Проектирование батареи газового счетчика — это оптимизация с ограничениями: максимизировать десятилетнюю фоновую энергию, гарантировать критически важный для безопасности импульс клапана на исходе срока службы и на холоде, и все время оставаться в пределах потолка энергии искробезопасности. В этой статье рассматривается метод — выбор химии, бюджет среднего тока, отдельный расчет импульса клапана, гибридный тракт питания и конструкция защиты ATEX, — показывая, где герметичный никель-металлгидрид является осознанным импульсным партнером первичной литиевой энергетической ячейки.
Анимированная оценочная карта оценивает Li-SOCl2, Li-MnO2, NiMH-импульсный резервуар, суперконденсатор и перезаряжаемый Li-ion по фоновой энергии, импульсному току клапана, стабильности напряжения на холоде, простоте искробезопасности, циклической устойчивости к ежедневным событиям и стоимости. Первичные литиевые выигрывают по энергии; суперконденсатор дает импульсы, но хранит мало энергии и громоздок для поворота клапана; перезаряжаемый литий дает импульсы и хранит энергию, но привносит вопросы BMS и тепловые вопросы в корпус ATEX; NiMH-резервуар сочетает сильный импульсный ток, полезную энергию, простую капельную зарядку и водный, термически безопасный профиль.
Поэтому надежная архитектура — это первичная литиевая энергетическая ячейка плюс NiMH-импульсный резервуар с ограничением тока (или, для самых малых пиков, суперконденсатор), с явным разделением труда, задокументированным для файла ATEX.
Как и у водосчетчиков, долгосрочный срок службы — это сумма средних токов: ток сна в течение всего периода плюс пробуждения на измерения плюс энергия подключения и передачи радио на отчет, умноженная на число отчетов в день, все преобразованное в эквивалентный ток в микроамперах и увеличенное за счет саморазряда и запаса на конец срока службы. Первая часть энергетического водопада показывает, что сон все еще доминирует в десятилетнем бюджете, но радио быстро растет с частотой загрузок.
Разделение этого бюджета и импульсного проектирования существенно: первичная ячейка рассчитывается по энергии, а попытка рассчитать ее и по пику клапана ведет к негабаритному, искробезопасно более трудному для защиты хранилищу энергии.
Предохранительное отключение задает требование к резервуару. Умножьте рабочий ток двигателя (и его кратковременный ток блокировки) на полное время хода, добавьте энергию на повторное открытие и требуйте, чтобы резервуар мог обеспечить это при минимальном рабочем напряжении при −25 °C и на исходе срока службы — потому что клапан должен закрыться именно тогда, когда состаренная батарея встречает холодную зимнюю ночь. Добавьте запас на повторную попытку, если клапан встретит сопротивление.
Вторая анимированная фигура объединяет фоновый бюджет и энергию клапана в два результата: емкость первичной ячейки на десятилетие и энергию резервуара для гарантированного импульса. NiMH-резервуар уверенно покрывает клапан в малом объеме, потому что его плоская площадка и низкое сопротивление удерживают напряжение двигателя на протяжении хода.
Гибридный тракт ограничивает ток заряда резервуара от первичной ячейки, питает радио и клапан от низкоимпедансного резервуара и размещает определенную защиту — последовательный предохранитель или PTC, ограничивающий резистор, резервное управление током, — так что при любом единичном отказе энергия, высвобождаемая во взрывоопасную атмосферу, остается ниже допустимой кривой воспламенения для газовой группы и температурного класса счетчика. Каждый защитный компонент и его режим отказа входит в документацию ATEX.
Предсказуемое внутреннее сопротивление NiMH и отсутствие воспламеняемого органического электролита упрощают анализ отказов по сравнению с перезаряжаемым литиевым резервуаром, а пакет может быть сварен и залит компаундом, чтобы противостоять герметичной, конденсирующей, широкотемпературной жизни счетчика.
Реальная спецификация — это способность батареи при −25 °C и после десятилетия. Напряжение первичного лития проседает и пассивируется на холоде; NiMH-резервуар, хотя также ослабленный на холоде, поддерживает более низкоимпедансный импульсный тракт при поддержании заряженности и не пассивируется. Рассчитайте резервуар так, чтобы импульс клапана в наихудшем случае подавался с запасом при самой низкой температуре и в самом состаренном состоянии, а прошивка должна проверять готовность резервуара между операциями клапана, выдавая сервисное предупреждение, если гарантированное закрытие больше не может быть выполнено.
Эта логика «доказательства закрытия» — зарядить резервуар, проверить его состояние, гарантировать действие — это аргумент безопасности, который оператор газовой сети вправе видеть.
Зафиксируйте допущения по отчетности и клапану, лист бюджета тока, расчет импульса клапана с холодовыми запасами и запасами на конец срока, защиту искробезопасности и анализ отказов, а также разделение ролей химий. Где счетчик полностью герметизирован без сервисного доступа на десятилетие, сохраняйте первичный литий как хранилище энергии и NiMH как защищенный импульсный слой; в обслуживаемом или сменном индексном модуле NiMH может нести бóльшую долю и заряжаться во время техобслуживания.
Статья C проверяет конструкцию по метрологии EN 1359 и OIML R137, MID, стандартам ATEX и свидетельствам по ячейкам IEC/ООН.
Weijiang Power производит герметичные никель-металлгидридные ячейки и модули импульсной поддержки для «умных» газовых счетчиков и приводов предохранительного отключения. Пришлите нам ваш радио-профиль, ток двигателя клапана и время хода, категорию ATEX и температурный класс, и наши инженеры спроектируют искробезопасный сварной NiMH-импульсный резервуар или сервисный модуль, согласованный с первичной литиевой ячейкой. Форматы см. на странице продуктов.
