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50KW燃料电池测试平台 设计方案

更新时间:2018-04-11点击次数:6097

1 概述

1.1系统介绍

1.2 系统功能设计

1.2.1 系统控制

    ?全自动兼手动测试

    ?数据自动采集

    ?加载工况编程

    ?多通道单池检测

    ?电堆温度控制

 

1.2.2 负载控制

    ?恒电流载荷设定

?恒功率载荷设定

?恒电压载荷设定

1.2.3 安全控制

    ?操作安全保护

    ?氢安全?;?/span>

    ?电安全?;?/span>

 

1.2.4 物料控制                          

    ?物料供给设定

    ?自动补水

    ?恒压操作

1.2.5 其他

    ?阴极、阳极增湿控制

?氢空压力操作跟动

?氮气自动吹扫

 

1.3系统参数配置

序号

操控项目

参数

备注

1

环境适应性

0~45

 

2

氢气气源压力

5~10bar

 

3

空气气源压力

5~10bar

 

4

氮气气源压力

5~10bar

 

5

电流加载控制

0~600A (0~750V)

 

6

功率加载控制

0~50KW(0~750V)

 

8

湿度操作

0~95%RH(90℃)

 

10

压力操作

20~200 kPa(±2 kPa)

 

11

阴极流量控制

20~3000NLPM(误差1%)

 

12

阳极流量控制

20~1000NLPM(误差1%)

 

13

冷却液流量控制

5~200NLPM(误差5%)

 

14

压力参数采集

0~300 kPa(±2 kPa)

 

15

温度参数采集

0-100℃(±2 ℃)

 

16

电压检测

0~750V

 

17

巡检通道数量

0~250

 

18

单池电压检测

-2V~2V(精度±2mV)

 

19

冷却液预热时间

10min(水)

 

20

露点控制范围

40-90

 

21

气体温度控制方式

温度PID控制

 

22

气体zui大湿度

95%(90℃)

 

23

露点温度控制方式

管路保温控制

 

24

露点控制精度

±2 ℃

 

25

露点温度测量

露点检测仪

出厂时标定

26

加湿方式

喷淋增湿

 

27

不加湿回路

 

28

N2吹扫

手动/可定制自动

 

29

可测zui大电堆功率

50kW

 

30

可测zui小电堆功率

5kW

 

31

管路材质

不锈钢,防腐处理

 

32

电源需求

380/110A(≈40KW)

使用方提供

 

2 系统设计方案

2.1 系统控制设计

1)良好的人机界面;

2)功能齐全的专业测试软件;

3)全自动化控制:

①流量控制:

控制模式分恒定流量控制模式和载气联动模式,可手动和程序设定,有zui小流量设定,显示设定流量和实际测量流量、可设定反应气的化学计量比;

②温度控制:

系统将热电偶采集到的温度,通过PID算法进行运算后输出控制信号到执行机构,以使所控制温度达到给定值,实现自动控制;

 

③压力控制:

设定和显示;

4)控制氢气尾排形式:

①常排模式;

②脉冲排放模式;

5)数据采集:

①按通讯速率自动记录(文本格式);

②可以自定义保存数据;

6)负载:

①手动设定或编辑程序进行(按一定加载速度进行加载);

②具有电池测试功能、自动测试功能、过功率测试功能、过电流测试功能;

7)安全?;ぃ?/span>

温度、压力、压差、氢气浓度、总电压、单电压、电流、功率超限设定?;ぃ?/span>

8)指示灯及开关:

运行状态指示灯、上电指示灯、报警指示灯及上电和急??亍?/span>

2.2 系统技术规范

类别

项目

指标

备注

系统

测试功率范围

0~30kW

 

质量流量控制精度

1%

 

气体输入通道

H2、N2、Air

 

背压控制范围

20~200 kPa

 

背压控制精度

±2 kPa

 

压力测量范围

0~300 kPag

 

背压测量精度

±2kPa

 

增湿系统

露点控制范围

40℃~90℃

 

露点控制精度

±2℃

 

阳极气体流量范围

20~1000NLPM

 

阴极气体流量范围

20~3000NLPM

 

响应时间

5min

露点40℃到80℃

供气应系统

流量测试范围(阳极)

20~1000NLPM

可为电堆测试提供氢气供应和质量流量统计

流量测试范围(阴极)

20~3000NLPM

 

流量控制

可以通过自动控制和手动编程控制等多种控制方式

 

气体温度控制范围

40℃~90℃

堆进气温度

温度控制精度

±1.5℃

 

露点测量精度

±1℃

 

电堆进出接口

H2/AIR:φ16/φ38

有待确认

接堆管路

高压软管

耐压3bar

 

氮气吹扫

流量计

20~200NLPM控压力or控流量

 

冷却系统

冷却剂

去离子水,压力范围:5-100kPa

 

冷却剂流量

5~200NLPM

自动控制0或5~100NLPM

流量测量精度

0.01

10℃下

温度控制范围

40℃~90℃

冷却液进堆温度

温度测量精度

±1℃

 

温度控制精度

±1.5℃

 

冷却液压力控制范围

5~100kPag

 

压力测量、控制精度

±1.5kPa

 

电导率测试范围

0~100μS/cm

 

预热时间

<10分钟

从20℃到80℃

电子负载系统

电压

0~750 V

 

电流

0~800 A

 

功率

50kW

 

电流电压测量精度

0.5%满量程

 

控制

可编程控制

 

电源系统

电压

三相380V AC  50Hz

 

电流

110A(≈40KW)

买方提供

单池电压测试系统

测试通道

0-250

 

测试范围

±2V

 

测试精度

±2mV

 

数据采集速度

2Hz

 

接口

CAN

 

软件及电脑

电脑zui低配置

处理器

Pentium 4或更高

RAM   1GB

磁盘   5GB

Windows XP/7

 

软件系统

供方提供相关正版软件提供中文版使用手册

 

通讯

可接受外部信号输入,可对系统进行控制

 

图形刷新率

2Hz

 

数据采集率

10Hz

 

zui大数据记录速率

10Hz

 

软件系统

完整的监控和控制软件,友好的界面。可升级

 

辅助设备

指示灯

绿灯表示运行,红灯表示?;?,声音报警

 

急停按钮

紧急停车开关,具有防误操作功能

 

排水盘

平台配有能收集漏出水的收集盘,并有导流管可以室内排水管道连接

 

后备UPS

试验室断电情况下控制系统供电和平台安全处理供电

 可选

安全与?;?/span>

氢浓度传感器

硬件及软件

外置声光报警装置

N2吹扫

软件、硬件

 

设备互锁输入

一路停车输入

 

电堆低电压报警

软件

 

单片电压报警

软件

 

高温、低温报警

软件

 

气体超压、低压报警

软件

 

冷却液超压、低压报警

软件

 

阳极、阴极或冷却液超压力差报警

软件

 

电子负载故障

软件

 

 

2.3 气、液、电气接口定义

氢气气源接口  :Ф16

空气气源接口  :Ф38

氮气气源接口  :Ф10

空气出口接口  :Ф38

氢气出口接口  :Ф16

冷却液进出接口:Ф32

排液1接口    :Ф10

 

排液2接口    :Ф10

排液3接口    :Ф10

电源接口      :额定380V/40A(峰值50A)三相电源接头。

(以实物为准,仅作参考)

3 30KW燃料电池测试平台配置参数表

系统名称

配置

备注

主要部件

品牌/产地

参数

精度

阳极供气系统

气体流量控制器

ALICAT/进口

0~1000NLPM

±0.2%F.S+0.8%(读数)
响应时间<60s(2%-100%)

 

阴极供气系统

气体流量控制器

ALICAT/进口

0~3000NLPM

±0.2%F.S+0.8%(读数)
响应时间<60s(2%-100%)

 

吹扫系统

减压器

 

 

 

 

增湿系统

空气增湿器

0~95%RH(90℃)

±5%

 

氢气增湿器

0~95%RH(90℃)

±5%

 

露点控制

40℃~90℃

±2℃

 

冷却系统

循环泵

Walrus

流量:5~200LPM,

压力:5~100kPa

±1kPa

 

换热器

alfa laval

4-10℃温差

±1℃

 

自动补水系统

水泵

 

0~2NLPM

 

 

在线电导率仪

 

0~100μS/cm

±1μS/cm

 

负载系统

负载

电压:0~750 V

电流:0~800 A

功率:0~50kw

0.5%

 

控制/数据采集系统

控制器

NI/进口

全自动控制,可自编工况

 

美国国家仪器公司

压力传感器

SMC

0~300 kPa

±1kPa

 

温度传感器

NTC

0℃~100℃

±1℃

 

单电压采集

通道:250个

电压:±2V

速率:2Hz

±2mV

 

软件

LABVIEW8.0

界面友好,操作方便

正版授权

 

安全联锁?;は低常℉IS)

氢气浓度报警仪

 

声光

 

 

安全报警联锁

软件

压力、温度、电压、液位超限报警

 

 

急停?;?/span>

硬件

 

 

 

Ups备用电源

    

根据客户需求选配

电源需求

电源

 

380/110A(≈40KW)

  

4 特点与服务

4.1 系统特点

    ???榛桑砂葱枨笞楹喜煌呐渲?;

    ?可按需求定制的监控系统;

    ?的安全性,可靠的安全紧急关闭机制;

    ?PC界面友好清晰,操控简便;

    ?功能强大的数据采集和诊断系统,预留I/O、AD、PWM裕量;

    ?可选的集成环境室和负载等。

4.2 工程与服务

    ?从设计到运行,可提供一整套测试系统的服务,根据需要,还可提供实验室整体解决服务;

    ?除了测试系统的交付服务,可以提供其他大量的客户服务,包括、现场运行支持、甚至可以由我们的服务与测试工程师来运行测试台架。

 

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