制氢装置(3)

机过程中，当氧槽温低于50℃时，限制系统压力不高于0.8MPa；当氧槽温升至50℃后，系统压力将升至给定值。升至给定值后，当检测压力高于设定值时，氧侧调节阀打开，当检测压力低于设定值时，氧侧调节阀关闭，使系统压力维持在设定值。在停机过程中，当氧槽温高于50℃时，按程度规定分段降压。同时检测氧槽温，当槽温高于50℃时，系统压力维持在0.8MPa，直到槽温低于50℃时，系统压力将逐渐降为零。当氢氧差压超限后（异常情况），系统自动转换到降压处理，以使系统压力脱离不安全压力（0.8MPa），便于维护人员进行检查维修。即：氧侧压力变送器→输入安全栅→测量压力与系统压力比较→调节氧侧调节阀→从而达到控制系统压力。

液位控制：液位控制的操纵量为氢气出口流量，参考量为氢侧液位，氧侧液位。以氧侧液位为基准。当氢侧液位高于氧侧液位时关闭氢侧调节阀，当氢侧液位低于氧侧液位时打开氢侧调节阀，从而达到控制氢氧液位平衡的目的。系统液位在±20mm。其控制过程为：

氢氧侧液位变送器→氧液位与氢液位比较→调节氢侧调节阀→从而达到控制

温度控制：:温度控制的操纵量为冷却水流量，参考量为碱液温度。其目的是控制电解槽的槽温在规定的范围内。当碱温高于其设定值时打开冷却水调节阀，当碱温低于其设定值时关闭冷却水调节阀，直接控制碱温从而达到控制电解槽温度的目的。即：碱液循环泵出口温度→测量温度与设定温度→调节冷却水调节阀→从而达到控制电解槽的工作温度在90℃以下。

(2)检测系统

氢槽温、氧槽温、氢气温度都是由铂电阻作为传感器，计算机显示。氢液位、氧液位由变送器作为传感器，计算机显示。

总气源、冷却水、储罐压力用就地压力表来测量。氢管压、氧槽压由就地压力表来显示压力，变送器作为传感器输出4～20mA信号给计算机，微机既能显示压力又可能进行调节或控制。

氢气中氧气含量用氧分析仪测量，仪表显示纯度；当氧气含量越上限时报警。氧气中氢气含量用氢分析仪测量，仪表显示纯度，当氢气含量越上限时报警。同时仪表都能输出4～20mA信号给计算机，微机既能显示纯度值又可能进行相应控制。

电解间，干燥间漏氢量检测用固定式氢气检漏报警仪，仪表显示氢气含量，当氢气含量越上限时报警，报警时输出开关信号给微机，微机对整流柜实行控制。

(3)信号报警及连锁系统

信号报警和连锁系统有冷却水越下限；气源压力越下限；槽压越上限；氧槽温越上限，氢槽温越上限；碱液循环量越下限；槽压到设定值时，氢、氧气纯度越上限，当参数越限时

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微机发出报警信号由峰鸣器报警，同时完成连锁功能停整流柜使系统自动泄压。报警信号水箱液位越上、下限；氢管压越上限；氢氧液位越上下限；整流柜自身故障报警；框架1阀位报警，一旦系统有故障，在按确认按钮时，可以查看报警一栏，报警一栏中记录近20条报警记录，从上而下，自远而近，便于操作人员查看。

（4）控制

框架Ⅰ两通阀控制：1）系统运行中下列条件其任意一条件出现，框架Ⅰ两通阀打开，排空氢气以便系统安全运行：整流柜自身故障；冷却水越下限；气源压力越下限；槽压越下限；氧槽温越上限；氢槽温越上限；碱流量越下限；系统压力达到设定值时氢氧液位越上下限。2）当框架Ⅰ氢气纯度≥99.5%时，槽压与氢气管压差大于其设定值且槽压达到50℃以上的设定值，整流柜正常运行，系统关闭框架Ⅰ两通阀开始充罐。

补水控制：补水控制的操纵量为补水泵的开或停，参考量是氧液位。补水泵的控制分手动和自动两种，自动和手动实现通过转换开关，自动控制当氧液位低于补水设定值时打开补水泵进行补水；当氧液位高于补水上限时关闭补水泵，手动控制根据实际液位；当液位低时，手操按钮打开补水泵；当液位高时，手操按钮关闭补水泵，整流柜发生连锁故障停掉的同时自动停掉送水泵，否则液位过高，下次开机升流速度减慢。

原料水控制：电解所需的除盐水来自水箱，在水箱入口安装一个电磁阀，当水箱液位低于下限时自动打开进水电磁阀，当水箱液位高于上限时关闭进水电磁阀。同时，水箱上液位计能输出4～20mA电流信号，当水箱液位低于设定下下限时停整流柜。

循环泵控制：循环泵的控制分自动和手动两种控制方式，自动和手动通过微机转换实现。在自动状态下，微机开机时自动打开循环泵。冷却水越下限除停整流柜外，循环泵运行5分钟停泵，防止循环泵损坏。

2.控制系统的特点和功能 （1）自动化程度高

开机自动化：在做好开机前准备后,打开微机电源，系统进入开机状态，操作整流柜以最优值给出电流值，并自动控制系统的各项参数达到最佳值并趋于稳定，运行人员可以在线干预，也可以不干预。

运行自动化：屏幕上将显示整个系统的框架结构并动态显示各点参数，各种运行参数，报警参数，连锁参数等均无须人工干预，但必要时也可在线修改。三个调节阀在必要时也可由软手动或硬手动强制调节。

自动记录：可以定时或不定时地记录运行参数，并可以记录报警和连锁情况，同时记录

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报警时间，日期，由打印机输出。另外在远方控制微机上，可自动记录31天的历史数据，用户可以按天查询，也可以局域放大，便于事故分析。

自动充罐：当氢气纯度≥99.5%，槽压与氢管压之差大于其设定值，而且槽压达到其50度以上的设定值时，而且在整流柜正常运行时即系统正常时，自动关闭框架Ⅰ两通阀，开始充氢，否则，当上述条件不满足时自动打开框架Ⅰ两通阀排空。

自动充氢：框架Ⅱ充罐压力控制在0.8MPa～1.0MPa之间，当发电机压力降为0.8MPa时，框架Ⅱ两通阀自动打开。当发电机压力升到1.0MPa时,框架Ⅱ两通阀自动关闭。

（2）可靠性强

冗余设计：特殊参数的监控采用各自独立的硬件回路，关系到系统安全运行的回路采用100%冗余，以槽压为例：

回路一：压力变送器→采集卡→工控机→报警连锁装置 回路二：电接点压力表→报警连锁装置

两套报警连锁装置并行工作，保障系统安全可靠。

正确性检测：系统将对所有可修改参数的修改进行正确性检测，并将拒绝接受非法数据的输入。如果不在系统设定范围或输入非法字符，则弹出数据对话框进行提示。

（3）智能故障处理

操作人员的操作分级分权限管理，如果在其给定的权限内，在输入正确的口令后，才能进行操作，否则其操作属非法操作，系统不予执行（响应）。在系统运行时，如果某个不关键的子系统出故障，控制核心会将其脱离，并提示在线维护。

在异常情况下（如强电磁干扰）程序飞出，硬件“看门狗”会使程序在5秒内重入，如果属机器故障，则会自动切断整流柜输出，并将3个调节阀门关死，打开框架Ⅰ两通阀排空，并在远方出现通讯故障的语音报警，保障系统的稳定运行。

（4）微机自动检测与控制调节及报警功能的参数表（参数设定值均为可调）（见表1－13－2）。

表1－13－2 ZHDQ-32/10-W2制氢装置微机自动检测与控制调节及报警功能定值 名称（单位） 序号 1 2

调节范围 检测参考值 报警上限 报警下限 电解槽压MPa 氢液位（mm） 0~3.14 600~800

3.34 850 550 13

3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 氧液位（mm） 差压（mm） 氢槽温（℃） 氧槽温（℃） 循环碱温（℃） 碱液流量（m3/h） 气源压力（MPa） 氢气纯度 氧气纯度 供氢母管乙压力（MPa） 13 供氢母管甲压力（MPa） 14 15 16 17

漏氢量甲（%） 漏氢量乙（%） 整流柜电压（V） 整流柜电流（A） 62~72(30~42) ≤740 600~800 -20~+20 <90 <90 <70 0.4~0.9 0.3~0.7 ≥99.8 ≥99.2 0.8~1.0 850 95 95 1.0 550 0.3 0.3 99.5 98.6 0.8 0.8~1.0 1.0 0.8 0.2~1 0.2~1 1.2 1.2 第二节 制氢装置的运行

一、启动前准备 （一） 制氢机清洗

制氢机正式投运前应进行除盐水清洗，以除去设备在加工过程中存留在各部件内部的机械杂质。清洗前设备的所有阀门应处于关闭状态；启动冷却水泵供冷却水。接通控制柜电源。

打开除盐水罐进水门，此时水罐为空的，UFC磁翻转液位计下限自动接通，水罐自动补水门开，当水位到达上限时此门自动关闭。

打开碱液循环泵冷却水进水门(注：只要泵运转，此门都应打开以冷却电机)；打开除盐水罐供水门、系统供水（碱）门、碱液过滤器出口门、碱液过滤器入口门、氧侧事故排空门、氢侧事故排空门，手动启动碱液循环泵，慢慢打开流量调节门。当氢、氧分离器液位升到中部时,关流量调节门,停碱液循环泵，关系统供水（碱）门。打开碱液循环泵进口门, 启动碱液

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循环泵，用流量调节门调节流量至最大,冲洗系统1～2小时。

关闭流量调节门，打开系统回水（碱）门、除盐水罐回水门、电解槽回水（碱）门、除盐水罐排污门，将系统水抽回除盐水罐并排放；关系统回水（碱）门，停泵，关碱液循环泵进口门、除盐水罐回水门、电解槽回水（碱）门，当除盐水罐内水放完后关闭除盐水罐排污门，打开碱液过滤器排污门和电解槽两侧排污门，放净系统内存水。

按上述方法反复进行2～3次，直至排出液清洁为止；若发现排出液不清洁，应联系检修清洗碱液过滤器滤网。

此外，首次试运时，还应用10%电解液整体试运48小时以上，启、停机操作同正常运行操作，以进一步清洗制氢机。

（二）气密实验

设备安装完毕后，需对制氢系统进行全面的气密实验。

按清洗中有关步骤将除盐水打入制氢系统至氢、氧分离器液位计中部。

将氮气钢瓶与系统充氮口连接,关闭框架Ⅰ与外界联系的所有阀门。打开系统内阀门，通过系统充氮门向系统内充入氮气,使系统压力缓缓升至3.2Mpa，关系统充氮门，用肥皂水检查所有阀门接头、法兰连接及管路焊口等部位，如有泄漏，排除后继续进行，直至不漏为止；保压12小时以上，泄漏量平均每小时不超过0.5%为合格。

平均泄漏量的计算：ΔP＝（P1－P2×T1/T2）×24/t 式中：ΔP—总压降；

P1— 实验开始压力；Kgf/cm2

P2—实验结束压力；Kgf/cm2

T1—实验开始温度；K T2—实验结束温度；K t—实验时间；小时

气密实验结束后，压力下启动碱液循环泵冲洗1～2小时，然后泄压并排出污水。

（三）电解液配制

试运转时使用10%的NaOH或KOH溶液，正式生产时使用24～26%的NaOH或28～30%KOH溶液。

10%电解液配制：:用除盐水洗净塑料桶数只，分别注入除盐水至2/3处，在不断搅拌情况下，缓慢加入分析纯NaOH或KOH 18Kg，溶解后倒入碱罐加除盐水稀释至比重 1.08（共需除盐水162 Kg），待溶液冷却至40℃后注入系统。

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