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  • H2氫能換料站危險區域的分布式I/O系統

    圖爾克IP67 ATEX I/O模塊成為了Resato Hydrogen Technology模塊化加氫站實現擴展和快速調試的保證

    未來,氫能將作為能源載體發揮重要作用。使用氫能的公共汽車和卡車更會越來越多。從長遠來看,氫能似乎也正在成為乘用車的能源載體。擁有加氫站的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。公司創新的核心在于高壓技術。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。

    • 如果之后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不銹鋼保護外殼,所以幾乎所有TBEN I/O模塊都獲批用于ATEX 2區

    • 由于配備IP67 IMC接口設備,防爆傳感器也能在沒有控制柜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于ATEX爆炸性區域的不同IP67解決方案。在客戶處,我們只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?!盢iels de Jong 

    自2018年以來,工程師們還將這一技術應用于加氫站的開發和建設。該公司已在歐洲建造并調試了超過45個加氫站,其中9個在荷蘭。

    適用于卡車和乘用車的兩種壓力等級

    加氫站獲得燃料的方式有兩種,一種是通過電解器,利用電流引起化學反應,將水分離為氫氣和氧氣,另一種是通過稱為長管拖車的氫氣罐車。

    長管拖車內的氫氣分三個階段壓縮至350 bar后冷卻。然后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并儲存在單獨的儲罐中。由于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。

    加氫站比碳基燃料充裝站復雜得多。該系統必須通過一系列冷卻和壓縮步驟使氫氣達到必要壓力。由于壓力增大會導致溫度升高,因此必須反復冷卻氫氣。

    處理氫氣的過程中必須有防爆措施

    燃料補充系統的復雜在于控制系統。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級別,容易爆炸的氫氣給自動化概念的實現帶來了挑戰。為此,系統須有防爆措施,并且產品須經適當認證。此外,系統必須盡量免維護,因為現場不會有人員進行任何現場調整。要處理的信號主要是溫度和壓力信號以及控制閥的開關信號。此外,還有閥門、急停按鈕和其他安全傳感器的安全相關信號。

    一開始,制造商仍通過無源I/O技術連接其燃料補充系統。在這種技術中,傳感器和執行器信號會先發送到儲氫箱的無源加氫機,然后通過多芯線從加氫機發送到控制器。 

    模塊化提高了靈活性

    第二代Resato加氫站采用模塊化系統。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,并適用于連接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伙伴,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臺上展示了許多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?!俺藞D爾克。他們能為我們提供適用于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匯聚在一條數據線上。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。由于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咨詢 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?!皥D爾克真的是很好的合作伙伴。我們沒有隨隨便便開發產品,而是就產品進行了深入交流,并考慮了不同的可能性。圖爾克甚至推薦了最合適我們的線纜類型以及長度?!毖邪l工程師Niels de Jong解釋道?!拔覀冃枰獔D爾克這樣的合作伙伴”。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系列設備,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,安全地隔離電路并轉換信號電流。甚至安全相關信號也會分散到IP67 I/O模塊TBPN上,TBPN通過Profisafe協議與安全控制器通信。

    模塊化概念有助于實現離線測試并縮短調試時間

    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?!耙郧拔覀儽仨氃谏a現場進行測試,然后在客戶現場拆除所有設備并重新布線。然后,我們必須再次測試所有輸入和輸出是否正確連接。如今,我們在我們的場所測試系統,并將所有連接器連接到遠程I/O模塊。在客戶處,我們只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,也不再需要動用那么多電氣工程師?!?/p>

    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,修復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制軟件模塊化。這就意味著模塊能直接添加到控制軟件中,而不必重寫整個代碼?!斑@幾乎就像復制粘貼,”Lagendijk說。由于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并需要增加更多儲氫容器,這對我們來說簡直輕而易舉-電工和控制方面的問題更是非常容易解決?!?/p>

    下一個目標:批量生產

    加氫站需求與日俱增??梢酝茰y,在不久的將來,Resato會陸續將其生產從項目組織轉向系列生產-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)可預先大量生產,然后根據特定的客戶要求進行組裝。這些規模經濟也將降低加氫站的成本和縮短上市時間。

    選擇國家

    圖爾克全球

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