一种水电解系统以及温度传感器失效的容错修正方法与流程

本发明涉及化工制造，具体涉及一种水电解系统以及温度传感器失效的容错修正方法。

背景技术：

1、在电解水制氢是与可再生能源的转换、储存和利用具有最高匹配相容程度的制氢技术。其原料易得，效率优秀，系统简单，产物纯度高，具有优异的经济性和环境友好性，

2、目前传统碱性电解水制氢系统的发展趋向无人化管理，在无人值守运行时，系统内的温度传感器可能会由于潮湿、碱液渗漏腐蚀、系统断电等原因而性能下降或零点漂移，甚至失效；若温度传感器失效，将导致水电解系统无法准确的根据温度传感器读数来控制加热器等装置的操作，会导致整个系统的温度过高或过低，从而影响系统的制氢效果以及安全性。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种水电解系统以及温度传感器失效的容错修正方法，以解决如何在部分传感器失效状态下，有效保证水电解系统的制氢效果以及安全性的问题。

2、第一方面，本发明提供了一种水电解系统，包括：管路、电解液、多个制氢做功部件、多个温度传感器以及至少一个流量传感器；所述制氢做功部件之间通过管路连接；所述电解液单向流经所述管路和制氢做功部件；所述温度传感器根据预设的上下游顺序被安装至所述管路的预设测点，用于测量所述电解液的温度值；所述流量传感器被安装至所述管路的任意测点，用于测量所述电解液的流量值。

3、本发明实施例中制氢做功部件之间通过管路连接，电解液单向流经所述管路和制氢做功部件，通过安装多个温度传感器和至少一个流量传感器，可以更精确地监测电解液的温度和流量，为后续修正失效温度传感器的温度值提供基础，从而保证系统在容错范围内安全正常运行。

4、在一种可选的实施方式中，所述预设测点位于制氢做功部件的出口位置或入口位置，且相邻位置的温度传感器之间安装至少一个制氢做功部件。

5、本发明实施例通过将温度传感器安装在制氢做功部件的出口或入口位置，以及相邻位置的制氢做功部件之间，可以更加精细地监测电解液在不同部件之间的温度变化，提高后续方法步骤中修正失效温度传感器的温度值的准确度。

6、第二方面，本发明提供了一种温度传感器失效的容错修正方法，基于第一方面所述的温度传感器失效的容错修正装置，方法包括：获取全部温度传感器在当前时刻各自测量对应的第一温度值以及流量传感器在当前时刻所测量的流量值，其中，所述第一温度值表征温度传感器所测量的实际温度值；基于预设热交换模型获取相邻位置的温度传感器之间的制氢做功部件，在当前时刻与外界环境交换热量所产生的换热量；基于所述第一温度值、所述流量值以及所述换热量，计算全部温度传感器各自对应的第二温度值，其中，所述第二温度值表征温度传感器应测量的理论温度值；基于所述第一温度值以及所述第二温度值选取全部温度传感器中的失效温度传感器；控制所述失效温度传感器进行停机操作，并修正所述失效温度传感器在当前时刻所测量的第一温度值。

7、本发明实施例通过基于换热量以及失效温度传感器上下游的温度，修正失效温度传感器所测量的温度值，保证水电解系统可以根据修正后的温度控制加热器等装置，避免出现安全问题。即使温度传感器失效，系统仍然可以在容错范围内安全正常运行，无需继续检修失效温度传感器，保证继续准确监测和控制制氢过程中的温度参数，从而提高系统的安全性。

8、在一种可选的实施方式中，所述基于预设热交换模型获取相邻位置的温度传感器之间的制氢做功部件，在当前时刻与外界环境交换热量所产生的换热量，包括：获取所述制氢做功部件内部感应装置在当前时刻采集的部件温度t1、部件产热量q以及在当前时刻的外界温度t2；基于所述部件温度t1、部件产热量q、外界温度t2、预设换热系数α，并结合所述预设热交换模型计算所述制氢做功部件在当前时刻与外界环境交换热量所产生的换热量q；所述预设热交换模型通过如下公式表示：

9、q＝|q-(t1-t2)·α|。

10、本发明实施例通过获取部件温度、产热量和外界温度，并结合预设的换热系数和热交换模型，热交换模型结合了换热系数，可以更加精确的确定温度差，从而能精确的计算制氢做功部件与外界环境之间的换热量。

11、在一种可选的实施方式中，所述基于所述第一温度值、所述流量值以及所述换热量，计算全部温度传感器各自对应的第二温度值，包括：获取第i个温度传感器的上游位置的第i-1个温度传感器的第一温度值ti-1和第i个温度传感器的下游位置的第i+1个温度传感器的第一温度值ti+1；获取第i个温度传感器的上游位置的第i-1个温度传感器之间的制氢做功部件的换热量qi-1和第i个温度传感器的下游位置的第i+1个温度传感器之间的制氢做功部件的换热量qi+1；基于获取的第i个温度传感器的上游位置和下游位置对应的第一温度值及制氢做功部件的换热量，结合预设流量值m以及预设的电解液比热c，基于如下公式计算得到第i个温度传感器的第二温度值tith；

12、

13、本发明实施例通过获取上游和下游位置的第一温度值以及制氢做功部件的换热量，并结合预设的流量值和电解液比热，从而能精确计算每个温度传感器的第二温度值，为后续优化第i个温度传感器的第一温度值提供数据基础。

14、在一种可选的实施方式中，所述基于所述第一温度值以及所述第二温度值选取全部温度传感器中的失效温度传感器，包括：获取全部温度传感器对应的第一温度值与第二温度值的差值；将所述差值低于等于预设温差阈值的温度传感器，标定为正常温度传感器；将所述差值高于预设温差阈值的温度传感器，标定为失效温度传感器。

15、本发明实施例基于某个温度传感器的第一温度值与第二温度值的差值确定某个温度传感器是否为失效温度传感器，如果是失效的温度传感器，就进行标定，为后续步骤中针对失效温度传感器进行温度修正提供基础。

16、在一种可选的实施方式中，所述修正所述失效温度传感器在当前时刻所测量的第一温度值，包括：将失效温度传感器的上游位置正常温度传感器的第一温度值，以及下游位置正常温度传感器的第一温度值通过加权平均法计算得到修正温度值；将所述修正温度值作为失效温度传感器修正后的第一温度值。

17、本发明实施例中失效温度传感器可能导致温度测量误差，进而影响制氢过程的控制和安全性，通过基于失效温度传感器的上游位置正常温度传感器的第一温度值，以及下游位置正常温度传感器的第一温度值修正失效温度传感器的温度值，引入上下游温度测量值和系统流量数据，相比于通过自身测量值做阈值判断，其鲁棒性更强；排除不准确温度传感器，减少单一失效的温度传感器故障对系统整体温度控制的影响还能确保制氢过程的安全，从而保证系统在容错范围内安全正常运行。

18、在一种可选的实施方式中，所述方法，还包括：基于相邻位置的正常温度传感器之间的制氢做功部件在上一时刻的换热量以及预设换热量权重系数，修正所述相邻位置的正常温度传感器之间的制氢做功部件在当前时刻的换热量。

19、本发明实施例通过相邻位置的正常温度传感器之间的制氢做功部件在上一时刻的换热量和预设换热量权重系数，可以更准确地计算当前时刻的换热量，实现了参数修正，有利于延长检修周期和保障系统故障状态下的安全性，同时也降低了运维成本。

20、第三方面，本发明提供了一种温度传感器失效的容错修正装置，所述系统包括：

21、温度获取模块，用于获取全部温度传感器在当前时刻各自测量对应的第一温度值以及流量传感器在当前时刻所测量的流量值，其中，所述第一温度值表征温度传感器所测量的实际温度值；

22、换热量获取模块，用于基于预设热交换模型获取相邻位置的温度传感器之间的制氢做功部件，在当前时刻与外界环境交换热量所产生的换热量；

23、温度计算模块，用于基于所述第一温度值、所述流量值以及所述换热量，计算全部温度传感器各自对应的第二温度值，其中，所述第二温度值表征温度传感器应测量的理论温度值；

24、传感器选取模块，用于基于所述第一温度值以及所述第二温度值选取全部温度传感器中的失效温度传感器；

25、控制修正模块，用于控制所述失效温度传感器进行停机操作，并修正所述失效温度传感器在当前时刻所测量的第一温度值。

26、第四方面，本发明提供了一种计算机设备，包括：存储器和处理器，存储器和处理器之间互相通信连接，存储器中存储有计算机指令，处理器通过执行计算机指令，从而执行上述第二方面或其对应的任一实施方式的温度传感器失效的容错修正方法。

27、第五方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机指令，计算机指令用于使计算机执行上述第二方面或其对应的任一实施方式的温度传感器失效的容错修正方法。