一种用于废旧锂电池回收的智能ORC冷凝器温度控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种用于废旧锂电池回收的智能ORC冷凝器温度控制系统，包括人机接口模块、主控模块、温度测量模块、执行模块和ORC冷凝器；所述人机接口模块包括输入按键和通信接口；所述温度测量模块包括、A/D转换器和PT100温度传感器，现数据采集；所述主控模块对ORC冷凝器目标温度采用改进的AVOA算法实现温度数据的处理与优化控制；所述执行模块包括继电器输出模块、HH52P固态继电器和CJ20

【技术实现步骤摘要】
一种用于废旧锂电池回收的智能ORC冷凝器温度控制系统


[0001]本专利技术属于ORC系统领域，具体涉及一种用于废旧锂电池回收的智能ORC冷凝器温度控制系统。

技术介绍

[0002]近年来，全球汽车产业正在向电气化、网联化、智能化、共享化的趋势发展。在此背景下，越来越多的车企开始加速产品的研发更迭，以增强其在行业的竞争能力。与之密不可分的动力电池报废领域也逐渐受到人们的重视，电动汽车发展迅速的同时，动力锂电池的退役量也逐年走高。
[0003]锂离子电池能量密度高、充放电速度快、循环寿命长，是典型的绿色二次电池，自问世以来发展迅速，广泛应用于各种电动工具中，并成为电动汽车的优选动力电源。近年来随着电动车产业的蓬勃发展，锂离子电池的消费量与报废量急剧增加。
[0004]退役锂电池破碎分选过程中采用废旧电池破碎分选回收裂解技术。在废旧汽车的锂电池破碎分选步骤中，破碎抽空废气含氧量较高，且含有机溶剂和电解液，锂电挥发的气体含也大量的有机溶剂气体和电解液，该气体温度在150度以上，裂解生成较小分子气体较活泼，温度在400度左右，各类废气不能混合需单独管道管进行输送，并且需保温，防止电解液和有机溶剂冷凝。针对汽车废旧锂电池破碎分选过程中余气外排回收，现有的ORC低温余热发电技术虽可以进行发电，但冷凝器的温度控制暂时还不够精准，导致极大程度影响整体ORC系统发电效率。
[0005]有机朗肯循环(Organic Rankine cycle，ORC)系统能够将余热转化为功,是中低温余热的一种有效利用方式。系统具有易操作、结构简单和投资成本低等优点,被认为具有较大的商业推广潜力。
[0006]因此，现阶段迫切需要一种基于废旧锂电池回收过程的智能ORC冷凝器温度控制设备，可以提高废旧锂电池回收系统的能源利用率；采用ORC机组与退役锂电池破碎分选设备直接结合，回收锂电挥发气体余热，进行发电，可实现电池回收能源的梯级高效利用，并可达到全余热回收，从而达到整体的经济效益和环保效益。

技术实现思路

[0007]专利技术目的：针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种用于废旧锂电池回收的智能ORC冷凝器温度控制系统，能够提高废旧锂电池回收系统的ORC系统的能源利用率，并且利用改进AVOA算法优化系统调度，提高系统的净输出功和发电效率。
[0008]技术方案：本专利技术提供一种用于废旧锂电池回收的智能ORC冷凝器温度控制系统，包括人机接口模块、主控模块、温度测量模块、执行模块和ORC冷凝器；所述人机接口模块包括输入按键和通信接口；所述温度测量模块包括、A/D转换器和PT100温度传感器，现数据采集；所述主控模块对ORC冷凝器目标温度采用改进的AVOA算法实现温度数据的处理与优化控制；所述执行模块包括继电器输出模块、HH52P固态继电器和CJ20
‑
10型接触器，实现温度
调节指令传递；
[0009]输入按键以及通信接口与AT89S51单片机相连接，温度参数值输入到主控模块中，主控模块与继电器输出模块相连，继而将温度指令输入到HH52P固态电器通过CJ20
‑
10型接触器传递到ORC冷凝器中；ORC冷凝器将实时温度反馈给PT100温度传感器，PT100温度传感器与A/D转换器相连接，将检测温度输入主控模块中。
[0010]进一步地，所述主控模块为AT89S51单片机。
[0011]进一步地，所述ORC冷凝器接收到温度指令后将当前温度状态下的温度数值输入到Pt100温度传感器中，Pt100温度传感器将温度变量转换为可传送的标准化输出信号，输入到A/D转换器中，A/D转换器将模拟信号转变为数字信号，输入到主控模块中。
[0012]进一步地，所述人机接口模块还包括状态指示和LED显示，LED显示中显示当前ORC冷凝器温度，当ORC冷凝器温度超出系统预设合理范围时，状态指示显示异常，并进行警示。
[0013]进一步地，所述目标温度T为：
[0014][0015]式中：c
ps
为流体定压热容，J/(m
·
k)；h
I
、h
II
分别为流体比焓，J/kg；t1、t
II
分别为管程流体进、出口温度，℃；T
i
、T0分别为壳程流体进、出口温度，℃，其中T＝T0；m
t
、m
s
分别为管、壳程流体质量流速，kg/s；α、β变量。
[0016]进一步地，所述对ORC冷凝器目标温度采用改进的AVOA算法进行优化控制实现过程如下：
[0017]S1：形成初始种群，计算所有解的适应度，选择最佳温度作为第一组的最佳秃鹫，选择次优预测温度作为第二组的最佳秃鹫；
[0018]S2：进行数学建模，求秃鹫的饥饿率，用来从探索阶段转移到开发阶段，饱腹率呈下降趋势，秃鹫总数的比例在下降，而且随着每次重复，下降的幅度更大；当F的值大于1时，秃鹫在不同区域寻找食物，AVOA进入探索阶段；如果F的值小于1，AVOA进入开发阶段，秃鹫在最佳解的附近寻找食物；
[0019]在秃鹫的位置更新中加入一个随迭代次数变化的惯性权重w，根据秃鹫优化算法中更新次数的变化，选用迭代次数a构成的自适应惯性权值如下：
[0020][0021]惯性权值w具有一种在[0,1]之间非线性变化的属性；
[0022]S3：探索阶段，在AVOA中，基于两种不同的策略秃鹫检查不同的随机区域，使用参数P1选择任一策略，每只秃鹫都会在环境中随机搜索使它感到饱腹感的区域：
[0023][0024]P(i+1)＝w(a)T(i)
‑
D(i)
×
F
ꢀꢀꢀ
(7)
[0025]D(i)＝|X
×
w(a)T(i)
‑
P(i)|
ꢀꢀꢀ
(8)
[0026]秃鹫在两组最佳小组之一的随机距离附近随机搜索食物，T(i)是最佳秃鹫之一，
即优化最佳目标温度之一，X被用作增加随机运动的系数向量，随机运动在每次迭代中都会发生变化，并使用公式X＝2
×
rand获得，P(i)是秃鹫当前的矢量位置：
[0027]P(i+1)＝w(a)T(i)
‑
F+rand2×
((ub
‑
lb)
×
rand3+lb)
ꢀꢀꢀ
(9)
[0028]F是在当前迭代中使用式(4)获得的秃鹫饱腹率，rand2的随机值介于0和1之间，lb和ub表示变量的上界和下界，rand3用于增加随机性系数；
[0029]S4：当值|F|介于0.5和1之间时，AVOA进入开发阶段的第一阶段，在第一阶段，执行两种不同的旋转飞行和围攻策略；
[0030]S5：食物竞争，当|F|≥0.5时，秃鹫相对能量充足；
[0031]S6：更新秃鹫的位置：
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于废旧锂电池回收的智能ORC冷凝器温度控制系统，其特征在于，包括人机接口模块、主控模块、温度测量模块、执行模块和ORC冷凝器；所述人机接口模块包括输入按键和通信接口；所述温度测量模块包括、A/D转换器和PT100温度传感器，现数据采集；所述主控模块对ORC冷凝器目标温度采用改进的AVOA算法实现温度数据的处理与优化控制；所述执行模块包括继电器输出模块、HH52P固态继电器和CJ20
‑
10型接触器，实现温度调节指令传递；输入按键以及通信接口与AT89S51单片机相连接，温度参数值输入到主控模块中，主控模块与继电器输出模块相连，继而将温度指令输入到HH52P固态电器通过CJ20
‑
10型接触器传递到ORC冷凝器中；ORC冷凝器将实时温度反馈给PT100温度传感器，PT100温度传感器与A/D转换器相连接，将检测温度输入主控模块中。2.根据权利要求书1所述的一种用于废旧锂电池回收的智能ORC冷凝器温度控制系统，所述主控模块为AT89S51单片机。3.根据权利要求书1所述的一种用于废旧锂电池回收的智能ORC冷凝器温度控制系统，所述ORC冷凝器接收到温度指令后将当前温度状态下的温度数值输入到Pt100温度传感器中，Pt100温度传感器将温度变量转换为可传送的标准化输出信号，输入到A/D转换器中，A/D转换器将模拟信号转变为数字信号，输入到主控模块中。4.根据权利要求书1所述的一种用于废旧锂电池回收的智能ORC冷凝器温度控制系统，所述人机接口模块还包括状态指示和LED显示，LED显示中显示当前ORC冷凝器温度，当ORC冷凝器温度超出系统预设合理范围时，状态指示显示异常，并进行警示。5.根据权利要求书1所述的一种用于废旧锂电池回收的智能ORC冷凝器温度控制系统，其特征在于，所述目标温度T为：式中：c
ps
为流体定压热容，J/(m
·
k)；h
I
、h
II
分别为流体比焓，J/kg；t1、t
II
分别为管程流体进、出口温度，℃；T
i
、T0分别为壳程流体进、出口温度，℃，其中T＝T0；m
t
、m
s
分别为管、壳程流体质量流速，kg/s；α、β变量。6.根据权利要求书1所述的一种用于废旧锂电池回收的智能ORC冷凝器温度控制系统，其特征在于，所述对ORC冷凝器目标温度采用改进的AVOA算法进行优化控制实现过程如下：S1：形成初始种群，计算所有解的适应度，选择最佳温度作为第一组的最佳秃鹫，选择次优预测温度作为第二组的最佳秃鹫；S2：进行数学建模，求秃鹫的饥饿率，用来从探索阶段转移到开发阶段，饱腹率呈下降趋势，秃鹫总数的比例在下降，而且随着每次重复，下降的幅度更大；当F的值大于1时，秃鹫在不同区域寻找食物，AVOA进入探索阶段；如果F的值小于1，AVOA进入开发阶段，秃鹫在最佳解的附...

【专利技术属性】
技术研发人员：殷庆媛，纪捷，谢金博，温文潮，胡代明，马梦宇，谢滢琦，陈帅，黄慧，孙娜，张楚，彭甜，
申请(专利权)人：淮阴工学院，
类型：发明
国别省市：