电解水制氢工艺描述电解水生产氢气氧气就是一个比较成熟得工艺、其主要组成部分有:电解槽、气水分离罐、加碱罐、洗涤罐、脱水罐、缓冲罐、冷却水箱等,电气、仪表及配套得设备元器件主要有:直流电解电源(简称电解电源)、电源冷却循环泵(简称电源冷却泵或电源泵)、电解液循环泵(简称循环泵)、电解系统冷却循环泵(简称电解冷却泵或冷却泵)、补水泵、电磁阀、压力变送器、温度变送器、差压变送器、流量计、压力表、减压阀、回火防止器、纯净水生产装置等。
电解水制氢工艺流程示意图见图１。
图1 电解水制氢工艺流程示意图压力得单位为Mpa,小数点后面保留3位。
差压得单位为kPa,小数点后面保留2位,流量单位为m3/h,小数点后面保留2位。
温度得单位为°C,小数点后面保留1位,累计流量得单位为m3,小数点后面保留1位,累计工作时间得单位为ｈ,小数点后面保留1位。
所有得电磁阀均为电开阀,通电开启,断电关闭。
一、电解电源DDY、电源冷却泵DＬB、循环泵XHＢ及冷却泵LQB控制表１电解系统与冷却系统对应输入输出关系表1、氢气压力PH 由压力变送器ＰT101变送为4～２0ｍA直流信号,根据氢气压力PH控制电解电源DDY(电解电源DＤY由一个开关量信号控制运行与停止)、电源冷却泵DLＢ与循环泵XHＢ(电源冷却泵ＤLＢ与循环泵XHB与电解电源DDY同步受氢气压力ＰＨ控制)得通断,氢气压力可以在触摸屏上设置:错误!氢气压力上限设定值(简称压力设定上限)PHＨ得设置范围0～3.００Ｍpａ(参考值0.4０Mpａ);＼o＼ａc(○,2)氢气压力下限设定值(简称压力设定下限)PＨL得设置范围０~3、0０MPa(参考值0、35Mpa)、参考值就就是第一次开机设置时(或者长时间断电数据丢失时)推荐使用得数值、＼o＼ac(○,３)当氢气压力ＰH 高于压力设定上限PHH,PH＞ＰHＨ,DO1输出为OＦＦ,电解电源DDY、电源泵DLB与循环泵XHＢ停止运行;错误!氢气压力ＰＨ低于压力设定下限PHＬ,ＰH＜PHL, DＯ1输出为ＯＮ,电解电源DDＹ、电源泵ＤLＢ与循环泵XHＢ通电运行、2、当电解系统温度(实际为电解系统电解液得温度,简称电解温度)TE由温度变送器TＴ１01变送为4~２0ｍA直流信号,根据电解温度TE控制电解电源ＤDY得通断,电解温控温度可在触摸屏上设置:错误!电解系统温度上限设定值(简称电解温控上限)TEH设置范围５５~95°Ｃ(参考值90°C);错误!电解系统温度下限设定值(简称电解温控下限)ＴEL设置范围５0~90°C(参考值８5°C)。
错误!当电解系统温度TE 超过电解温控上限TEH,TE＞ＴEＨ,发出报警信号,DO9输出为OＮ,同时DO１输出为OFＦ,电解电源ＤDY、电源泵ＤLB与循环泵XHB停止运行,但这时其她系统继续正常工作、○4当电解系统温度TＥ低于电解温控下限TEL,TE<TEL,解除报警, DO9为OFF,电解系统恢复正常工作。
3、根据电解温度TE控制冷却泵ＬQB得通断,冷却温控温度上下限可在触摸屏上设置:错误!电解冷却温度上限设定值(简称冷却温控上限)TCＨ设置范围30~90°C(参考值90°C);○2电解冷却温度下限设定值(简称冷却温控下限)TCＬ设置范围3０~90°C(参考值8５°C)。
＼o＼aｃ(○,3)当电解温度TＥ超过冷却温控上限TCＨ,ＴE〉TCH,DO2输出为OFＦ,冷却泵LQB停止运行。
错误!当电解温度TＥ低于冷却温控下限TＣＬ,TE〈TCＬ,解除报警, DＯ９为OＦF,电解系统恢复正常工作。
电解与冷却控制流程框图如下:氢气加碱罐与氧气加碱罐各安装了一套液位开关,控制补水电磁阀ＢV1与ＢＶ2、氢气加碱罐液位开关得下限接点为Ｌ1L(对应数字量输入编号为DＩ１),氢气加碱罐液位开关得上限接点为L1H(DI２),氧气加碱罐液位开关得下限接点为L2L(DI3),氧气加碱罐液位开关得上限接点为L2H(DI４)。
１、补水电磁阀BV1、BV2得开阀条件(同时开阀)液位开关L１L接通(DI1为ＯN)或者液位开关关Ｌ２L接通(DI3为ＯN),DO3、 DO4输出为ＯN,同时打开补水电磁阀BV1与BＶ２。
2、补水电磁阀BV1、BV2得关阀条件(分别关阀)当加碱罐得液位开关L１H断开(DＩ2为OＦF)时,DO3输出为OFＦ,关闭补水电磁阀BV1。
当加碱罐得液位开关L2H断开(DI4为ＯFF)时,DO４输出为OＦF,关闭补水电磁阀BV２。
３、氢气加碱罐得液位状态显示三种:低液位、正常、高液位低液位:液位开关L1L接通(DＩ1为 ON )+液位开关Ｌ1H接通(DI２为ON)、正常:液位开关L1L断开(DI１为OFＦ)＋液位开关L１H接通(ＤI2为ＯN)。
高液位:液位开关L1Ｌ断开(DI１为OFF)+液位开关Ｌ1H断开(DＩ2为ＯFF)。
4、氧气加碱罐得液位状态显示三种:低液位、正常、高液位低液位:液位开关Ｌ2Ｌ接通(DＩ3为 ON )＋液位开关L２H接通(DI4为ＯN)、正常:液位开关Ｌ２L断开(DI3为OＦF)+液位开关L2H接通(ＤI4为ON)、高液位:液位开关L２Ｌ断开(DI3为OFF)+液位开关Ｌ2Ｈ断开(ＤI4为ＯFＦ)。
气水分离罐补水流程框图如下:氢气洗涤罐与氧气洗涤罐上分别安装了一套液位开关,氢气洗涤罐上得液位开关得下限开关为Ｌ３Ｌ(DI5)、上限开关为Ｌ3H(ＤI６),氧气洗涤罐上得液位开关得下限开关为L4L(D Ｉ7),上限开关为L4Ｈ(DＩ8),用于控制补水泵BSＢ与补水电磁阀BV3、BV４、表3 洗涤罐补水控制输入与输出对应关系表１、开泵条件与开阀条件(泵与两个补水电磁阀同时打开)L３L得下限开关(DI5)与Ｌ4Ｌ得下限开关(DI7)任意一个接通或者两个全部接通,接通补水泵电源(DＯ7为ON),同时打开补水电磁阀ＢＶ3、BV4(ＤO5、DＯ６为ON)。
2、关阀与关泵条件当氢气洗涤罐高液位接点L3Ｈ(DI6)断开,关闭补水电磁阀BＶ3(ＤO５为OFF)、当氧气洗涤罐高液位接点Ｌ4H(ＤＩ8)断开,关闭补水电磁阀BV4(DO6为OFF)、当两个电磁阀BV3、BV4全部关闭后,关闭补水泵(DＯ7为OFＦ)。
3、氢气洗涤罐得液位状态显示三种:低液位、正常、高液位低液位:液位开关L3L接通(DI5为ＯN )+液位开关L3H接通(DI６为ON)。
正常:液位开关L3Ｌ断开(DＩ５为OFＦ)+液位开关L3H接通(DI6为ON)。
高液位:液位开关Ｌ3L断开(ＤＩ5为OFＦ)+液位开关Ｌ3Ｈ断开(DＩ6为OFＦ)。
４、氧气洗涤罐得液位状态显示三种:低液位、正常、高液位低液位:液位开关L4L接通(DI7为OＮ )+液位开关L4H接通(DI８为ＯＮ)。
正常:液位开关L4L断开(DI7为OFF)+液位开关L4Ｈ接通(DＩ8为ＯN)。
高液位:液位开关L4L断开(DI7为OFF)+液位开关L4H断开(DI8为OＦF)。
洗涤罐补水流程框图如下:表4 排氧电磁阀PV1控制输入与输出对应关系表P d ＝氧气压力—氢气压力,排氧所需得差压上限设定值(简称压差设定上限)ＰｄH 与排氧差压下限设定值(简称压差设定下限)可以在触摸屏上设置:错误!压差设定上限P dH 得设置范围为－3kPa ～ +3k Ｐａ,参考值0、50k Ｐａ; 错误!压差设定下限P d Ｌ得设置范围为－３kPa ~ ＋３kPa,参考值—0、50k Ｐa); 错误!当差压P d 超过压差设定上限P dH ,P d ＞P dH ,DO8输出为ON,排氧电磁阀P Ｖ１开启、○4当差压P d 低于压差设定下限ＰdL ,P ｄ>P dL ,ＤO8输出为OF Ｆ,排氧电磁阀ＰV １关闭。
⑤报警压差设定值P dA 得设置范围为３。
00 ~ 5.00kP ａ,参考值3、50ｋPa,当氧气与氢气得差压P ｄ得绝对值│P d │＞P dA ,发出报警信号,DO9为ON,DO1为O ＦF 。
差压调节系统流程框图如下:表5 氢气流量信号与输入输出对应关系表六、报警显示、记录与查询要求在触摸屏设一个报警记录查询页面,将所有报警按时间顺序记录下来,在触摸屏上能够查阅,存储器记录满了,循环抹除前面得记录,另外在该页面设一个报警消除按钮,按一下消除按钮,停止报警,ＤO ９为OFF,但若仍然满足报警条件,间隔60秒,继续报警(DO ９为ON)。
为了防止处于报警临界点时继电器频繁动作,以及干扰引起得报警,要求满足报警条件达到3秒以上,才能发出报警信号(ＤO9为ＯN),同一个报警源每两次报警之间需要间隔3秒,也就就是说,当报警条件消除后,报警自动消除,如果又达到报警条件,至少延迟３秒才能再次报警,如果就是人工消除报警,同一报警源需要延迟６0秒才能再次报警。
1、当氢气压力ＰH 〉(P H Ｈ+0。
０5M Ｐａ)时报警,ＤO ９为ＯN,同时D Ｏ1为ＯFF;报警时显示得报警名称为“氢气压力过高”。
2、当系统温度(ＡI1)超过温度设定上限时报警,报警名称为“电解液温度过高"３、当氢气加碱罐液位过低,同时氧气加碱罐液位过高时报警,DＯ９为ON),DO1为OＦＦ,因为加碱罐与气水分离罐连通,加碱罐与气水分离罐得液位完全相同,报警名称为“两个气水分离罐水位相差过大(氧高氢低)"4、当氧气加碱罐液位过低,同时氢气加碱罐液位过高时报警,ＤO9为ＯN),DＯ1为ＯFF,报警名称为“两个气水分离罐水位相差过大(氧低氢高)"。
5、当氢气洗涤罐液位过低,同时氧气洗涤罐液位过高时报警,ＤO9为ＯＮ,同时切断电解电源,DO1为OFF,报警名称为“两个洗涤罐水位相差过大(氧高氢低)”。
6、当氧气洗涤罐液位过低,同时氢气洗涤罐液位过高时报警,DＯ9为ON, DＯ1为OFF,报警名称为“两个洗涤罐水位相差过大(氧低氢高)”、7、当氧气与氢气得差压Pd 得绝对值大于报警差压设定值PdA,│Pd│>PdA,发出报警信号,DO９为ON,DO1为OFF,报警名称为“氢氧压力相差过大。
8、当大功率直流电解电源DDY出现故障,电解电源ＤDＹ送来一个故障信号(DI13为ON),发出报警信号,DO９为OＮ,同时关闭电解电源,ＤO1为ＯFF,报警时显示得报警名称为“直流电解电源故障"。
报警流程框图如下:八、氢氧分离系统I/O点表１、模拟量(AＩ)输入共计4点,见表5、表5、模拟量输入(ＡＩ)点表序号数量信号来源及种类安装位置说明1 1 压力变送器PＴ１０1氢气气水分离器上部氢气系统压力,量程0～１、０MPa2 1 温度变送器ＴT１0１氧气气水分离器顶部电解系统温度,量程0～150°C3 1 差压变送器PdT１0１两个气水分离器之间氧气与氢气得压差,量程-5kＰａ~+5kPa４１流量变送器ＦT101 脱水罐后氢气管道上氢气流量,瞬时流量量程0—4５ｍ3合计 4 全部为4~20mAＤＣ标准信号2、数字量输入(DＩ)共计１4点,见表6。