HyPMHD30集成手册中文版

30 KW 氢燃料电池发电模块HyPM® HD 30集成操作手册第4版此产品受6,436,563, 6,866,061, 6,878,477, 7,018,732, 7,077,187, 7,148,654美国专利及其它申请中的专利保护。

30 kW氢燃料电池发电系统HyPM® HD 30集成操作手册第4版保留所有版权。

未经Hydrogenics公司书面授权，手册的任何一部分均不得以任何方式或任何手段（电子的、机械的）复制或传播。

2013年8月印制修订历史担保和责任1 概述2 安全3 产品概述HyPM® HD 30属于长寿命/移动电源系列。

经过设计、优化，它可以应用在多种移动领域。

除了HyPM燃料电池电堆以外，产品还包含了燃料、氧化剂及水的管理，以及气体净化处理辅助部件，集成了软件控制及电源调节。

HyPM结构最显著的特点如下：✓随负荷变化，相应快速✓无限制启动次数，不会对电堆产生负面影响✓内置先进的诊断✓燃料利用率高✓液体冷却，能够有效的带走系统或沟槽内的热量，以应用在其它地方✓低压操作✓安静3.1 技术规格表3-1FCPM技术规格1.大约是底座外围尺寸，不包括空气供应系统和水泵。

2.冷藏处理后产品质量在湿基准基础上有上下1 kg浮动。

产品质量不包含空气供应系统和水泵。

3.产品尺寸以最外围为基准，不包含接插件和法拉。

4.禁止用户超功率使用。

最大输出电流禁止使发电系统超过额定功率。

模块额定功率是在最初工程测试验收时确定的，工况条件为环境温度为21℃，海拔高度为200 m，燃料和氧化剂温度均为21℃。

FCPM须按照说明书规定运行。

否则，会影响电堆性能包括电堆耐久性，毁坏电堆。

5.输出电流由用户决定，但禁止超过由CAN总线输出的“允许消耗电流”。

FCPM禁止在低于15 A下运行5min。

6.平均最高效率在模块出厂验收测试得到，约有±3 %的误差。

工况条件为环境温度为21℃，海拔高度为200 m，燃料和氧化剂温度均为21℃，操作电流约为100 A dc（以氢气低热值为准，25℃，101.3 kPa）。

不包含散热器风扇、水泵及风机消耗的热量。

7.“Off”定义为FCPM不需要启动或信号电源的状态。

时间是指风机消耗电量来自于混合动力的一部分而非电堆，直到电堆达到怠速状态。

时间基于和额定功率时同样的环境条件。

8.氢源符合“氢气燃料产品规格”，ISO/TS 1487-2:2008（E）。

9.所有压力均是绝对压力。

10.最大输出电流500 A dc是在闭环模式下得到。

操作环境温度为21℃，以0℃、101.2 kPa为参考。

11.环境操作温度为21℃，空气参考值为21℃，101.3 kPa。

12.模块包括过滤颗粒和化学物质的过滤器。

13.在FCPM标准配置的情况下而且冷却系统已经采取了防冻措施如手册中提出的排气方式或采用了在冷空气下也不冷冻的冷却介质，如果产品发生了自然14.低于规定的温度时，确保模块周围通风良好，以维持FCPM内部温度。

15.不允许将FCPM放置于引起模块表面冷凝的环境。

16.额定功率是在海拔200 m测得。

若海拔高于200 m，功率将会下降。

若要求高海拔操作，请联系Hydrogenics销售部获取补充信息。

17.参考25℃、101.3 kPa。

18.电堆寿命期内最大热载。

19.温度设定点基于负载和操作压力变化而改变。

温度上限基于海拔200 m处。

20.乙二醇体积浓度不超过60 %。

21.冷却剂流量以去离子水计量。

若采用乙二醇水溶液，须提高冷却剂流量，以保证在相同操作条件下，通过模块的冷却剂温差（冷却剂出口温度减去冷却剂进口温度）和使用去离子水条件时的温差一致。

22.工厂可配置12 或24 V dc电源。

23.水泵不是FCPM直接供电，而必须是从外部电源供电。

3.2 性能图3-1 HyPM HD 30出厂验收测试性能图注：FCPM效率是基于氢气低热值，25℃，101.3 kPa，考虑了模块所有集成的载荷。

电压、净输出功率及效率没有包含散热器风扇、水泵或其它外部电力调节设备。

3.3 FCPM机械尺寸FCPM底盘尺寸：长658 mm，宽406 mm，高259 mm。

约重75 kg。

注：所有尺寸约有3 mm误差。

尺寸不包含空气供应系统和水泵。

图3-2FCPM机械尺寸3.3.1 FCPM组成和接口图3-3FCPM主要部件及接口（仰视/侧视图）图3-4外部部件连接4 接收，储存及运输5 安装此部分描述了怎样让FCPM工作（发电）。

在开始安装前，请仔细阅读现场/应用要求，用户需要提供的仪器设备及材料清单，设计说明以及安装指导。

以下是安装的大概顺序：✓应用环境要求✓用户提供的设备及材料✓FCPM的机械安装✓FCPM应用接口说明✓安装要求和过程气体供应排气管路冷却系统电气接插件✓安装调试5.1 环境要求为了正常运行，FCPM有如下要求：✓预防天气变化，以及预防来自模块其他部件如散热器的水滴或水流。

✓干净空气-所用空气来自环境大气，因此须确保空气中的硫化物、磷酸盐、有机化合物及痕量金属物质。

✓无限制气流-确保排气管路气流通畅，否则，FCPM性能会下降。

注意氢气累积。

潜在的氢气积累主要通过适当的通风设施减轻。

如果FCPM在封闭空间如建筑或小房间内使用，须在封闭空间顶部安装氢气探测器，监测氢气浓度。

✓安装氢气泄露探测器，保证当氢气浓度超过25 %低极限值时，启动紧急急停。

✓确保FCPM外壳有充足的通风面积。

5.2 额外需求设备作为FCPM安装的一部分，用户须提供和安装如下设备：✓一个总控制系统或一个计算机，与CAN接口连接，控制FCPM（CAN 总线v2.0 A/B被动模式（标准11针），传输速率为250 kbit/s）。

✓依据负荷循环和周围环境条件，风扇散热器或热交换器须能够最高散掉52 kW热量。

✓如果使用高压冷却系统，安装压力释放装置以防止系统压力超过200 kPa abs（例如，在散热-冷却系统中，散热器水箱盖最高耐压为200 kPa abs）。

✓用户冷却系统须配置去离子水净化器。

✓供给氢气。

✓安全泄压装置。

参考5.4.1.1章节FCPM氢气进口连接（33页）。

✓依据特殊要求和安装地点的工况条件，须配置一系列的氢气传感器和泄露探测器。

✓冷却剂进口处安装冷却剂过滤器，过滤超过381 um的颗粒（stain particles）。

✓FCPM反向电流保护装置（例如二极管）。

✓负载开关（电流接触器），如下：线圈（coil）：12/24 Vdc@低于1 A（电阻）1.电接触点：最小500 A，120 Vdc。

短路电流：~ 3500 A。

✓电气软件和连接件额定工作条件为60 – 120 Vdc，500 A。

最大电流波动不超过系统输出电流的5 %。

注：用户添加的任何设备，如果影响了空气进气量或出气量，须精心设计，确保FCPM停机后无空气气流。

参考5.4.2.2章节空气供应辅助系统注意事项，34页。

1. 接口输出电流总和不超过1 A。

5.3 FCPM应用接口FCPM的实际应用连接按照以下执行（参考图5-1）：✓负载线（主电力输出）✓冷却剂进口✓冷却剂出口✓氢气进口✓氢气出口（排气电磁阀）✓空气进口✓空气出口图5-1FCPM接口5.3.1去掉覆盖物和胶带FCPM运输时或是用塑料薄膜/袋子包装，或者用冒头和/或胶带包住管路的进出口以避免污染。

安装前，须去掉薄膜、冒头或胶带。

5.4气体供应过程FCPM运行需求氢气和干净空气。

气体供给工艺按照下面小节指导说明进行。

供给FCPM的氢气须符合氢气燃料-产品规格，ISO/TS 14687-2:2008(E)版本，规定了所有杂质气体的极限值，并非总杂志气体极限。

注意。

使用不符合ISO/TS 14687-2:2008(E)标准的氢气会造成不稳定运行，甚至快速降低电堆性能。

✓氢气纯度-﹥99.99 %气流中不能含有油性物质、颗粒物、有机化合物、磷酸盐、CO、硫化物、阳离子、冷凝物。

参考44页表3-1和合ISO/TS 14687-2:2008(E)。

5.4.1.1 FCPM氢气进口连接注：在与FCPM连接前，需要进行符合当地标准的安全启动审核。

警告。

注意爆炸性或窒息性气体积累。

不能使用塑料管连接。

管路压力符合操作气压。

氢气供给系统连接要求：1.在氢气进口前，使用氢气减压阀将来自气瓶的氢气压力减到653 – 928kPa abs。

2.在FCPM和用户供氢系统之间安装一个常闭氢气电磁阀。

电磁阀符合进气压力要求，以及最高500 slpm流量的要求。

警告。

氢气进气超压危险，且会对设备造成危害。

FCPM内部没有氢气安全泄压阀。

因此，用户需要在氢气进气管路安装氢气安全泄压阀，按照下面3步骤。

3.安装氢气安全泄压装置。

泄压装置的解除压力须超过805 kPa。

4.在FCPM氢气进口装置处连接进气管路（图5-1 FCPM接口标识“氢气进口”，32页）。

7/16”-20 SAE(美国汽车工程协会)内螺纹接口空气供给系统安装顺序如下：空气过滤器、流量传感器及风机。

5.4.2.1空气质量FCPM空气供给系统有一个空气过滤器，该过滤器能够过滤颗粒物、化学物质及预防盐雾。

✓过滤器过滤颗粒部件防止空气供给系统被颗粒阻塞。

✓过滤器过滤化学物质部件防止污染杂质如硫化物、磷酸盐、有机物及痕量金属污染燃料电池电堆。

禁止FCPM在极度不干净环境运行。

如果FCPM在污染物浓度高的地方使用，须经常检查过滤器。

注意。

污染物会加速电堆衰减。

FCPM应该在允许的硫化物、磷酸盐、有机物及痕量金属浓度范围内运行。

5.4.2.2额外配置空气供给系统注意事项注意对电堆造成的危害。

FCPM停机后，用户须保证没有空气气流再通过供气系统。

如果用户额外集成了空气供应系统，当FCPM进入待机状态或停机，用户须确保额外集成的空气供应系统也停机。

5.4.2.3风机和空气流量传感器集成。

风机和空气流量传感器须以合适方向安装（空气流朝向模块），参照图3.4外部组件连接所示。

风机通过连接器BLWR202B与PDC（控制器？）连接。

空气流量传感器通过连接器FT201A与PDC连接。

两个标识配线均由FCPM提供给。

5.5排气FCPM有两种排气方式：1.单独排放：通过一个安全管路直接将氢气排气排到大气中。

2.共同排气：将氢气排气和空气排气混合，集中排掉。

无论哪一种方式，用户均应提供符合IEC60079-10-1:2008的排气通风系统。

警告。

注意起火或爆炸。

氢气废气在氢气可燃浓度。

好好设计排气通风路线，保证通入大气的线路远离潜在的着火源。

出于安全考虑，须安装一个外部风机，将废气排到外面，确保氢气浓度降低到允许值。

空气废气也需要排到外面，因为它含氧量低且可能含有少量氢气。

排气线路须远离潜在的着火源。