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干貨丨車載氫氣濃度探測(cè)器布置方案優(yōu)化探究
氫氣濃度探測(cè)器作為氫系統(tǒng)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)重要組成部分，其主要功能是實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)氫系統(tǒng)中氫氣泄漏，防止因氫泄漏導(dǎo)致安全事故的發(fā)生。合理的探測(cè)器布置方案能夠快速、準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)氫氣泄漏，預(yù)防安全事故的發(fā)生，保障資產(chǎn)與人員安全。特嗨通過優(yōu)化算法方式在氫氣濃度探測(cè)器布置方案上取得了顯著進(jìn)展。
— 01 —
優(yōu)化算法的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)獲取
原始數(shù)據(jù)及決策變量的選擇，是獲取優(yōu)化算法中模型所需數(shù)據(jù)的關(guān)鍵。本文以某型氫能源重卡為例，建立車載氫系統(tǒng)CFD模型，如圖1所示。迭代計(jì)算后，分別得到45個(gè)泄漏工況下，54個(gè)備選監(jiān)測(cè)點(diǎn)隨時(shí)間變化的氫氣濃度值，共獲取（45×54）組數(shù)據(jù)。
圖1 CFD模型的建立及求解
— 02 —
優(yōu)化算法中的數(shù)學(xué)模型搭建
當(dāng)車載氫系統(tǒng)發(fā)生氫氣泄漏時(shí)，能夠在最短時(shí)間內(nèi)檢測(cè)到氫氣泄漏至關(guān)重要。針對(duì)檢測(cè)及時(shí)性，以上述CFD仿真數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，建立累計(jì)檢測(cè)時(shí)間最小化模型，如式（1）所示。
— 03 —
基于優(yōu)化算法的
氫氣濃度探測(cè)器布置方案
使用智能優(yōu)化算法PSO，迭代計(jì)算可得累計(jì)最小檢測(cè)時(shí)間-探測(cè)器數(shù)目曲線圖，圖2中每個(gè)點(diǎn)給出一種氫氣濃度探測(cè)器最優(yōu)布置方案。當(dāng)選取氫氣濃度探測(cè)器數(shù)目為3時(shí)，累計(jì)最小檢測(cè)時(shí)間為16.4 s，此時(shí)再增加氫氣濃度探測(cè)器數(shù)量，累計(jì)最小檢測(cè)時(shí)間變化不明顯，對(duì)車輛檢測(cè)能力無明顯提升?？紤]到成本問題，取該點(diǎn)為最優(yōu)氫氣濃度探測(cè)器布置方案，如圖3中①②③位置。而實(shí)際車輛在①位置安裝氫氣濃度探測(cè)器，累計(jì)最小檢測(cè)時(shí)間為34.7 s。使用PSO得出的布置方案，增設(shè)了兩個(gè)氫氣濃度探測(cè)器，車輛檢測(cè)能力提升了52.7%。（注意區(qū)分：累計(jì)檢測(cè)時(shí)間與車輛泄漏檢測(cè)響應(yīng)時(shí)間）
— 04 —
總結(jié)
通過優(yōu)化車輛氫氣濃度探測(cè)器的布置策略，我們顯著提升了車輛對(duì)氫氣泄漏情況的監(jiān)測(cè)能力。這一優(yōu)化不僅增強(qiáng)了氫氣濃度探測(cè)器的覆蓋范圍，還確保了監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性，對(duì)于實(shí)現(xiàn)預(yù)警、有效預(yù)防潛在事故的發(fā)生起到了至關(guān)重要的作用。通過規(guī)劃部署，探測(cè)器能夠更迅速、更準(zhǔn)確地捕捉到任何潛在的氫氣泄漏跡象，為氫能源車輛的安全運(yùn)行提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)保障。特嗨在涉氫產(chǎn)品與涉氫場(chǎng)所氫氣探測(cè)器布置方案方面積累了大量數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)，歡迎行業(yè)伙伴一起交流學(xué)習(xí)成長！
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