制氢控制培训手册精讲.doc

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

2、，整流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1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

3、/O 清单序号控制点控制点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DC24V25联锁整流柜DC2

4、4V6系统报警DC24V7纯水箱补水控制DC24V8除盐水箱补水控制DC24V9干燥装置切换阀DC24V10干燥装置加热控制DC24V11干燥装置加热电源控制DC24V12储氢罐充气控制DC24V13补氢控制DC24V14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4 20mA2氢分离器液位4 20mA3氧分离器液位4 20mA4碱液循环量4 20mA5碱液循环温度铂电阻6氧槽温铂电阻7氢槽温铂电阻8干燥塔 1 温度铂电阻9干燥塔 2 温度铂电阻10氢中含氧量4 20mA11氧中含氢量4 20mA12产品氢气露

5、点4 20mA13储氢罐 1 压力4 20mA14储氢罐 2 压力4 20mA15整流柜电压4 20mA16整流柜电流4 20mA共 4 点共 2 点共 2 点共 2 点Pt100Pt100Pt100Pt100Pt100317原料水箱液位4 20mA18冷却水箱液位4 20mA19氢气测报仪4 20mA2 点四、模拟量输出点（AI ）1压力调节输出4 20mA2差压调节输出4 20mA3温度调节输出4 20mA4氢气产量调节输出4 20mA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

6、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

7、与氧气混合，防止爆炸，提高气体纯度，提高安全。如果氢气4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，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

8、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

9、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。5四.连锁报警系统报警的设置， 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

10、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6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

11、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

12、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71.1 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

13、,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

14、现连锁故障时自动放空。8(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.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

15、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91.氢液位高报警1.压力调节阀失灵更换阀门2.氧液位高报警2.差压变送器失灵更换变送器3.电气转换器失灵更换电气转器4.变送器信号不准调整变送器号5.程序出错重下载程序6.框架有漏点1.压力调节阀失灵更换阀门3.氢液位低报警2.差压调节阀失灵更换变送器4.氧液位低报警3.电气转换器失灵更换电气转器4.变送器信号不准调整变送器号5.程序出错重下载程序6.补水泵坏维修补水泵6.碱液循环量低报警1.碱液泵坏维修碱液泵2.流量变送器坏调整变送器号3. EM235 模块坏更换模块4.程序出错重下载程序5.碱液过滤器堵清洗过滤器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.电气转换器坏更换电气转器3.温度模块坏更换模块4.程序出错重下载程序105.无冷却水检查冷却水6.冷却水温度过高降低冷却水温度9.气源压力低报警1.无气源打开气源