制氫控制培訓手冊

1、控制培訓手冊蘇州工業(yè)園區(qū)奧菲特氣體設備有限公司2006/9/20第一部分 描述一.系統(tǒng)介紹氫氣生產(chǎn)系統(tǒng)設計了一個安全、可靠的操作系統(tǒng)，一旦制氫系統(tǒng)的某部分出錯，控制系統(tǒng)有聲光報警、提示報警內(nèi)容、切斷整流柜的直流輸出功能。氫氣生產(chǎn)的控制系統(tǒng)，使用了一臺可編程控制器來管理整個系統(tǒng)的調(diào)節(jié)和報警處理，提高了自動化水平，減輕了勞動強度，給氫氣生產(chǎn)提供了一個安全、可靠的、有效的操作系統(tǒng)。操作人員可以不需調(diào)整、監(jiān)視，由可編程控制器通過程序來控制系統(tǒng)的壓力、液位、溫度，控制器不斷監(jiān)視由變送器送入的運行狀況信號，所有的運行要求如：自動補水、報警連鎖，都由可編程控制器來完成，。電解槽的直流電源是由整流柜提供，整流

2、柜的直流電的輸出通過PLC及計算機控制，也可手動調(diào)節(jié)電位器，使電流達到額定值740A，它的工作原理是橋式、全波整流。當發(fā)生故障時，發(fā)出聲光報警，及時切斷直流電的供給，并且可通過外部連鎖使整流柜停止，提高了系統(tǒng)的安全性。整流柜面板上裝有直流電壓表、左、右電流表。其整流原理祥見整流原理圖及操作手冊。 配電柜是提供整個制氫站的電源，將主電源分成五路給控制柜、整流柜、冷卻水裝置、照明、檢修。二.控制描述可編程控制器由兩個CPU單元和一個I/O模塊單元組成，并配備了熱備冗余系統(tǒng)，當一個CPU單元發(fā)生故障時自動切換到備用CPU單元。I/O模塊單元主要由輸入輸出模塊及電源模塊組成。I/O清單序號控制點控制點

3、信號控制點對應的參數(shù)一、開關量輸入點（DI）1氣源壓力低干接點0.2MPa2系統(tǒng)壓力高干接點3.3MPa3冷卻水壓力低干接點0.2MPa4循環(huán)泵狀態(tài)干接點5補水泵狀態(tài)干接點6整流柜狀態(tài)干接點7整流柜自動/手動干接點8整流柜故障干接點9冷卻水泵1狀態(tài)干接點10冷卻水泵2狀態(tài)干接點11供氫母管壓力高干接點1.1MPa12防爆風機狀態(tài)干接點13除鹽水出口溫度高干接點14氫氣測報儀報警干接點15消音確認按鈕干接點二、開關量輸出點（DO）1堿液循環(huán)泵控制DC24V2補水泵控制DC24V3除鹽水泵1控制DC24V4除鹽水泵2控制DC24V5聯(lián)鎖整流柜DC24V6系統(tǒng)報警DC24V7純水箱補水控制DC24V

4、8除鹽水箱補水控制DC24V9干燥裝置切換閥DC24V共4點10干燥裝置加熱控制DC24V共2點11干燥裝置加熱電源控制DC24V12儲氫罐充氣控制DC24V共2點13補氫控制DC24V共2點14框架1粗氫送氣/放空切換DC24V15框架1產(chǎn)品氫送氣/放空DC24V三、模擬量輸入點（AI）1電解槽工作壓力420mA2氫分離器液位420mA3氧分離器液位420mA4堿液循環(huán)量420mA5堿液循環(huán)溫度鉑電阻Pt1006氧槽溫鉑電阻Pt1007氫槽溫鉑電阻Pt1008干燥塔1溫度鉑電阻Pt1009干燥塔2溫度鉑電阻Pt10010氫中含氧量420mA11氧中含氫量420mA12產(chǎn)品氫氣露點420mA1

5、3儲氫罐1壓力420mA14儲氫罐2壓力420mA15整流柜電壓420mA16整流柜電流420mA17原料水箱液位420mA18冷卻水箱液位420mA19氫氣測報儀420mA2點四、模擬量輸出點（AI）1壓力調(diào)節(jié)輸出420mA2差壓調(diào)節(jié)輸出420mA3溫度調(diào)節(jié)輸出420mA4氫氣產(chǎn)量調(diào)節(jié)輸出420mA三.控制調(diào)節(jié)回路：1.壓力調(diào)節(jié)壓力調(diào)節(jié)在控制系統(tǒng)中是非常重要的調(diào)節(jié)回路，壓力調(diào)節(jié)的好壞，直接影響系統(tǒng)的各項指標，可防止壓力過高造成事故。制氫系統(tǒng)的運行壓力可以設定，壓力可在一定的范圍內(nèi)進行調(diào)節(jié)，制氫系統(tǒng)的壓力通過壓力變送器（PT）測得，4-20mA的信號直接送至可編程控制器，PLC通過比較設定值與

6、實際值的偏差值，通過PID功能，輸出相應的調(diào)節(jié)信號4-20mA，到PV調(diào)節(jié)閥門（氧側調(diào)節(jié)閥）的開度。如果實際壓力超出設定壓力值,那么通過計算后,輸出信號使得調(diào)節(jié)閥PV開度變大，使得實際壓力降低，最終使得系統(tǒng)實際運行壓力在設定值下穩(wěn)定運行。反之則小。此調(diào)節(jié)回路為正作用、內(nèi)給定。20mA時，閥門開度最大。系統(tǒng)運行壓力不宜過小或過大一般運行在2.5Mpa比較好。2、液位調(diào)節(jié) 液位調(diào)節(jié)是一個非常重要的自動調(diào)節(jié)回路，液位調(diào)節(jié)的好壞可防止氫氣與氧氣混合，防止爆炸，提高氣體純度，提高安全。如果氫氣與氧氣壓力一樣，那么我們認為氫液與氧液的高度一樣高，氫氧液位被氫側差壓變送器測得，氧液位被氧側差壓變送器不斷測得

7、，4-20mA信號送至可編程控制器進行計算。根據(jù)經(jīng)驗，把氫液位作為設定值，氧液位作為實際值，利用PLC內(nèi)部的功能PID計算，得出差值，并輸出相應的調(diào)節(jié)值4-20mA信號，到調(diào)節(jié)閥LV（氫側調(diào)節(jié)閥），最后使得兩者液位相同。如果氫液位比氧液位高，那么氫氣壓力比氧氣壓力低，通過PID計算，應是減小調(diào)節(jié)閥的開度，使得氫氣壓力升高，氫液將隨之降低。反之則變高。液位調(diào)節(jié)是正作用，外給定。20mA時，閥門開度最大，氫氧液位差不宜過大，控制在50mm內(nèi)較好。3.溫度調(diào)節(jié) 溫度調(diào)節(jié)也是三個調(diào)節(jié)回路中一個比較重要的調(diào)節(jié)回路，它可使電解槽在一個穩(wěn)定的溫度下運行，可以防止電解槽過熱，節(jié)約電能，使氫氣生產(chǎn)運行在安全的條

8、件下。槽溫調(diào)節(jié)是通過調(diào)節(jié)冷卻水的流量，來控制循環(huán)堿溫的溫度，從而，控制電解槽的溫度，因為電解電流是一定的，那么電解槽產(chǎn)生的熱量是一定的，因此電解槽的溫度是通過堿溫來間接控制的。堿溫由溫度傳感器測得，電阻信號送至PLC，PLC通過比較設定值與實際值的偏差值，通過PID功能，輸出相應的4-20mA電流信號，到TV（冷卻水調(diào)節(jié)閥）來調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)閥的開度。如果KOH的溫度超過設定溫度，通過PLC計算偏差值，輸出信號使調(diào)節(jié)閥的開度變大，增加冷卻水的流量，使的堿溫降低，反之則變大。此調(diào)節(jié)回路為內(nèi)給定，反作用，20mA時，閥門開度最小。槽溫控制在80（堿溫設定值在60-65）左右比較好。四.連鎖報警系統(tǒng)報警的設

9、置，以便及時提醒操作人員系統(tǒng)存在的故障，在發(fā)生連鎖故障時，框架放空閥自動打開。操作人員必須確定并消除故障后，方可繼續(xù)制氫。控制系統(tǒng)設有八個報警點，其中有七個報警點可直接連鎖整流柜，連鎖點有：氫液位上、下限報警、氧液位上、下限報警，堿液流量下限報警，氧槽溫高報警，系統(tǒng)壓力高報警，其他的氣源壓力低報警點只是報警并不連鎖。氫、氧液位報警連鎖只有在連鎖轉換開關在“連鎖”位置時，才能連鎖停止整流柜。五.上位計算機上位計算機內(nèi)裝美國通用電氣公司（GE）的IFIX監(jiān)控軟件，它能顯示運行參數(shù)，設定運行要求，改變調(diào)節(jié)參數(shù) ，設定報警值等功能，是PLC的終端設備。它裝有全中文的操作界面，只要開機后按界面提示操作即

10、可。第二部分電氣操作與維修一.操作步驟（一）.試車準備 在進行初次操作前，必須檢查電纜連接情況，必須做到電纜連接正確無誤，以免因電器短路造成電器元件的燒毀，造成不必要的麻煩。1.合上配電柜內(nèi)的主電源開關2.分別合上配電柜內(nèi)的QM1-QM8，給每個柜都送上電源，檢查合上情況；如有短路現(xiàn)象，應消除3.合上控制柜的電源開關3.1消音,觀察計算機及盤面指示燈情況3.2檢查PLC及各變送器是否有指示,如沒有應檢查接線和變送器、DC24V電源3.3檢查上位機顯示各條信息與設計要求是否相符.3.4檢查上位機各條信息數(shù)值與實際情況是否相符.3.5設定報警值,及自動加水位.3.6模擬報警,判斷報警指示與實際情況

11、是否相符,如不符應檢查,消除故障.3.7給框架和控制柜送上氣源,調(diào)節(jié)空氣過濾減壓氣將氣源壓力調(diào)至0.14MPa.3.8設定氣源壓力表下限報警點為0.4MPa.3.9檢查氣路管線連接是否正確,是否有漏氣現(xiàn)象,如有應消除.3.10檢查電氣轉換器氣源壓力是否為0.14Mpa3.11檢查氣動薄膜調(diào)節(jié)閥.4.合上整流柜的電源開關4.1用示波器檢查交流380V電源的項序是否與整流柜的接線柱的相序號一致4.2檢查整流柜的各項報警以及控制柜連鎖整流柜情況4.3檢查整流柜到電解槽的正負接線 (二).試車1.1將動力柜“補水泵”轉換開關打在中間位置（暫停自動補水）。1.2檢查框架各手動閥狀態(tài)是否得正確.1.3啟動

12、堿液泵將堿液流量控制在額定600L/H值.1.4在上位上設定工作壓力為0.5MPa,設定堿液溫度為60.1.5檢查是否有報警,如有應檢查消除后再進行下一步.1.6檢查各變送器指示值與直讀儀表數(shù)情況是否相符,或遠傳信號和表盤讀數(shù)是否相符.1.7給電解槽送上小電流.1.8檢查運行情況,如有異常,立即停整流柜,消除故障后,再給電解槽送上小電流.1.9調(diào)整PID調(diào)節(jié)參數(shù),使系統(tǒng)調(diào)節(jié)在最佳狀態(tài),穩(wěn)定運行1.10運行一段時間后,可逐步增加電流.1.11將“補水泵”轉換開關打在“自動”.1.12待槽溫升至50后可增加工作壓力的設定值.1.13待電解槽運行一小時后,方可打開氣體取樣口,將樣氣引入分析儀氣路箱控

13、制氣體流量在400ml/h.1.14打開分析儀電路箱電源.1.15待氫氧槽溫超過80,可將堿溫的設定值適當降低或升高,以便將槽溫控制在85左右.2.當氫氣純度滿足要求時,系統(tǒng)自動切換氫氣輸送閥,將氫氣送至儲罐，氫氣輸送閥門也可通過 點擊操縱按鈕來實現(xiàn)，當出現(xiàn)連鎖故障時自動放空。(三).停車1.1將框架1的放空閥打開.1.2將“自動補水”轉換開關打在“手動”,先關掉分析儀電源,再關閉取樣口閥.1. 3停整流柜.1.4將堿溫設定值降至0,讓電解槽降溫，將壓力設定設在0.8MPa.1.5待電解槽溫度降至50以下，可將工作壓力設定值緩慢降至0(泄壓).1.6待壓力降至0 ，可停堿液泵.1.7關電源.二

14、.維護 防止故障的辦法是良好的維護，各個儀表良好地使用和調(diào)校。 1.定期檢查差壓變送器，排放氣相中的液體和液相中的氣體. 2.定期檢查空氣過濾減壓氣的輸出壓力是否為0.14Mpa. 3.定期檢查各變送器的工作情況,將產(chǎn)生故障跡象時,應及時排除 4.定期檢查24VDC電源,不要讓電壓值偏離較大. 5.定期CPU、調(diào)節(jié)閥、 電氣轉換器.三.故障判斷與處理下面所列故障及故障判斷、消除辦法，可幫助操作者及時消除故障。如不在下列所說范圍內(nèi)請與生產(chǎn)商聯(lián)系?，F(xiàn) 象可能的原因消除方法1.氫液位高報警2.氧液位高報警1.壓力調(diào)節(jié)閥失靈2.差壓變送器失靈3.電氣轉換器失靈4.變送器信號不準5.程序出錯6.框架有漏

15、點更換閥門更換變送器更換電氣轉器調(diào)整變送器號重下載程序3.氫液位低報警4.氧液位低報警1.壓力調(diào)節(jié)閥失靈2.差壓調(diào)節(jié)閥失靈3.電氣轉換器失靈4.變送器信號不準5. 程序出錯6. 補水泵壞更換閥門更換變送器更換電氣轉器調(diào)整變送器號重下載程序維修補水泵6.堿液循環(huán)量低報警1.堿液泵壞2.流量變送器壞3. EM235模塊壞4.程序出錯5.堿液過濾器堵維修堿液泵調(diào)整變送器號更換模塊重下載程序清洗過濾器7.氫槽溫高報警1. 氣動調(diào)節(jié)閥壞更換調(diào)節(jié)閥8.氧槽溫高報警2.電氣轉換器壞3.溫度模塊壞4.程序出錯5.無冷卻水6.冷卻水溫度過高 更換電氣轉器更換模塊重下載程序檢查冷卻水降低冷卻水溫度9.氣源壓力低報警1.無氣源2.氣源壓力不夠3.電