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CN106058385B - 一种钠硫电池保温箱加热部件功率计算方法 - Google Patents

一种钠硫电池保温箱加热部件功率计算方法 Download PDF

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楼晓东
杨建平
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Abstract

本发明公开了一种钠硫电池保温箱加热部件功率计算方法，包括下列步骤：加热功率估算值计算步骤：估算钠硫电池保温箱各个加热部件的加热功率估算值；线路连接步骤：将钠硫电池保温箱上的各个加热部件分别连接对应的电流传感器，并将所有的电流传感器接入一个具备数据记录功能的数据采集系统；仿真升温步骤：使钠硫电池保温箱按照既定的升温曲线进行升温，所述数据采集系统通过所述电流传感器，记录加热部件的电流变化曲线；加热部件功率比值计算步骤；加热功率最低加热部件额定加热功率确定步骤；其它加热部件额定加热功率确定步骤和控制连接步骤。其技术效果是：通过精确计算每个加热部件的额定加热功率并合理布置，以解决温度均匀性问题，达到降低成本减少故障点的效果。

Description

一种钠硫电池保温箱加热部件功率计算方法
技术领域
本发明涉及一种钠硫电池保温箱加热部件功率计算方法。
背景技术
钠硫电池运行需要钠硫电池保温箱提供稳定的、均匀的高温运行环境，目前的技术手段为在钠硫电池保温箱内部四周和底部布置加热部件实现维持内部运行温度的目的。采用的加热部件包括电阻加热丝与不锈钢板制成的加热板，电阻加热丝的功率决定了加热部件的发热量，是影响温度变化的主要因素之一。内部物质，即钠硫电池及填充物的温度特性、加热板之间的热量传导和外部散热量等其它因素也对温度有很大影响。这些因素很难用数学计算的方法确定影响的程度，因此对于钠硫电池保温箱内部温度均匀性较难控制，常规单一回路控制无法满足对钠硫电池保温箱内部温度均匀性的要求。
现有技术中，钠硫电池保温箱各面的加热部件独立布置，加热部件功率采用较大值估算得方法，由不同的控制器采用多路分别控制，每一个加热面均维持要求的温度，以此解决钠硫电池保温箱内部温度均匀性困难及加热部件之间的耦合困难的问题。虽然钠硫电池保温箱内部升温可控、钠硫电池保温箱内部温度可以达到要求的均匀性，但采用多路控制会造成集成的控制复杂，增加故障点及成本。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种钠硫电池保温箱加热部件功率计算方法，其有利于对于钠硫电池保温箱中各个加热部件的一回路控制，通过精确计算每个加热部件的额定加热功率并合理布置，以解决温度均匀性问题，达到降低成本减少故障点的效果。
实现上述目的的一种技术方案是：一种钠硫电池保温箱加热部件功率计算方法，包括下列步骤：
加热功率估算值计算步骤：估算钠硫电池保温箱各个加热部件的加热功率估算值；
线路连接步骤：将钠硫电池保温箱上各个加热部件分别连接对应的电流传感器，并将所有的电流传感器接入一个具备数据记录功能的数据采集系统；
仿真升温步骤：使钠硫电池保温箱按照既定的升温曲线进行升温，所述数据采集系统通过各所述电流传感器，记录每个所述电流传感器所对应的加热部件的电流变化曲线；
加热部件功率比值计算步骤:获取钠硫电池保温箱升温时，实测加热总功率最大时间段中各加热部件中实测加热功率最低的加热部件的实测电流与其它加热部件实测电流的比值；
加热功率最低加热部件额定加热功率确定步骤：确定实测加热总功率最大时间段中实测加热功率最低的加热部件的额定加热功率；
其它加热部件额定加热功率确定步骤：根据实测加热总功率最大时间段中实测加热功率最低的加热部件的实测电流与其它加热部件实测电流之间的比值，确定其它加热部件的额定加热功率；
控制连接步骤：将所有加热部件并联接入加热电源，所述加热电源连接控制器，实现一点控制。
进一步的，加热功率估算值计算步骤中钠硫电池保温箱各个加热部件的加热功率估算值的估算公式为：
Q＝A×q；
P＝Q×K；
其中P为该加热部件的加热功率估算值；Q为钠硫电池保温箱的外壁散热功率；A为钠硫电池保温箱的外壁的表面积；q为钠硫电池保温箱的外壁的单位面积散热功率；K为钠硫电池保温箱的加热功率系数。
再进一步的，q为300W/m2，K为1.4。
进一步的，加热部件功率比值计算步骤中，截取四个不同阶段各加热部的电流变化曲线，并在每个阶段计算实测加热功率最低的加热部件的实测电流与其它加热部件实测电流的比值；所述的四个阶段为：
低温段：钠硫电池保温箱各个加热部件的实测电流为恒定值。
中温段：钠硫电池保温箱开始加速升温，钠硫电池保温箱各个加热部件的实测电流先增大后保持恒定；
高温段：钠硫电池保温箱升温速率趋缓，钠硫电池保温箱各个加热部件的实测电流开始减小；
恒温段：钠硫电池保温箱温度保持恒定，钠硫电池保温箱各个加热部件的实测电流保持恒定；
进一步的，加热功率最低加热部件额定加热功率确定步骤中，实测加热总功率最大时间段中实测加热功率最低的加热部件的额定加热功率应为该加热部件在实测加热总功率最大时间段的实测功率的1.1倍。
采用了本发明的一种钠硫电池保温箱加热部件功率计算方法的技术方案，一种钠硫电池保温箱加热部件功率计算方法，包括下列步骤：加热功率估算值计算步骤：估算钠硫电池保温箱各个加热部件的加热功率估算值；线路连接步骤：将钠硫电池保温箱上各个加热部件分别连接对应的电流传感器，并将所有的电流传感器接入一个具备数据记录功能的数据采集系统；仿真升温步骤：使钠硫电池保温箱按照既定的升温曲线进行升温，所述数据采集系统通过所述电流传感器，记录对应加热部件的电流变化曲线；加热部件功率比值计算步骤:获取钠硫电池保温箱升温时，实测加热总功率最大时间段中各加热部件中实测加热功率最低的加热部件的实测电流与其它加热部件实测电流的比值；加热功率最低加热部件额定加热功率确定步骤：确定实测加热总功率最大时间段中实测加热功率最低的加热部件的额定加热功率；其它加热部件额定加热功率确定步骤：根据实测加热总功率最大时间段中实测加热功率最低的加热部件的实测电流与其它加热部件实测电流之间的比值，确定其它加热部件的额定加热功率；控制连接步骤：将所有加热部件并联接入加热电源，所述加热电源连接控制器，实现一点控制。其技术效果是：有利于对于钠硫电池保温箱中各个加热部件的一回路控制，通过精确计算每个加热部件的额定加热功率并合理布置解决温度均匀性问题，达到降低成本减少故障点的效果。
具体实施方式
本发明的发明人为了能更好地对本发明的技术方案进行理解，下面通过具体地实施例，并进行详细地说明：
本发明的一种钠硫电池保温箱加热部件功率计算方法针对的是前壁、后壁、左壁、右壁和下壁上各有一块加热部件的钠硫电池保温箱。
本发明的一种钠硫电池保温箱加热部件功率计算方法，首先采用简易计算方法，估算各个加热部件的加热功率估算值，并放大到保证可以满足升温需要的功率，通过仿真升温过程，检测每一个加热部件在钠硫电池保温箱升温过程中的实测加热功率，并计算各加热部件的实测加热功率的比值。选择满足加热需求的加热部件中实测加热功率最低的加热部件，计算其实测加热功率和其它各加热部件实测加热功率的比值，精确计算每一个加热部件的额定加热功率。在集成过程中将所有加热部件并联成一回路，由一个控制回路实现单点控制。
本发明的一种钠硫电池保温箱加热部件功率计算方法包括下列步骤：
加热功率估算值计算步骤：采用以下公式：
Q＝A×q；
P＝Q×K；
其中P为加热部件的加热功率估算值，单位为W；
Q为钠硫电池保温箱的外壁的散热功率,单位为W；
A为钠硫电池保温箱的外壁的表面积,单位为m2；
q为钠硫电池保温箱的外壁的单位面积散热功率，单位为W/m2；
K：钠硫电池保温箱的加热功率系数。
钠硫电池保温箱初步设计时，加热部件的加热功率必须偏大，为简化计算，可估算加热部件的加热功率估算值，并高估加热部件的加热功率估算值。因此q的取值可为常数300，K的取值可为常数1.4，加热部件的加热功率估计值必须大于加热部件的加热功率实测值。
线路连接步骤：将钠硫电池保温箱上的每一个加热部件分别连接对应的电流传感器，并将所有的电流传感器接入一个具备数据记录功能的数据采集系统，电流传感器也可用电度表或功率表代替。
仿真升温步骤：使钠硫电池保温箱按照既定的升温曲线进行升温，数据采集系统通过各个电流传感器，记录每个电流传感器所对应的加热部件的电流变化曲线。
加热部件功率比值计算步骤:在钠硫电池保温箱升温过程中，截取不同阶段的各加热部件的电流变化曲线，计算各个阶段，钠硫电池保温箱各加热部件的实测电流的比值，尤其是钠硫电池保温箱升温过程中实测加热总功率最大时间段，即钠硫电池保温箱升温速率最快时间段，各加热部件中实测加热功率最低的加热部件的实测电流与其它加热部件实测电流的比值，如采用功率表或电度表，则计算各加热部件的功率比值或电度比值。
电流变化曲线一般分为四段：
低温段：钠硫电池保温箱各个加热部件的实测电流为恒定值。
中温段：钠硫电池保温箱开始加速升温，钠硫电池保温箱各个加热部件的实测电流先增大后保持恒定，该阶段中,钠硫电池保温箱升温最快的阶段，即实测电流保持恒定的时间段为实测加热总功率最大时间段，找出实测加热总功率最大时间段中实测加热功率最低的加热部件以及该加热部件在实测加热总功率最大时间段的实测加热功率。
高温段：钠硫电池保温箱升温速率趋缓，钠硫电池保温箱各个加热部件的实测电流开始减小。
恒温段：钠硫电池保温箱温度保持恒定，钠硫电池保温箱各个加热部件的实测电流保持恒定。
加热功率最低加热部件额定加热功率确定步骤：即确定实测加热总功率最大时间段中实测加热功率最低的加热部件的额定加热功率，考虑控制调节余量，实测加热总功率最大时间段中实测加热功率最低的加热部件的额定加热功率应为该加热部件在实测加热总功率最大时间段的实测加热功率的1.1倍。
其它加热部件额定加热功率确定步骤：根据实测加热总功率最大时间段中实测加热功率最低的加热部件的实测电流与其它加热部件实测电流之间的比值，确定其它加热部件的额定加热功率和位置。实测加热总功率最大时间段中实测加热功率最低的加热部件的实测电流与其它加热部件实测电流之间的比值，即为实测加热总功率最大时间段中实测加热功率最低的加热部件的额定加热功率与其它加热部件额定加热功率之间的比值。
控制连接步骤：将所有加热部件并联接入加热电源，加热电源配置控制器，采用一点控制。
本发明的一种钠硫电池保温箱加热部件功率计算方法，有利于对于钠硫电池保温箱中各个加热部件的一回路控制，通过精确计算每个加热部件的额定加热功率并合理布置，以解决温度均匀性问题，达到降低成本减少故障点的效果，而且对于钠硫电池保温箱中每个加热部件的额定加热功率的计算简单、高效、可靠。
本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (5)

1.一种钠硫电池保温箱加热部件功率计算方法，包括下列步骤：
加热功率估算值计算步骤：估算钠硫电池保温箱各个加热部件的加热功率估算值；
线路连接步骤：将钠硫电池保温箱上各个加热部件分别连接对应的电流传感器，并将所有的电流传感器接入一个具备数据记录功能的数据采集系统；
仿真升温步骤：使钠硫电池保温箱按照既定的升温曲线进行升温，所述数据采集系统通过各所述电流传感器，记录每个所述电流传感器所对应的加热部件的电流变化曲线；
加热部件功率比值计算步骤:获取钠硫电池保温箱升温时，实测加热总功率最大时间段中各加热部件中实测加热功率最低的加热部件的实测电流与其它加热部件实测电流的比值；
加热功率最低加热部件额定加热功率确定步骤：确定实测加热总功率最大时间段中实测加热功率最低的加热部件的额定加热功率；
其它加热部件额定加热功率确定步骤：根据实测加热总功率最大时间段中实测加热功率最低的加热部件的实测电流与其它加热部件实测电流之间的比值，确定其它加热部件的额定加热功率；
控制连接步骤：将所有加热部件并联接入加热电源，所述加热电源连接控制器，实现一点控制。
2.根据权利要求1所述的一种钠硫电池保温箱加热部件功率计算方法，其特征在于：加热功率估算值计算步骤中钠硫电池保温箱各个加热部件的加热功率估算值的估算公式为：
Q＝A×q；
P＝Q×K；
其中P为该加热部件的加热功率估算值；Q为钠硫电池保温箱的外壁散热功率；A为钠硫电池保温箱的外壁的表面积；q为钠硫电池保温箱的外壁的单位面积散热功率；K为钠硫电池保温箱的加热功率系数。
3.根据权利要求2所述的一种钠硫电池保温箱加热部件功率计算方法，其特征在于：q为300W/m2，K为1.4。
4.根据权利要求1所述的一种钠硫电池保温箱加热部件功率计算方法，其特征在于：加热部件功率比值计算步骤中，截取四个不同阶段各加热部的电流变化曲线，并在每个阶段计算实测加热功率最低的加热部件的实测电流与其它加热部件实测电流的比值；所述的四个阶段为：
低温段：钠硫电池保温箱各个加热部件的实测电流为恒定值；
中温段：钠硫电池保温箱开始加速升温，钠硫电池保温箱各个加热部件的实测电流先增大后保持恒定；
高温段：钠硫电池保温箱升温速率趋缓，钠硫电池保温箱各个加热部件的实测电流开始减小；
恒温段：钠硫电池保温箱温度保持恒定，钠硫电池保温箱各个加热部件的实测电流保持恒定。
5.根据权利要求1所述的一种钠硫电池保温箱加热部件功率计算方法，其特征在于：加热功率最低加热部件额定加热功率确定步骤中，实测加热总功率最大时间段中实测加热功率最低的加热部件的额定加热功率应为该加热部件在实测加热总功率最大时间段的实测功率的1.1倍。
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