1598005420-e4dffbb6ff09e4f6675580849e63fa88 (811210), страница 77
Текст из файла (страница 77)
В общем случае для отработки и испытаний высокоавтоматизированного ЭХГ необходим комплексный испытательный стенд, содержащий системы управления и контроля, приготовления и подачи реагентов, тсрчосгатпровапия, нагрузочные устройства, вспомогательные системы иззюрепнй, газового анализа, отбора и утилизации продуктов реакций н др. На рнс !О.! приведена структурная схема универсального испытателыюго стенда. Система подготовки (прнготовлеиия), очистки н подачи реагентон 3 обеспечивает снабжение ЭХГ топливом и окислителеч заданной чистоты при давлениях, температурах и расходах, определенных техническим заданием Систсма термостатирования 4 обеспечивает подпер'канне заданных температурных режимов в контурах ЗХГ.
Нагрузочиое устройство 5 позволяет воспроизводить реальный режим потребления электроэнергии в широком диапазоне значений мощности, защиту ЭХГ от перегрузок. Пульт управления, контре,тя и зашиты 6 обеспечивает реализацию алгоритма упрзвлепня, сбор и запоминаю!с ш~формацш1 о состоянии ЭХГ, предупреждение возшгкновснпя аварнйнь1х ситуаций, а при случайном возникновении — нсобхадни)ю защиту, исключающую реализацию кргмических ситуаций. Это обеспечивается специальной системой аварийных связей ЭХà — обьскт (ЭХГ— стенд), позволяющей вести испытания з режимах полностью автоматического управления.
Система измерений обеснечнваст контроль 400 и регистрацию тйкущях пара метров (тока нагрузки, напряжения, данлення газон, температуры в контурах гермостатнрования и др.) Система контроля и анализа газов обеспечивает текущий контроль реагентов, подаваемых в ЭХГ. Вспомогательные системы — сбора продукгов ре- 1 акции, измерения натекающих газов в электролитную пояость, заправки и др., обеспечивают регулирование эксплуатационных параметров и их контроль. В зависимости от эксплуатационных требований к ЭХГ стенд может дополняться, например, системой подачи, слива воды, системой вакуумироваиия и т. д.
В случае, когда в состав стенда вводится ЭВМ, работающая в информационно.управляющем ре. ткиме по заданной програмлге— сбор, обработка информации— управление, контроль и защита ЭХГ выпояняются ЭВМ. Ес применение позволяет повысить объективность информации н ее обработки, существенно сократить численность испытательного персонала. Логика управления, параметры, объем контроля и защиты определяются спецификой ЭХГ н конкретнылги требованиями к ним. Как правило, в штатных эксплуатационных условиях стремятся к мини.
муму параметров контроля, управления и защиты, обеспечивающему надежную работу ЭХГ. Однако иа стадии отработки ЭХГ объеы контроля должен быть макснмаяьпым. В общем случае контролируют; общее напряжение ЗХГ; напряжение отдельных модулей ТЭ; ток нагрузки; температуру теплоносителя в контурах ЭХГ; сигнализацию состояния запорно-регулирующей арматуры; сигнализацию об уровне электролита в батарее ЭХГ; сигнализацию о выходе за пределы давлений реагентов иа вхо. де и в контурах ЭХГ; сигнализацию о снижении взирая<ения на любом ТЭ ниже допустимого предела; сигпалнзацнго о прохоэкденин продувок реагентов.
Следует особенно подчеркнуть, что испытания тзкнх сложных систем со многими параметрами, какими являются ЗХГ большой мощности, требуют высокой степени автоматизации управления контроля н защиты. 26 — 93 40! аметим при этом, что наряду со сравнительно медленно протекающими процессамп тепло- и массообмеиа в бат ЭХГ зазвякать и быст ыстропротекающие процессы, такие, например, как резкое снижение иапряжеяпя иа '!Э, падоиие ( реагентов в конт ах и е (заброс! давления в коитурах и др., которые могут привести к ясрасчетиому режиму или необратимо вывести из строя весь ЭХГ. Для предогвращеиия этих ситуаций нельзя полагаться иа бди. тельиость оператора, быстроту и правильность его реакции.
Правильный вы ор объема испытавпй, их достаточпость и предваю их высо ставнтельиость являются одним из осповпых ф факторов, обеспечиающих высокое качество отработки ЭХГ, пх йадежиостн. 10.2. МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ И ОБРАБОТКИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ 10.2Л. Цевм и виды испытаний При различных подходах к исследованию ЭХГ, включакццнх как большую степень детализации в изучении процессов переноса на макроскопическом уровне, так и исследования на микроуровне в современных условиях, преобладает технологический подход, т.
е. в ходе отки ЭХ изготовляют образцы, испытывают нх в различных условиях, составляют графики, рассчитывают щепные показатели и на основе их анализа сов совершенствуют конструкцию и технологию. 3 а последние годы появились публикации о результатах испытаний ЭХГ различных фирм. В зависимости от назначения ЭХГ совокупность требо ваний, определяющих цели экспериментальных абот, ва рьируются, но общими объектами исследования являра ются основные характеристики ЭХà — зависимость напряжения от плотности тока или от мощности и мощности от тока, изменение напряжения плп полярпза! пн ависимостп от времени, температуры, давления газов 'цг! образных реагентов, концентрации электролита и других факторов.
Выявляются и повышаются обобщенные показатели — удельная мощность (массовая и объемная), КПД, экономические показатели, ресурс. Отрабатываются параметры вспомогательных систем, проверяются характеристики ЭХГ в различных специфических условиях — в космосе, под водой, при сложных графиках нагрузки, в условиях кратковременных и длительных перегрузок и короткого замыкания, при совместной работе ЭХГ с аккумуляторной батареей. Исследуется влияние конструктивных и технологических особенностей на выходные и эксплуатационные характеристики ЭХГ, 402 капределяющие мотивы при проведении испытаний связаны с подтверждением соответствг(2! всех параметров и характеристик ЭХГ требованиям, вытекающим из пх назначения, а также с выявлением возможных путей усовершенствования н оптимальных условий и режимов пх работы.
Модульность конструкции ЭХГ, повторяемость агрегатов, узлов и деталей, в частности повторяемость ТЭ— носителя основных свойств ЭХГ, позволяют вести комбинированные испытания, т. е. выполнять эксперименталь. ную отработку многих задач на отдельных батареях ТЭ, ТЭ и деталях, а на заключительных этапах испытывать ЭХГ в целом. Возможность проведения комбинированных пспыта ннй представляется ценной ввиду высокой стоимости разработок ЭХГ и готовых изделий, а также сложности процессов в ЭХГ, обусловливающей значительное число новых проблем, возникаю(цих в ходе разработок. Большой класс испытаний связан с выбором типа ТЭ н ЭХГ и включает исследования множества частных проблем, таких как выбор топлива и окислителя, выбор, оценка и улучшение свойств катализатора, разработка электродов и их исследование, выбор электролита, конструкции ячеек, ТЭ, модулей и ЭХГ, выбор оптимальной области рабочих параметров.
Из-за болыпого числа взрнаитов полный охват испытаний мого обширпого класса недоступен отдельпым фирмам. Предазри сальной выбор иапрзвлеиня ведется па базе тщзгельиого зяализа публикаций и широкого кооперирования с исследовательскими органиэациями Па этой стадии разработок, когда цели испытапий связзпы с выбором оптимальных вариантов, а набор факторов в каждом частиом исследовании ие очень велик и стоимость эксперимеитов ие слишком высока, уместно прпмеиеппс статистических методов цлаиироаапяя эксперпмеитов ((О (!. Техпологпчсские и экономические ограии~еняя пе исключают выполпезоя необходимого объема эксперимеитов для проведения рсгрвссиогшого апалвза и позволяют учесть все сущсствеипые факторы для пгзлучеиия математической модели, адекватной рсальиому миогофакторпому объекту или процессу, с последующей оптимизацией их В ряде задач, например при выборе катализатора или кояцсптрзппи электролита, могут быть применены методы полного и дробного факториого экспериментов с получсиисм липсйпой и пеполпой квадратичпой модели объектов При болыпом числе действуюгдих фзкторов (свыше б — 7) могут бьль исвользоваяы переиасыщеипые планы по методу случзйиого баланса.
При достаточно длктельпых испытаниях, связанпых, например, с исследованием ресурсных измевепий характери. стик, плаиировзиие миогофакториого эксперимента следует осуще- 26' 403 СТВЛЯТЬ С Р уч том псупраиляемого временного д ейфа В следований оптнмнзацня мож б НОГО ОЛГЧ Полно может ыть выпсюпенз б. кой модели, а путем экспери. й матеь>этической м р " точки В факториом пространстве поиска стациона ной Ряда экспе л кального изучения позе х о р..н сти отклика по результатам точки, на осно рпментов, специально спланированных вблизи текущей а основе одного из методов оптнмпзачии (Га 'с а— ля, градиентного, симплексного .) ого и др. При>тенение матемзгических мето о методов планирования эксперп >сншими объемзмн экспериментальНа более поздних этапах, когда ведутся коз > ния отдельных блоко ° ЭХГ в нли . в целом, а выбо узлов, процессов определяющпх т> ЭХГ няе статистических методов плавя пх тнп .
, в основном заве ршен, применсОдов пл нпровани зксперимснтОВ не Всегда т вно, главным об азом пз-зз зкономических Огрдничспин, но йги применение в пспьпзниях, пе нг, связанных с большой и тыо, например при выборе режимов продуаок, темр турных режимов и оптнмнзацин раметров. других эксплуатационных па. Условия работы ЭХГ не всег з о в гдз могут быль смодслпровапы прп х отдельных ТЭ, конденсаторов, аг сгатов я других компоненто~ гене ато а Нап ь, >т н~р~шра апример, прн наличия в б:юк о электролнта условия его конвекцип пон ото 'г.
прннудигельной циркуляции, опр кцип пон отсутствии цснтрации. Массоперенос, темпера опрслеляющие, наприме, поле го геометрического расположенйя ТЭ с , температуРные поля, зависят от вза > > мно- и размеров коммуникаций, способа ас я . я конденсаго ов, азче е> посо а Распределения газообразных тов о элементам и кон енса реакции и теплоты и я а д торам, схемы удаления продукд других фзкгоров, про Вляющнхс оке . ° иным образом, чем в отлельньж ТЭ, мо сборках ТЭ. Поэтому испы ЭХГ б. чигельную роль в выявлении его спытання ..
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
