圖爾克|H2氫能換料站危險區域的分布式I/O係統
未(wei)來(lai),氫(qing)能(neng)將(jiang)作(zuo)為(wei)能(neng)源(yuan)載(zai)體(ti)發(fa)揮(hui)重(zhong)要(yao)作(zuo)用(yong)。使(shi)用(yong)氫(qing)能(neng)的(de)公(gong)共(gong)汽(qi)車(che)和(he)卡(ka)車(che)更(geng)會(hui)越(yue)來(lai)越(yue)多(duo)。從(cong)長(chang)遠(yuan)來(lai)看(kan),氫(qing)能(neng)似(si)乎(hu)也(ye)正(zheng)在(zai)成(cheng)為(wei)乘(cheng)用(yong)車(che)的(de)能(neng)源(yuan)載(zai)體(ti)。擁(yong)有(you)加(jia)氫(qing)站(zhan)的(de)Resato Hydrogen Technology B.V.(荷蘭阿森市)就是從這一趨勢中獲益的公司之一。公司創新的核心在於高壓技術。自20世紀90年代初以來,Resato在水切割這一小眾市場上就聲名鵲起。

如果之後通過增加加氫機的方式來擴展加氫站,就能相對容易地添加更多儲氫箱

儲氫箱將氫燃料的壓力維持在350 bar(卡車)或700 bar(乘用車)

因為采用TB-SG不鏽鋼保護外殼,所以幾乎所有TBEN I/O模塊都獲批用於ATEX 2區

由於配備IP67 IMC接口設備,防爆傳感器也能在沒有控製櫃的情況下安全地連接到2區的I/O模塊

圖爾克能為我們提供適用於ATEX爆炸性區域的不同IP67解決方案。在客戶處,我們隻需連接電源線和數據線。

“圖爾克甚至能為我們推薦了長度合適的確切電纜類型。”Niels de Jong
自2018年以來,工程師們還將這一技術應用於加氫站的開發和建設。該公司已在歐洲建造並調試了超過45個加氫站,其中9個在荷蘭。
適用於卡車和乘用車的兩種壓力等級
jiaqingzhanhuoderanliaodefangshiyouliangzhong,yizhongshitongguodianjieqi,liyongdianliuyinqihuaxuefanying,jiangshuifenliweiqingqiheyangqi,lingyizhongshitongguochengweichangguantuochedeqingqiguanche。
長管拖車內的氫氣分三個階段壓縮至350 bar後冷卻。然後儲存在為卡車補充燃料的儲氫箱中,或者在第四個壓縮階段將氫氣壓縮至700 bar並儲存在單獨的儲罐中。由於預先對氫氣進行了冷卻,因此可通過700-bar的泵更快地為乘用車補充燃料。
加(jia)氫(qing)站(zhan)比(bi)碳(tan)基(ji)燃(ran)料(liao)充(chong)裝(zhuang)站(zhan)複(fu)雜(za)得(de)多(duo)。該(gai)係(xi)統(tong)必(bi)須(xu)通(tong)過(guo)一(yi)係(xi)列(lie)冷(leng)卻(que)和(he)壓(ya)縮(suo)步(bu)驟(zhou)使(shi)氫(qing)氣(qi)達(da)到(dao)必(bi)要(yao)壓(ya)力(li)。由(you)於(yu)壓(ya)力(li)增(zeng)大(da)會(hui)導(dao)致(zhi)溫(wen)度(du)升(sheng)高(gao),因(yin)此(ci)必(bi)須(xu)反(fan)複(fu)冷(leng)卻(que)氫(qing)氣(qi)。
處理氫氣的過程中必須有防爆措施
燃料補充係統的複雜在於控製係統。Resato開發了一種專利算法,可根據溫度和壓力以最快的速度加氫。在I/O級(ji)別(bie),容(rong)易(yi)爆(bao)炸(zha)的(de)氫(qing)氣(qi)給(gei)自(zi)動(dong)化(hua)概(gai)念(nian)的(de)實(shi)現(xian)帶(dai)來(lai)了(le)挑(tiao)戰(zhan)。為(wei)此(ci),係(xi)統(tong)須(xu)有(you)防(fang)爆(bao)措(cuo)施(shi),並(bing)且(qie)產(chan)品(pin)須(xu)經(jing)適(shi)當(dang)認(ren)證(zheng)。此(ci)外(wai),係(xi)統(tong)必(bi)須(xu)盡(jin)量(liang)免(mian)維(wei)護(hu),因(yin)為(wei)現(xian)場(chang)不(bu)會(hui)有(you)人(ren)員(yuan)進(jin)行(xing)任(ren)何(he)現(xian)場(chang)調(tiao)整(zheng)。要(yao)處(chu)理(li)的(de)信(xin)號(hao)主(zhu)要(yao)是(shi)溫(wen)度(du)和(he)壓(ya)力(li)信(xin)號(hao)以(yi)及(ji)控(kong)製(zhi)閥(fa)的(de)開(kai)關(guan)信(xin)號(hao)。此(ci)外(wai),還(hai)有(you)閥(fa)門(men)、急停按鈕和其他安全傳感器的安全相關信號。
一開始,製造商仍通過無源I/Ojishulianjieqiranliaobuchongxitong。zaizhezhongjishuzhong,chuanganqihezhixingqixinhaohuixianfasongdaochuqingxiangdewuyuanjiaqingji,ranhoutongguoduoxinxiancongjiaqingjifasongdaokongzhiqi。
模塊化提高了靈活性
第二代Resato加氫站采用模塊化係統。因此,可靈活地增加和組合儲氫容器、壓縮機和冷卻裝置。但這些模塊還必須獲得ATEX 2區認證,並適用於連接1區和0區的本質安全信號。為了尋找在防爆領域能支持這種分散式概念的自動化合作夥伴,Resato的團隊也參加了漢諾威工業博覽會。各大供應商的工程師們在展台上展示了許多IP67 IO解決方案。但當問及是否有通過ATEX認證的IP67解決方案時,許多供應商都紛紛搖頭。“除了圖爾克。他們能為我們提供適用於ATEX爆炸性區域的不同IP67解決方案。據我們了解,圖爾克對此很熟悉,也在市場上推出了相應的組件,”Lagendijk介紹了尋找分散式I/O解決方案的情況。
為了更容易添加聚集體,每個聚集體上的所有信號必須彙聚在一條數據線上。因此,儲氫單元需要工業以太網(更準確地是指ProFi net)I/O解決方案。由於Resato不想把過多精力浪費在保護外殼和相關的機械工作上,專家們尋找了耐熱且適合戶外使用的IP67 I/O模塊。到目前為止,沒有讓自動化工程師汗流浹背的要求。
概念開發期間進行密集谘詢 因此,Resato為了其儲氫單元與圖爾克專家合作開發了分散式I/O概念。“圖(tu)爾(er)克(ke)真(zhen)的(de)是(shi)很(hen)好(hao)的(de)合(he)作(zuo)夥(huo)伴(ban)。我(wo)們(men)沒(mei)有(you)隨(sui)隨(sui)便(bian)便(bian)開(kai)發(fa)產(chan)品(pin),而(er)是(shi)就(jiu)產(chan)品(pin)進(jin)行(xing)了(le)深(shen)入(ru)交(jiao)流(liu),並(bing)考(kao)慮(lv)了(le)不(bu)同(tong)的(de)可(ke)能(neng)性(xing)。圖(tu)爾(er)克(ke)甚(shen)至(zhi)推(tui)薦(jian)了(le)最(zui)合(he)適(shi)我(wo)們(men)的(de)線(xian)纜(lan)類(lei)型(xing)以(yi)及(ji)長(chang)度(du)。”研發工程師Niels de Jong解釋道。“我們需要圖爾克這樣的合作夥伴”。I/O概念完全分散實施-例如ATEX 0區和1區的本質安全傳感器信號。通過IMC係列設備,圖爾克提供IP67特殊接口模塊。這些模塊連接在防爆傳感器(或執行器)和I/O設備之間,安全地隔離電路並轉換信號電流。甚至安全相關信號也會分散到IP67 I/O模塊TBPN上,TBPN通過Profisafe協議與安全控製器通信。
模塊化概念有助於實現離線測試並縮短調試時間
Lagendijk解釋說:“我們看中圖爾克解決方案的其中一個原因是允許進行離線測試。“以yi前qian我wo們men必bi須xu在zai生sheng產chan現xian場chang進jin行xing測ce試shi,然ran後hou在zai客ke戶hu現xian場chang拆chai除chu所suo有you設she備bei並bing重zhong新xin布bu線xian。然ran後hou,我wo們men必bi須xu再zai次ci測ce試shi所suo有you輸shu入ru和he輸shu出chu是shi否fou正zheng確que連lian接jie。如ru今jin,我wo們men在zai我wo們men的de場chang所suo測ce試shi係xi統tong,並bing將jiang所suo有you連lian接jie器qi連lian接jie到dao遠yuan程chengI/O模塊。在客戶處,我們隻需連接電源線和數據線。這樣能為電氣工作節省好幾天的調試時間,也不再需要動用那麼多電氣工程師。”
Remco Lagendijk強調了模塊化概念的這一優勢:“調試是一個非常關鍵的階段。如果調試出現問題,修複所花費的時間通常比生產時間長得多。這是因為所有專家、合適的工具甚至必要的備件都不會在客戶現在,而要公司自己準備。
一致的模塊化設計-最適宜的擴展性
Resato已將模塊化概念考慮得十分周全。Remco Lagendijk及其軟件開發部同事也將控製軟件模塊化。這就意味著模塊能直接添加到控製軟件中,而不必重寫整個代碼。“這幾乎就像複製粘貼,”Lagendijk說。由於采用一致的模塊化概念,Resato的氫燃料站現在很容易擴展。Niels de Jong補充道:“如果客戶希望擴展存儲空間並需要增加更多儲氫容器,這對我們來說簡直輕而易舉-電工和控製方麵的問題更是非常容易解決。”
下一個目標:批量生產
加氫站需求與日俱增。可以推測,在不久的將來,Resato會陸續將其生產從項目組織轉向係列生產-至少有部分是如此。憑借模塊化加氫站概念和模塊化I/O架構,Resato已蓄勢待發。這個概念使批量生產成為可能。單個模塊(如壓縮機或儲氫單元)可預先
關於圖爾克
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