吳懷明，趙宗煥，林國福

（1.北京航天試驗(yàn)技術(shù)研究所，北京100074；2.首都航天機(jī)械有限公司，北京100076）

1 引言

氫能具有來源廣泛、清潔環(huán)保、循環(huán)利用等一系列優(yōu)點(diǎn)，得到了科研機(jī)構(gòu)、政府和企業(yè)的高度關(guān)注。隨著氫燃料電池車［1-3］的快速發(fā)展，與之配套的氫能基礎(chǔ)設(shè)施—加氫站［4，5］，也在全球范圍快速增加，為氫能燃料電池等氫能利用設(shè)備設(shè)施提供能源補(bǔ)給的基礎(chǔ)設(shè)施，是氫能燃料電池汽車推廣應(yīng)用、加快發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)的前置條件。液態(tài)儲氫加氫站系統(tǒng)基于分布式控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)加氫系統(tǒng)狀態(tài)自動(dòng)監(jiān)控、數(shù)據(jù)記錄和查詢、故障診斷報(bào)警、無人值守及網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)等功能，從而滿足液態(tài)加氫系統(tǒng)建設(shè)需求。

本研究項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)如下技術(shù)指標(biāo)：

1）加氫供氣系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)液氫泵增壓壓力45 MPa，達(dá)到自動(dòng)增壓、自動(dòng)監(jiān)測等無人值守功能；

2）加氫供氣系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)加氫穩(wěn)流控制功能，控制加氫速率（0～100）g／s，保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行；

3）加氫供氣系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)監(jiān)控、故障診斷等功能，具備智慧互聯(lián)、多網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，提高系統(tǒng)可靠性和安全性。

2 系統(tǒng)組成及技術(shù)原理

2.1 系統(tǒng)組成

分布式控制系統(tǒng)（Distributed Control System，DCS）應(yīng)用于液態(tài)儲氫加氫系統(tǒng)具有重要意義，分布式控制系統(tǒng)［6-8］主要包括：信息管理系統(tǒng)、站控系統(tǒng)、安全監(jiān)控系統(tǒng)、高壓存儲系統(tǒng)、增壓汽化輸送系統(tǒng)、加氫設(shè)備系統(tǒng)等組成，其系統(tǒng)原理框圖如圖1所示。其中信息管理系統(tǒng)主要包括數(shù)據(jù)服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)等，用于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控站內(nèi)設(shè)備狀態(tài)和數(shù)據(jù)參數(shù)記錄功能；站控系統(tǒng)主要包括工程師站和站控PLC 控制設(shè)備，用于實(shí)現(xiàn)整站工藝設(shè)備的監(jiān)控運(yùn)行、加氫過程的控制和設(shè)備報(bào)警處理等功能，實(shí)時(shí)查看各系統(tǒng)狀態(tài)，進(jìn)行相應(yīng)的遠(yuǎn)程操作；安全監(jiān)控系統(tǒng)主要包括監(jiān)控主機(jī)、防爆攝像頭和氫濃度傳感器等監(jiān)控儀表，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測現(xiàn)場工藝設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，確?，F(xiàn)場設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行，出現(xiàn)異常狀態(tài)時(shí)，氫濃度檢測儀表具備故障報(bào)警功能；高壓存儲系統(tǒng)主要包括高壓儲氫氣瓶等，用于儲存供氫氣源；增壓汽化輸送系統(tǒng)主要包括液氫泵增壓設(shè)備和汽化設(shè)備，用于實(shí)現(xiàn)高壓液氫和增壓供氣等功能；加氫設(shè)備系統(tǒng)主要包括加氫機(jī)設(shè)備，用于給氫燃料汽車加氫供氣。

圖1 系統(tǒng)原理框圖Fig.1 Schematic diagram of control system

其中，信息管理系統(tǒng)主要用于液態(tài)加氫站現(xiàn)場工藝設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控、數(shù)據(jù)參數(shù)存儲和數(shù)據(jù)分析等，工藝設(shè)備狀態(tài)參數(shù)通過光纖網(wǎng)絡(luò)從站控系統(tǒng)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)服務(wù)器，數(shù)據(jù)服務(wù)器用于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)記錄和實(shí)時(shí)存儲功能；站控系統(tǒng)的工程師站用于實(shí)現(xiàn)加氫操作員的控制指令和接收設(shè)備狀態(tài)指令，實(shí)現(xiàn)加氫系統(tǒng)控制功能；站控系統(tǒng)用于執(zhí)行加氫操作員指令，實(shí)現(xiàn)液氫泵增壓和加氫供氣相應(yīng)功能；液氫存儲系統(tǒng)用于提供加氫系統(tǒng)所需要的液氫，通過PLC控制系統(tǒng)輸送至液氫泵增壓，從而滿足氫燃料電池汽車所需的氣源；增壓汽化輸送系統(tǒng)用于實(shí)現(xiàn)液氫系統(tǒng)的增壓，通過PLC 控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)液氫泵增壓汽化，快速向高壓儲氫氣瓶充氣；加氫系統(tǒng)主要通過冗余光纖網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)加氫控制系統(tǒng)對加氫機(jī)設(shè)備供氣壓力、流量的控制；其中液氫泵增壓汽化、站控系統(tǒng)為關(guān)鍵核心設(shè)備，根據(jù)系統(tǒng)需求設(shè)計(jì)相應(yīng)功能，系統(tǒng)基于分布式控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離、高精度對增壓汽化、加氫供氣設(shè)備的控制功能。

2.2 技術(shù)原理

分布式控制系統(tǒng)在液態(tài)加氫站中支持多種網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議包括OPC、 TCP／IP、 Modbus-TCP 協(xié)議［9-12］，其中站控系統(tǒng)PLC 與信息系統(tǒng)采用OPC 通信協(xié)議，用于數(shù)據(jù)狀態(tài)傳輸、數(shù)據(jù)存儲及顯示；站控系統(tǒng)PLC 與從站系統(tǒng)采用Modbus-TCP 通信協(xié)議，通過網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議Modbus-TCP 控制液氫存儲系統(tǒng)，待低溫液氫介質(zhì)傳送到泵增壓汽化系統(tǒng)，通過數(shù)字I／O 接口控制高壓存儲系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)高壓氣瓶充氣，而后通過數(shù)字網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議Modbus-TCP 接口控制加氫設(shè)備，將高壓氣瓶氣源通過加氫機(jī)設(shè)備供氣氫燃料電池汽車，其中站控系統(tǒng)采用并聯(lián)冗余結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，具體為冗余機(jī)架、冗余控制器、冗余電源、冗余網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)等實(shí)現(xiàn)加氫供氣系統(tǒng)，保證系統(tǒng)設(shè)備可靠穩(wěn)定工作，設(shè)備系統(tǒng)全部采用數(shù)字式儀表、電動(dòng)閥、電控減壓器、調(diào)節(jié)閥等智能元件完成遠(yuǎn)程控制及遠(yuǎn)程調(diào)壓技術(shù)，其中加氫供氣系統(tǒng)采用壓力閉環(huán)控制方法，實(shí)現(xiàn)加氫系統(tǒng)穩(wěn)壓調(diào)節(jié)和精確控制功能。系統(tǒng)通信原理框圖如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)通信原理框圖Fig.2 Schematic diagram of system communication

2.2.1 增壓汽化原理

液氫存儲系統(tǒng)中存有低壓低溫-253 ℃的液氫，經(jīng)過高壓液氫泵可以實(shí)現(xiàn)增壓，然后進(jìn)入高壓汽化器進(jìn)行相變換熱并為高壓氫氣，進(jìn)而向高壓存儲系統(tǒng)的氣瓶充氣，通過液氫增壓柱塞泵進(jìn)行變頻增壓控制，后經(jīng)高壓汽化器換熱實(shí)現(xiàn)高壓氫氣存儲。其中主控系統(tǒng)基于分布式控制技術(shù)通過以太網(wǎng)Modbus-TCP 通信協(xié)議對液氫泵變頻系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程增壓泵控制功能，系統(tǒng)保證液氫泵活塞的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)使泵腔容積發(fā)生穩(wěn)定變化，從而在液氫泵腔內(nèi)形成負(fù)壓來實(shí)現(xiàn)液氫的吸入與排出。

2.2.2 加氫供氣原理

加氫機(jī)系統(tǒng)采用雙槍加氫模式，其中加氫槍型號為TK16 和TK25，可以用于加注貨車和客車，加氫機(jī)系統(tǒng)開啟加氫啟動(dòng)信號，站控系統(tǒng)通過Modbus-TCP 協(xié)議給加氫機(jī)設(shè)備發(fā)送加氫指令，將高壓存儲系統(tǒng)氫氣氣源輸送給加氫機(jī)設(shè)備，加氫機(jī)設(shè)備根據(jù)不同氣源供氣壓力進(jìn)行切換，通過最優(yōu)控制算法實(shí)時(shí)控制調(diào)節(jié)閥，同時(shí)流量計(jì)實(shí)時(shí)計(jì)量，保證加氫供氣穩(wěn)定運(yùn)行。其中加氫設(shè)備系統(tǒng)的控制算法通過比例、積分、微分，實(shí)現(xiàn)快速、高效的控制，改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能，針對加氫供氣系統(tǒng)需求設(shè)定加氫壓力值，其偏差來控制電控減壓器的動(dòng)作，以調(diào)節(jié)減壓閥進(jìn)氣量和排氣量，從而達(dá)到精確控制減壓器供氣壓力目的，加氫系統(tǒng)供氣壓力的設(shè)定、傳感器的采樣都傳遞到DCS 控制器中，用PID 控制算法［13］實(shí)現(xiàn)對壓力的閉環(huán)控制。具體算法公式如式（1）：

式中：u（kT）——控制輸出量；e（kT）——第k次采樣獲得的偏差信號；k——采樣序號；T——采樣周期；Kp——比例系數(shù)；Ki——積分系數(shù)；Kd——微分系數(shù)。

根據(jù)被控對象數(shù)值不同，對Kp，Ki和Kd系數(shù)進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)PID 控制的最優(yōu)輸出。

3 系統(tǒng)總體方案

3.1 系統(tǒng)需求

加氫系統(tǒng)需實(shí)現(xiàn)液態(tài)儲氫加氫設(shè)備的遠(yuǎn)距離控制與高速采集，對加氫供氣壓力精度要求0.5 %，能夠?qū)崿F(xiàn)加氣穩(wěn)壓、穩(wěn)流等控制功能，具備數(shù)據(jù)監(jiān)測、數(shù)據(jù)記錄及報(bào)表、故障診斷報(bào)警及無人值守功能。根據(jù)工藝系統(tǒng)需要，站控系統(tǒng)需完成對工藝系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制及儀控系統(tǒng)的采集。其中，執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要包括氣動(dòng)閥、電磁閥、泵電機(jī)等設(shè)備；儀控系統(tǒng)主要包壓力傳感器、溫度傳感器、流量計(jì)傳感器、氫濃度傳感器等。站控系統(tǒng)所需的通道數(shù)量參數(shù)如表1所示，儀控系統(tǒng)的傳感器數(shù)量參數(shù)如表2所示。

表1 通道數(shù)量參數(shù)表Tab.1 Parameters of channel quantity

表2 傳感器數(shù)量參數(shù)表Tab.2 Parameters of sensor quantity

傳感器設(shè)備均采用（4～20）mA 信號傳輸方式，具有傳輸距離遠(yuǎn)、衰減小、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，為延長采集卡使用壽命，需要完成對傳感器的二線制配電，對每一個(gè)測量通道都配有信號隔離器。

3.2 硬件設(shè)計(jì)方案

分布式控制系統(tǒng)采用并行冗余模式，控制層采用工程師站和操作員站，其中控制器CPU 采用冗余架構(gòu)，主站機(jī)架采用冗余控制模式互為備份，機(jī)架上使用國產(chǎn)中控控制器GCU521、冗余同步光纖網(wǎng)絡(luò)模塊、冗余供電電源模塊以及數(shù)字I／O 模塊；現(xiàn)場層主要為從站控制系統(tǒng)和儀控系統(tǒng)，其中從站控制系統(tǒng)包括冗余的遠(yuǎn)程通信卡COM523 及冗余的數(shù)字I／O 模塊，分別用于傳感器采集和閥門控制，儀控系統(tǒng)包括傳感器、流量計(jì)、電磁閥和電動(dòng)減壓閥等，用于工藝系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測及狀態(tài)控制等?？刂葡到y(tǒng)通過冗余的光纖網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)現(xiàn)場設(shè)備層實(shí)現(xiàn)設(shè)備連接，從而達(dá)到遠(yuǎn)程監(jiān)測和控制功能。

控制系統(tǒng)采用冗余GCU521 控制器，掃描周期10 ms～5 s 可選，支持多任務(wù)并行調(diào)度功能；采用冗余COM523 通信卡，支持多種網(wǎng)絡(luò)通信總線協(xié)議如OPC、TCP／IP、Modbus-TCP 等，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，為構(gòu)建信息網(wǎng)絡(luò)體系、決策管理、多元化發(fā)展提供技術(shù)支撐；采用羅斯蒙特800 D 質(zhì)量流量計(jì)，具備雙路冗余輸出功能，傳輸距離遠(yuǎn)，抗干擾能力強(qiáng)，精度可達(dá)到0.5 %，滿足加氫供氣系統(tǒng)要求。

安全監(jiān)控系統(tǒng)主要包括視頻監(jiān)控模塊和氫安全監(jiān)測模塊［14，15］，用于對站內(nèi)系統(tǒng)關(guān)鍵位置進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，其中視頻模塊具有視頻的存儲和回放功能，可用于工藝系統(tǒng)的狀態(tài)分析和確認(rèn)，采用防爆攝像頭用于觀察液氫存儲設(shè)備、液氫泵增壓設(shè)備、高壓存儲設(shè)備、排放設(shè)備及加氫設(shè)備等工作狀態(tài)，保證現(xiàn)場安全穩(wěn)定工作。氫安全監(jiān)測模塊主要包括氫濃度傳感器、火焰探測器，濃度傳感器輸出信號為（4～20）mA 電流信號，系統(tǒng)接入主控系統(tǒng)采集卡，由主控系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的濃度顯示，濃度超過1 %進(jìn)行濃度報(bào)警，濃度超多4 %則進(jìn)行安全連鎖功能，火焰探測器為紅外探測傳感器輸出信號為開關(guān)量，當(dāng)現(xiàn)場有火焰或高溫異常狀態(tài)時(shí)，輸出報(bào)警信號進(jìn)行相應(yīng)的安全連鎖功能。

3.3 軟件設(shè)計(jì)方案

控制系統(tǒng)軟件平臺為VxSCADA 上位機(jī)軟件和GCSContrix 編程軟件，編程軟件采用算法塊封裝，基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)、事件觸發(fā)的分布式算法控制技術(shù)，集邏輯控制、運(yùn)動(dòng)控制與過程控制為一體，支持圖形化編程、文本編輯及多種語言混合編程的集成開發(fā)環(huán)境，支持控制算法的離線、在線調(diào)試，提高軟件平臺的編程效率，液態(tài)加氫系統(tǒng)通過軟件平臺實(shí)現(xiàn)主／從站設(shè)備和工藝系統(tǒng)設(shè)備完成設(shè)備初始化、設(shè)備狀態(tài)自檢、自動(dòng)控制、故障診斷報(bào)警及無人值守等功能。系統(tǒng)軟件工作流程如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)軟件工作流程圖Fig.3 Flow chart of system software work

DCS 控制器根據(jù)PID 控制算法將給定的設(shè)定值和傳感器反饋的值比校，利用其偏差值來控制閥門開關(guān)，如果設(shè)定值和反饋值一致，則控制器將生成零點(diǎn)誤差。如果設(shè)定值和反饋值不一致，則控制器將生成誤差值，并發(fā)送輸出至控制器以修正誤差。當(dāng)壓差較大或較小時(shí)，直接打開電磁閥或進(jìn)氣電磁閥，來縮小調(diào)節(jié)時(shí)間；當(dāng)壓差小于某一值后，采用PID 控制算法，以使系統(tǒng)快速達(dá)到目標(biāo)要求，該模式控制精度高、響應(yīng)速度快，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制功能?？刂扑惴鞒虉D如圖4所示。

圖4 控制算法流程圖Fig.4 Flow chart of control algorithm

3.3.1 自動(dòng)檢測功能

控制系統(tǒng)啟動(dòng)自動(dòng)檢測功能后，加氫系統(tǒng)進(jìn)入初始化自檢狀態(tài)，先對液氫存儲系統(tǒng)、泵增壓汽化系統(tǒng)、高壓存儲系統(tǒng)、加氫供氣系統(tǒng)以及安全監(jiān)控系統(tǒng)等設(shè)備的閥門、減壓器、壓力傳感器、溫度傳感器、流量計(jì)及氫濃度傳感器狀態(tài)進(jìn)行自檢，待各設(shè)備檢查狀態(tài)合格后，再對系統(tǒng)工藝設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行逐段氣密檢查，待系統(tǒng)狀態(tài)都正常合格后，狀態(tài)自檢結(jié)束。

3.3.2 加氫供氣功能

控制系統(tǒng)加氫供氣模式包括自動(dòng)供氣和手動(dòng)供氣兩種模式，若選擇自動(dòng)供氣模式讀取已設(shè)定好的計(jì)劃表，生成控制指令，執(zhí)行自動(dòng)供氣功能；若選擇手動(dòng)供氣模式時(shí)，根據(jù)加氣系統(tǒng)供應(yīng)范圍，操作人員在參數(shù)界面輸入供氣系統(tǒng)壓力值，生成控制指令，工藝系統(tǒng)依次執(zhí)行增壓汽化系統(tǒng)、高壓存儲系統(tǒng)、加氫供氣系統(tǒng)等，加氫供氣系統(tǒng)開始加氫，各設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)被上傳到工程師站實(shí)時(shí)顯示數(shù)據(jù)狀態(tài)和存儲數(shù)據(jù)。系統(tǒng)加氫完后，根據(jù)指令依次關(guān)閉電磁閥、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥及電動(dòng)減壓器，電控設(shè)備恢復(fù)到初始狀態(tài)。增壓、加氫供氣工藝圖如圖5 和圖6所示。

圖5 增壓供氣工藝圖Fig.5 Process diagram of pressurized air supply

圖6 加氫供氣工藝圖Fig.6 Process diagram of hydrogenation gas supply

3.3.3 故障診斷報(bào)警功能

控制系統(tǒng)通過組態(tài)編程軟件完成加氫供氣系統(tǒng)功能，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)記錄、故障診斷報(bào)警［16-21］以及安全連鎖等功能，其中故障診斷報(bào)警類型包括氣體超壓報(bào)警、溫度異常報(bào)警、流量超限報(bào)警、氫濃度泄露報(bào)警、通信異常報(bào)警及設(shè)備工作異常報(bào)警等，根據(jù)故障報(bào)警類型不同，系統(tǒng)設(shè)置相應(yīng)的安全聯(lián)鎖控制。若氣體超壓報(bào)警，則系統(tǒng)軟件根據(jù)故障報(bào)警位置自動(dòng)彈出報(bào)警信息框提示，同時(shí)進(jìn)行安全聯(lián)鎖控制，實(shí)現(xiàn)排氣閥自動(dòng)開啟／關(guān)閉功能；若泵溫度異常報(bào)警，則系統(tǒng)軟件根據(jù)報(bào)警位置自動(dòng)彈出報(bào)警信息框提示，同時(shí)進(jìn)行安全聯(lián)鎖控制，自動(dòng)停止液氫泵增壓工作，并聲光報(bào)警通知相關(guān)工作人員；若氫濃度傳感器診斷報(bào)警，系統(tǒng)軟件根據(jù)報(bào)警位置自動(dòng)彈出報(bào)警信息框提示，同時(shí)安全聯(lián)鎖控制加氫系統(tǒng)停止加氫工作，保證系統(tǒng)安全。系統(tǒng)軟件通過設(shè)置這些預(yù)判故障模型，更進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)安全加氫穩(wěn)定運(yùn)行。

3.3.4 無人值守功能

控制系統(tǒng)在自動(dòng)供氣和手動(dòng)供氣兩種供氣模式間進(jìn)行遠(yuǎn)程切換，根據(jù)設(shè)定好的供氣模式，通過設(shè)定好自動(dòng)加氣的壓力值、流量值，系統(tǒng)開始執(zhí)行自動(dòng)增壓、自動(dòng)調(diào)節(jié)供氣壓力以及自動(dòng)排放等功能，從而完成無人值守等功能，提高系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化、自動(dòng)化、智能化控制功能。

4 系統(tǒng)試驗(yàn)驗(yàn)證

4.1 增壓汽化驗(yàn)證

根據(jù)液態(tài)儲氫加氫系統(tǒng)先增壓后汽化的特點(diǎn)，進(jìn)行了以液氫介質(zhì)設(shè)備試驗(yàn)，過程順利、參數(shù)穩(wěn)定，通過耐壓和耐低溫試驗(yàn)，完成整個(gè)汽化過程。其中液氫增壓泵系統(tǒng)采用國產(chǎn)系統(tǒng)及分布式控制技術(shù)，通過Modbus-TCP 通信協(xié)議實(shí)現(xiàn)變頻器遠(yuǎn)程增壓泵調(diào)節(jié)功能，系統(tǒng)采用海利普HLP-A100 變頻設(shè)備，系統(tǒng)支持本地觸摸屏點(diǎn)動(dòng)控制或通過上位機(jī)SCADA遠(yuǎn)程自動(dòng)控制增壓泵設(shè)備，同時(shí)系統(tǒng)出現(xiàn)故障異常時(shí)，具備自動(dòng)安全處理功能，從而達(dá)到無人值守［22，23］等功能。

其中，變頻調(diào)速公式如式（2）：

式中：n——電機(jī)轉(zhuǎn)速，單位r／min；f——電動(dòng)機(jī)頻率，單位Hz；s——轉(zhuǎn)差率，單位%；p——電動(dòng)機(jī)磁極對數(shù)。

液氫泵增壓汽化系統(tǒng)，在不同工況下泵出口壓力隨時(shí)間變化數(shù)據(jù)曲線，根據(jù)泵入口處壓力傳感器測得進(jìn)液壓力數(shù)據(jù)，并對泵進(jìn)液過冷度進(jìn)行評估，經(jīng)過數(shù)據(jù)分析，進(jìn)液過冷度在1.5 K 以上。試驗(yàn)數(shù)據(jù)參數(shù)表如表3所示。

表3 試驗(yàn)數(shù)據(jù)參數(shù)Tab.3 Parameters of test data

通過液氫泵增壓汽化試驗(yàn)驗(yàn)證，系統(tǒng)采用分布式變頻調(diào)速控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)通信總線遠(yuǎn)程可靠連接，完成設(shè)備自動(dòng)預(yù)冷、自動(dòng)增壓控制，從而達(dá)到增壓壓力50.6 MPa。液氫泵狀態(tài)參數(shù)測量正常、遠(yuǎn)程自動(dòng)控制穩(wěn)定運(yùn)行，增壓汽化壓力滿足加氫技術(shù)要求，實(shí)現(xiàn)無人值守自動(dòng)控制功能，提高了系統(tǒng)自動(dòng)化、智能化控制水平。

4.2 加氫供氣驗(yàn)證

加氫設(shè)備系統(tǒng)加氫機(jī)采用多線程并行工作模式，具備加氫量的計(jì)量、顯示，同時(shí)支持與站控系統(tǒng)通過以太網(wǎng)實(shí)時(shí)通信，實(shí)現(xiàn)對加氫設(shè)備遠(yuǎn)程控制功能，具備多參數(shù)采集、顯示、查詢及記錄等功能，其中加氫機(jī)雙槍加氫功能試驗(yàn)驗(yàn)證，具體加氫試驗(yàn)數(shù)據(jù)參數(shù)如表4所示。

表4 加氫試驗(yàn)數(shù)據(jù)參數(shù)Tab.4 Parameters of hydrogenation test data

加氫供氣系統(tǒng)通過加氫試驗(yàn)驗(yàn)證，根據(jù)供氫氣源壓力等級不同，選擇最優(yōu)控制算法，通過閉環(huán)控制調(diào)節(jié)閥開度，實(shí)現(xiàn)加氫流速控制在（0～100）g／s，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)安全可靠加氫，滿足系統(tǒng)技術(shù)要求。

5 結(jié)束語

液氫在未來能源及工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用前景巨大，目前國內(nèi)政府部門、科研院所大力支持發(fā)展液氫儲運(yùn)和加氫技術(shù)。本系統(tǒng)充分發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢，解決多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，基于分布式控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)液氫增壓汽化、加氫供氣的無人值守等功能，提高了系統(tǒng)自動(dòng)化、智能化控制水平。