[发明专利]一种大型氢液化器或制冷机实时动态仿真平台

说明书

本发明涉及低温系统仿真平台领域，具体涉及一种大型氢液化器或制冷机实时动态仿真平台。该平台通过将在多学科系统仿真工具中对构建好的动态仿真模型进行模块化封装，得到封装后的S函数模块；基于实验管理软件对S函数模块进行实时化检测，得到模块检测数据；将模块检测数据下载至NI仿真机中进行处理，输出标准模拟量信号以及标准数字量信号；基于PLC硬件对标准模拟量信号以及标准数字量信号进行采集，以实现实时动态仿真模型与控制系统模型之间的数据交互。本发明大型氢液化器或制冷机实时动态仿真平台能够保证仿真模拟的可靠性、实用性以及计算复杂度低。

技术领域

本发明涉及低温系统仿真平台领域，具体而言，涉及一种大型氢液化器或制冷机实时动态仿真平台。

背景技术

氢能源是一种富裕的、可获取的能源，被公认为最终的最佳燃料。液态氢相比气态氢具有一些独特性质，比如更低的重量和体积、更高的含能量等。因此，氢能被视为最有前途的能量载体。而获得液氢的途径是通过氢液化器将原料氢气进行液化。小型氢液化装置的生产能力一般不超过20L/h，中型氢液化装置的生产能力为20～3000L/h，大型氢液化装置的生产能力在3000L/h以上。

氢液化器属于复杂的多参数热动力系统，各设备间互相耦合，工况复杂，运行费用昂贵，对其进行动态仿真研究可以减少试验费用，缩短调试时间，同时可以为系统的优化和控制系统设计提供理论支持。

近年来国内外多见针对大型氦低温制冷系统的动态仿真系统研究，针对大型氢液化器的动态仿真系统研究，国内外尚未见相关报道。文献1(J Li*,L Q Liu,L Y Xiong,NPeng,K R Li and C L Ke,Dynamic simulations of medium-sized hydrogenliquefiers based on EcosimPro simulation software,IOP Conf.Series:MaterialsScience and Engineering 755(2020)012070doi:10.1088/1757-899X/755/1/012070)首次报道了利用过程模拟软件EcosimPro进行中型氢液化器的动态仿真研究，涉及了两个流程，分别是单透平膨胀的氦制冷氢液化器动态仿真和双级透平膨胀的氦制冷氢液化器动态仿真，而利用过程模拟软件EcosimPro进行大型氢液化器/制冷机的动态仿真，国内外尚未见相关报道。

其中，专利CN201710377911.X，技术路线是基于OPC通讯协议，将利用过程模拟软件EcosimPro开发的大型氦低温系统与基于EPICS架构的控制模型之间实现数据交互，需要基于多台PC机实现仿真模拟，计算复杂度高，成本较高。

其中，专利CN201911199389.6综合能源能量管理系统的测试方法及其测试系统公开了在仿真上位机上基于Matlab/Simulink建立综合能源系统中电力网络系统离线模型，没有针对于大型氢液化器/制冷机的相关应用。

发明内容

本发明实施例提供了一种大型氢液化器或制冷机实时动态仿真平台，以至少解决现有的大型氢液化器仿真技术中缺乏实时动态模拟以及仿真模拟复杂度较高的问题。

根据本发明的实施例，提供了一种大型氢液化器或制冷机实时动态仿真平台，其仿真方法包括：

在多学科系统仿真工具中对构建好的动态仿真模型进行模块化封装，得到封装后的S函数模块；

基于实验管理软件对S函数模块进行实时化检测，得到模块检测数据；

将模块检测数据下载至NI仿真机中进行处理，输出标准模拟量信号以及标准数字量信号；

基于PLC硬件对标准模拟量信号以及标准数字量信号进行采集，以实现实时动态仿真模型与控制系统模型之间的数据交互。