制氢控制培训手册

1、控制培训手册苏州工业园区奥菲特气体设备有限公司2006/9/20第一部分 描述一.系统介绍氢气生产系统设计了一个安全、可靠的操作系统，一旦制氢系统的某部分出错，控制系统有声光报警、提示报警内容、切断整流柜的直流输出功能。氢气生产的控制系统，使用了一台可编程控制器来管理整个系统的调节和报警处理，提高了自动化水平，减轻了劳动强度，给氢气生产提供了一个安全、可靠的、有效的操作系统。操作人员可以不需调整、监视，由可编程控制器通过程序来控制系统的压力、液位、温度，控制器不断监视由变送器送入的运行状况信号，所有的运行要求如：自动补水、报警连锁，都由可编程控制器来完成，。电解槽的直流电源是由整流柜提供，整流

2、柜的直流电的输出通过PLC及计算机控制，也可手动调节电位器，使电流达到额定值740A，它的工作原理是桥式、全波整流。当发生故障时，发出声光报警，及时切断直流电的供给，并且可通过外部连锁使整流柜停止，提高了系统的安全性。整流柜面板上装有直流电压表、左、右电流表。其整流原理祥见整流原理图及操作手册。 配电柜是提供整个制氢站的电源，将主电源分成五路给控制柜、整流柜、冷却水装置、照明、检修。二.控制描述可编程控制器由两个CPU单元和一个I/O模块单元组成，并配备了热备冗余系统，当一个CPU单元发生故障时自动切换到备用CPU单元。I/O模块单元主要由输入输出模块及电源模块组成。I/O清单序号控制点控制点

3、信号控制点对应的参数一、开关量输入点（DI）1气源压力低干接点0.2MPa2系统压力高干接点3.3MPa3冷却水压力低干接点0.2MPa4循环泵状态干接点5补水泵状态干接点6整流柜状态干接点7整流柜自动/手动干接点8整流柜故障干接点9冷却水泵1状态干接点10冷却水泵2状态干接点11供氢母管压力高干接点1.1MPa12防爆风机状态干接点13除盐水出口温度高干接点14氢气测报仪报警干接点15消音确认按钮干接点二、开关量输出点（DO）1碱液循环泵控制DC24V2补水泵控制DC24V3除盐水泵1控制DC24V4除盐水泵2控制DC24V5联锁整流柜DC24V6系统报警DC24V7纯水箱补水控制DC24V

4、8除盐水箱补水控制DC24V9干燥装置切换阀DC24V共4点10干燥装置加热控制DC24V共2点11干燥装置加热电源控制DC24V12储氢罐充气控制DC24V共2点13补氢控制DC24V共2点14框架1粗氢送气/放空切换DC24V15框架1产品氢送气/放空DC24V三、模拟量输入点（AI）1电解槽工作压力420mA2氢分离器液位420mA3氧分离器液位420mA4碱液循环量420mA5碱液循环温度铂电阻Pt1006氧槽温铂电阻Pt1007氢槽温铂电阻Pt1008干燥塔1温度铂电阻Pt1009干燥塔2温度铂电阻Pt10010氢中含氧量420mA11氧中含氢量420mA12产品氢气露点420mA1

5、3储氢罐1压力420mA14储氢罐2压力420mA15整流柜电压420mA16整流柜电流420mA17原料水箱液位420mA18冷却水箱液位420mA19氢气测报仪420mA2点四、模拟量输出点（AI）1压力调节输出420mA2差压调节输出420mA3温度调节输出420mA4氢气产量调节输出420mA三.控制调节回路：1.压力调节压力调节在控制系统中是非常重要的调节回路，压力调节的好坏，直接影响系统的各项指标，可防止压力过高造成事故。制氢系统的运行压力可以设定，压力可在一定的范围内进行调节，制氢系统的压力通过压力变送器（PT）测得，4-20mA的信号直接送至可编程控制器，PLC通过比较设定值与

6、实际值的偏差值，通过PID功能，输出相应的调节信号4-20mA，到PV调节阀门（氧侧调节阀）的开度。如果实际压力超出设定压力值,那么通过计算后,输出信号使得调节阀PV开度变大，使得实际压力降低，最终使得系统实际运行压力在设定值下稳定运行。反之则小。此调节回路为正作用、内给定。20mA时，阀门开度最大。系统运行压力不宜过小或过大一般运行在2.5Mpa比较好。2、液位调节 液位调节是一个非常重要的自动调节回路，液位调节的好坏可防止氢气与氧气混合，防止爆炸，提高气体纯度，提高安全。如果氢气与氧气压力一样，那么我们认为氢液与氧液的高度一样高，氢氧液位被氢侧差压变送器测得，氧液位被氧侧差压变送器不断测得

7、，4-20mA信号送至可编程控制器进行计算。根据经验，把氢液位作为设定值，氧液位作为实际值，利用PLC内部的功能PID计算，得出差值，并输出相应的调节值4-20mA信号，到调节阀LV（氢侧调节阀），最后使得两者液位相同。如果氢液位比氧液位高，那么氢气压力比氧气压力低，通过PID计算，应是减小调节阀的开度，使得氢气压力升高，氢液将随之降低。反之则变高。液位调节是正作用，外给定。20mA时，阀门开度最大，氢氧液位差不宜过大，控制在50mm内较好。3.温度调节 温度调节也是三个调节回路中一个比较重要的调节回路，它可使电解槽在一个稳定的温度下运行，可以防止电解槽过热，节约电能，使氢气生产运行在安全的条

8、件下。槽温调节是通过调节冷却水的流量，来控制循环碱温的温度，从而，控制电解槽的温度，因为电解电流是一定的，那么电解槽产生的热量是一定的，因此电解槽的温度是通过碱温来间接控制的。碱温由温度传感器测得，电阻信号送至PLC，PLC通过比较设定值与实际值的偏差值，通过PID功能，输出相应的4-20mA电流信号，到TV（冷却水调节阀）来调节调节阀的开度。如果KOH的温度超过设定温度，通过PLC计算偏差值，输出信号使调节阀的开度变大，增加冷却水的流量，使的碱温降低，反之则变大。此调节回路为内给定，反作用，20mA时，阀门开度最小。槽温控制在80（碱温设定值在60-65）左右比较好。四.连锁报警系统报警的设

9、置，以便及时提醒操作人员系统存在的故障，在发生连锁故障时，框架放空阀自动打开。操作人员必须确定并消除故障后，方可继续制氢。控制系统设有八个报警点，其中有七个报警点可直接连锁整流柜，连锁点有：氢液位上、下限报警、氧液位上、下限报警，碱液流量下限报警，氧槽温高报警，系统压力高报警，其他的气源压力低报警点只是报警并不连锁。氢、氧液位报警连锁只有在连锁转换开关在“连锁”位置时，才能连锁停止整流柜。五.上位计算机上位计算机内装美国通用电气公司（GE）的IFIX监控软件，它能显示运行参数，设定运行要求，改变调节参数 ，设定报警值等功能，是PLC的终端设备。它装有全中文的操作界面，只要开机后按界面提示操作即

10、可。第二部分电气操作与维修一.操作步骤（一）.试车准备 在进行初次操作前，必须检查电缆连接情况，必须做到电缆连接正确无误，以免因电器短路造成电器元件的烧毁，造成不必要的麻烦。1.合上配电柜内的主电源开关2.分别合上配电柜内的QM1-QM8，给每个柜都送上电源，检查合上情况；如有短路现象，应消除3.合上控制柜的电源开关3.1消音,观察计算机及盘面指示灯情况3.2检查PLC及各变送器是否有指示,如没有应检查接线和变送器、DC24V电源3.3检查上位机显示各条信息与设计要求是否相符.3.4检查上位机各条信息数值与实际情况是否相符.3.5设定报警值,及自动加水位.3.6模拟报警,判断报警指示与实际情况

11、是否相符,如不符应检查,消除故障.3.7给框架和控制柜送上气源,调节空气过滤减压气将气源压力调至0.14MPa.3.8设定气源压力表下限报警点为0.4MPa.3.9检查气路管线连接是否正确,是否有漏气现象,如有应消除.3.10检查电气转换器气源压力是否为0.14Mpa3.11检查气动薄膜调节阀.4.合上整流柜的电源开关4.1用示波器检查交流380V电源的项序是否与整流柜的接线柱的相序号一致4.2检查整流柜的各项报警以及控制柜连锁整流柜情况4.3检查整流柜到电解槽的正负接线 (二).试车1.1将动力柜“补水泵”转换开关打在中间位置（暂停自动补水）。1.2检查框架各手动阀状态是否得正确.1.3启动

12、碱液泵将碱液流量控制在额定600L/H值.1.4在上位上设定工作压力为0.5MPa,设定碱液温度为60.1.5检查是否有报警,如有应检查消除后再进行下一步.1.6检查各变送器指示值与直读仪表数情况是否相符,或远传信号和表盘读数是否相符.1.7给电解槽送上小电流.1.8检查运行情况,如有异常,立即停整流柜,消除故障后,再给电解槽送上小电流.1.9调整PID调节参数,使系统调节在最佳状态,稳定运行1.10运行一段时间后,可逐步增加电流.1.11将“补水泵”转换开关打在“自动”.1.12待槽温升至50后可增加工作压力的设定值.1.13待电解槽运行一小时后,方可打开气体取样口,将样气引入分析仪气路箱控

13、制气体流量在400ml/h.1.14打开分析仪电路箱电源.1.15待氢氧槽温超过80,可将碱温的设定值适当降低或升高,以便将槽温控制在85左右.2.当氢气纯度满足要求时,系统自动切换氢气输送阀,将氢气送至储罐，氢气输送阀门也可通过 点击操纵按钮来实现，当出现连锁故障时自动放空。(三).停车1.1将框架1的放空阀打开.1.2将“自动补水”转换开关打在“手动”,先关掉分析仪电源,再关闭取样口阀.1. 3停整流柜.1.4将碱温设定值降至0,让电解槽降温，将压力设定设在0.8MPa.1.5待电解槽温度降至50以下，可将工作压力设定值缓慢降至0(泄压).1.6待压力降至0 ，可停碱液泵.1.7关电源.二

14、.维护 防止故障的办法是良好的维护，各个仪表良好地使用和调校。 1.定期检查差压变送器，排放气相中的液体和液相中的气体. 2.定期检查空气过滤减压气的输出压力是否为0.14Mpa. 3.定期检查各变送器的工作情况,将产生故障迹象时,应及时排除 4.定期检查24VDC电源,不要让电压值偏离较大. 5.定期CPU、调节阀、 电气转换器.三.故障判断与处理下面所列故障及故障判断、消除办法，可帮助操作者及时消除故障。如不在下列所说范围内请与生产商联系。现 象可能的原因消除方法1.氢液位高报警2.氧液位高报警1.压力调节阀失灵2.差压变送器失灵3.电气转换器失灵4.变送器信号不准5.程序出错6.框架有漏

15、点更换阀门更换变送器更换电气转器调整变送器号重下载程序3.氢液位低报警4.氧液位低报警1.压力调节阀失灵2.差压调节阀失灵3.电气转换器失灵4.变送器信号不准5. 程序出错6. 补水泵坏更换阀门更换变送器更换电气转器调整变送器号重下载程序维修补水泵6.碱液循环量低报警1.碱液泵坏2.流量变送器坏3. EM235模块坏4.程序出错5.碱液过滤器堵维修碱液泵调整变送器号更换模块重下载程序清洗过滤器7.氢槽温高报警1. 气动调节阀坏更换调节阀8.氧槽温高报警2.电气转换器坏3.温度模块坏4.程序出错5.无冷却水6.冷却水温度过高 更换电气转器更换模块重下载程序检查冷却水降低冷却水温度9.气源压力低报警1.无气源2.气源压力不够3.电