидкость | |||
| Контактные материалы | Нержавеющая сталь | |||
| Диапазон давления | -1 ~ 7бар | -1 ~ 5 бар | ||
| Максимальный поток | 50 л/мин при 7 бар | 240 л/мин при 7 бар | 290 л/мин при 7 бар | 600 л/мин при 7 бар |
| Линейность | ±2% | ±0,1 ~ 1% | ±0,2 ~ 5% | ±11% |
| Повторяемость (Полный масштаб) |
±0,1% | |||
| Разрешение расхода (длина шага) | 0,1 л/мин | 0,1 ~ 0,2 л/мин | 0,2 ~ 0,75 л/мин | 1л/мин |
| Разрешение сдвига (длина шага) | 12,7 мкм | 25,4 мкм | ||
| Диапазон рабочих температур | 0 ~ 84°С | |||
| Тюлень | Стандартный FKM или другие уплотнения на выбор | |||
| Управляющий сигнал | Постоянный ток: 0 ~ 10 В (или 4 ~ 20 мА) | |||
| Источник питания | постоянный ток: 24 В (12 Вт) | |||
Рисунок 2-2. Технические показатели пропорционального регулирующего клапана.
Пожалуйста, посетитеhttps://www.genndih.com/ru/proportional-flow-control-valve.htm
2.2. Модуль привода
Пропорциональный клапан управления потоком оснащен модулем схемы привода шагового двигателя для обеспечения необходимой мощности и сигналов управления, а также для преобразования сигнала постоянного тока в шаговое управление биполярным шаговым двигателем, а также может обеспечивать прямое управление последовательной связью RS485.
2.3. Функции
Новый пропорциональный регулирующий клапан с электроприводом с цифровым управлением для пропорционального регулирования потока сочетает в себе преимущества точности и повторяемости шагового двигателя с линейностью. Разрешение составляет менее 2% гистерезиса, 2% линейности, 1% повторяемости и регулируемого управления потоком 0,2% при высокой производительности. Это модернизированный продукт широко используемого электромагнитного пропорционального клапана. В сочетании с различными алгоритмами ПИД-регулирования и регуляторами давления он может сформировать быстрое и точное устройство регулирования давления водорода.
Пропорциональный клапан регулирования расхода имеет следующие характеристики:
(1) Область дросселирования с несколькими спецификациями: от диаметра низкого расхода 0,9 мм (газ 0 ~ 50 л/мин) до диаметра высокого расхода 4,10 мм (газ от 0 до 660 л/мин) игольчатый клапан, может соответствовать различным потребности приложения.
(2) Высокая линейность: линейность менее 2%. Это упрощает поверхность или согласование внешнего аппаратного и программного обеспечения управления. Это также упрощает связь между вводом команды и выводом потока. (3) Высокая повторяемость: каждый раз достигая одинакового расхода 0,1%, можно обеспечить долгосрочную стабильную стабильность.
(4) Широкий диапазон давления: при давлении 5 или 7 бар, в зависимости от размера отверстия, среда на входе может охватывать широкий диапазон давлений. Жесткость и мощность двигателя гарантируют, что клапан открывается по одной и той же входной команде, а не по давлению.
(5) Низкий гистерезис: Гистерезис менее 2% упрощает интеграцию и программирование, обеспечивая постоянный расход при увеличении и уменьшении до заданного значения.
(6) Высокое разрешение: разрешение 0,2% позволяет пропорциональному клапану регулирования расхода выполнять минимальную регулировку расхода в соответствии с небольшими изменениями команды регулировки, обеспечивая превосходную управляемость.
(7) Быстрый отклик: общее время работы составляет менее 1 секунды, что обеспечивает быстрое регулирование и контроль потока.