15章 水電制氫控制系統(tǒng)

1、第十五章水電解制氫自動(dòng)控制系統(tǒng)170第十五章水電解制氫自動(dòng)控制系統(tǒng)第十五章水電解制氫自動(dòng)控制系統(tǒng)第一節(jié)第一節(jié)水電解制氫干燥裝置自動(dòng)控制系統(tǒng)成水電解制氫干燥裝置自動(dòng)控制系統(tǒng)成水電解制氫及干燥裝置的自動(dòng)控制系統(tǒng)一般地是由本地上位數(shù)據(jù)管理機(jī)、制氫控制柜、動(dòng)力柜及現(xiàn)場(chǎng)控制儀器、儀表等組成由此完成水電解制氫及干燥裝置的系統(tǒng)控制及運(yùn)行數(shù)據(jù)管理。裝置的各個(gè)運(yùn)行數(shù)據(jù)是由安裝在制氫控制柜內(nèi)的可編程序控制器（PLC）進(jìn)行采集、處理，并通過通訊網(wǎng)絡(luò)與上一層的

2、計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，其組成方框圖如下：1.1現(xiàn)場(chǎng)自控儀器、儀表水電解制氫及干燥裝置所用的現(xiàn)場(chǎng)自控儀器、儀表按位置可分為四個(gè)部分:框架1，即制氫及干燥裝置主體，包括電解槽槽體、氣液分離器、氫氣洗滌器、堿液循環(huán)泵、氫氣干燥塔（A塔及B塔）、冷卻器等；框架2，即產(chǎn)品氫配氣裝置，經(jīng)干燥后合格的產(chǎn)品氫氣經(jīng)此裝置進(jìn)入氫氣儲(chǔ)罐或向發(fā)電機(jī)組補(bǔ)氫；框架3，包括原料水箱、堿液箱及系統(tǒng)加水泵；氫氣儲(chǔ)罐等。（1）框架1：本部分的自控儀器、儀表主要有以下

3、四類：?變送器：包括壓力變送器、差壓變送器（氫液位變送器及氧液位變送器）、鉑電阻等。裝置的工作壓力經(jīng)壓力變送器后變成4~20mA的電信號(hào)傳送到制氫控制柜；兩套差壓變送器分別把氫氣液分離器中的氫液位及氧氣液中的分離器中的氧液位變換成標(biāo)準(zhǔn)的4~20mA信號(hào)傳送到制氫控制柜；鉑電阻共有五支，一支用來測(cè)量裝置運(yùn)行時(shí)循環(huán)堿制氫控制柜動(dòng)力柜變送器分析儀其它儀表執(zhí)行器循環(huán)泵加水泵風(fēng)機(jī)231第十五章水電解制氫自動(dòng)控制系統(tǒng)172成1~10V的電壓信號(hào)傳送

4、至整流柜作為整流柜的自動(dòng)給定信號(hào)控制其輸出到電解槽的電解電流大小。（5）電氣轉(zhuǎn)換器：主要采用EPC—1110OG1的電氣轉(zhuǎn)換器，PLC的模擬量輸出模塊（AO）輸出的4~20mA標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)經(jīng)電氣轉(zhuǎn)換器后變成0.02~0.10Mpa的標(biāo)準(zhǔn)氣動(dòng)信號(hào)去驅(qū)動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥。（6）電磁閥：用來驅(qū)動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)的氣動(dòng)球閥。（7）空氣過濾減壓器：空氣過濾減壓器主要用來對(duì)儀表氣源進(jìn)行過濾和減壓，主要包括有QFH—111型的空氣過濾器，將氣源壓力減至0.14Mp

5、a，為三個(gè)電氣轉(zhuǎn)換器提供合格氣源；QFH—261型的空氣過濾減壓器，將氣源壓力減至0.35~0.45Mpa為電磁閥提供合格氣源。（8）固態(tài)繼電器板：固態(tài)繼電器板的主要作用是將PLC數(shù)字量輸出模塊（DO）輸出的24VDC開關(guān)量信號(hào)轉(zhuǎn)換成220VAC開關(guān)量信號(hào)去驅(qū)動(dòng)電磁閥，或者為其它設(shè)備提供無源接點(diǎn)。（9）其它：制氫控制柜內(nèi)的其它低壓電器包括信號(hào)燈、按鈕開關(guān)、24VDC穩(wěn)壓線性電源等。13上位數(shù)據(jù)管理機(jī)：CNDQ系列制氫及干燥裝置自動(dòng)控制系

6、統(tǒng)中的上位數(shù)據(jù)管理機(jī)一般地選用工業(yè)用PC機(jī)，其基本配置應(yīng)滿足MicrosoftWindowsNT4.0的運(yùn)行要求上位機(jī)的系統(tǒng)監(jiān)控軟件根據(jù)PLC的選型不同可選用不同的開發(fā)軟件通常為RSView、FIX或Intouch等。上位數(shù)據(jù)管理機(jī)的運(yùn)行參數(shù)以及發(fā)布系統(tǒng)的操作命令等。有關(guān)上位機(jī)的系統(tǒng)監(jiān)控軟件操作說明，、詳見有關(guān)內(nèi)容。第二節(jié)第二節(jié)水電解制氫及干燥裝置自動(dòng)控制原理水電解制氫及干燥裝置自動(dòng)控制原理水電解制氫及干燥裝置的自動(dòng)控制系統(tǒng)可以分為兩部

7、分：即水電解制氫單元的自動(dòng)控制及氫氣干燥單元的自動(dòng)控制，兩部分的自動(dòng)控制既相互獨(dú)立，又互有關(guān)系，組成一個(gè)有機(jī)的自動(dòng)控制系統(tǒng)。21水電解制氫單元水電解制氫單元部分的自動(dòng)控制任務(wù)是在裝置運(yùn)行時(shí)，對(duì)系統(tǒng)壓力，溫度進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)及控制，保持系統(tǒng)壓力及溫度的穩(wěn)定；使氫，氧液位始終保持平衡；可按照操作人員要求自動(dòng)進(jìn)行整流的電流給定；在裝置運(yùn)行時(shí)根據(jù)一定的條件能對(duì)裝置加水進(jìn)行自動(dòng)控制；能對(duì)水電解后產(chǎn)生的氫、氧氣體純度進(jìn)行在線分析，并根據(jù)氣體純度自動(dòng)判斷

8、是否使氫氣進(jìn)入下一工藝流程；當(dāng)裝置進(jìn)行異常時(shí)及時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，如果裝置運(yùn)行時(shí)的主要受監(jiān)控參數(shù)超出規(guī)定的極限值時(shí)，自動(dòng)發(fā)出聯(lián)鎖信號(hào)切斷整流柜輸出直流電流，使電解槽停止工作。本自動(dòng)控制系統(tǒng)還設(shè)置了槽壓的二次保護(hù)功能，即當(dāng)自動(dòng)控制系統(tǒng)失靈時(shí)，槽壓的超上限信號(hào)通過坊爆電接點(diǎn)壓力表或壓力開關(guān)直接輸出至整流柜，切斷整流柜供電電源，從而保障裝置的安全運(yùn)行。2.1.1槽壓調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)：裝置的槽壓調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)如圖2所示。系統(tǒng)壓力（0—4Mpa）經(jīng)壓力變送