氢气纯化装置控制系统课件

1、纯化、干燥装置控制原理及故障处理主讲：白峰 电话_mail：bf第一章 概述 一、装置简介 氢气纯化干燥装置是净化氢气的设备,能将氢气中的氧气和水份去除掉, 满足对氢气含氧量和含湿量有一定要求的用户。氢气纯化设备框架内安装有脱氧器、干燥器、气水分离器、过滤器、冷却器、集水器等容器、阀门, 以及检测控制仪表。如用户对氢气含氧量无过高要求，可仅订购干燥装置。 二、干燥部分的分类 依据干燥塔的数量可分为： 两塔流程（主要应用于对氢气露点要求不高的用户） 三塔流程（氢气露点 -60 ）脱氧器的结构内 筒：电加热元件外 筒：脱氧催化剂、 2个铂电阻测温元件保温层催化脱氧 脱氧

2、催化剂可催化氢气与氧气发生化合反应生成水，以达到脱氧的目的。 原料氢气从a口进入，经电加热元件加热后进入催化剂床层，氢气和氧气在催化剂的作用下发生化合反应生成水，水以气态的形式随氢气从b口流出脱氧器。ab脱氧器干燥器的结构内 筒：电加热元件外 筒：分子筛、2个铂电阻测温元件保温层干燥过程 利用吸附剂在常温（或低温）下吸附气体中的水分，当吸附剂吸附的水分接近饱和时，采用升高温度的方法使水分从吸附剂中解吸出来（再生）。从而达到循环工作的目的。 需要被干燥的气体从b口进入干燥器，流经吸附剂床层，气体中的水分被吸附剂吸附，干燥后的气体从a口流出干燥器。干燥过程电加热元件不工作。 再生过程气体流向相反，

3、加热器工作。ab干燥器ab吸附剂的再生 当吸附剂吸附饱和时，需要进行再生处理，再生气流从a口进入干燥器，经电加热元件加温后流经吸附剂床层，吸附剂被加热后逐渐升温。再生时，下部铂电阻（温控）用来控制再生气体温度，当检测值超过设定值时，暂停电加热元件，避免再生气流超温。当检测值低于设定值后，再次启动电加热元件。 当上部铂电阻（联锁）的检测值达到设定值后，则停止加热，吸附剂的再生结束。干燥器第二章 纯化装置流程简介氢气纯化装置采用催化脱氧、吸附干燥的方法提纯氢气。装置根据干燥器的数量可分为两塔流程和三塔流程。两塔流程采用原料氢气作为再生气，三塔流程是目前应用最多的一种流程，由于采用了三台干燥器，使用

4、产品氢气作为再生气，再生效果好，产品氢气的露点可达到-70以下。两塔流程干燥部分的工作状态分为四种：A再生B工作、B工作、 B再生A工作、A工作。整个干燥部分的工作状态按一定周期循环往复执行，其工作周期为48h，其中：A再生B工作及B工作的时间为24h，A工作B再生及A工作的时间为24h。B工作两塔流程A工作两塔流程三塔流程 Z1状态：A工作B再生C吸附三塔流程 Z2状态：B工作C再生A吸附三塔流程 Z3状态：C工作A再生B吸附第三章 纯化装置控制系统温度调节系统压力调节系统纯化状态控制和排水控制纯化装置简易流程三塔流程控制温度参 数温度范围常用设定值脱氧上部温度(联锁)180220180脱氧

5、下部温度(温控)120160130干燥上部温度(联锁)170230180干燥下部温度(温控)220280240CNDQ-510两塔流程控制温度参 数温度范围常用设定值脱氧上部温度(联锁)120160120脱氧下部温度(温控)8015085干燥上部温度(联锁)170250180干燥下部温度(温控)210280220一、纯化装置的状态控制通过气动三通球阀的转向来实现。二、纯化装置的排水通过控制气水分离器下部的气动直通球阀的开关来实现。三、PLC通过电磁阀将电信号转变成压缩空气的有无来驱动气动球阀的转向，从而控制工艺流程方向和通断来实现状态切换控制和排水控制。四、PLC状态的切换和排水顺序由程序内部

6、的定时器来实现定时切换。状态可实现保持功能。PLC控制纯化设备状态和排水PLC控制纯化设备状态和排水第四章 纯化装置常用分析仪器一、微量氧分析仪二、露点仪EC-91 氧分析仪英国SYSTECH公司生产。检测器为电化学式（燃料电池）防爆等级：EEx iaIICT4接线方式：四线制 EC-91变送器外形及端子示意专用钥匙测量范围选择开关零点量程调节电位器 选择开关及对应测量范围如下：1档：0-100%2档：0-20% 3档：0-2%4档：0-2000ppm 5档：0-100ppm 6档：0-10ppm在用于微量氧分析时，使用6档。EC-91 氧分析仪接线采用国产安全栅的接线EC-91 氧分析仪操作

7、维护中应注意的问题取样气体压力不能超过1bar（0.1MPa）取样气体的流量应处于100cc/min-5L/min范围内。采用安全栅时使用DC24V（最高不能超过27.6V）供电，此时变送器侧的电压为12.5V（最低不能低于8.8V）燃料电池检测器中的电解液会随仪器的使用而逐步消耗，故如仪器长期不用时，应将仪器的进出口封死或进行氮封（所使用的氮气必须采用高纯氮），检测器的保修期为6个月。3或6个月校验一次，更换检测器必须校准。GPR-15(GPR-1500)氧分析仪美国ADV公司生产。检测器为电化学式（燃料电池）防爆等级：Class1,Division1 group A-D接线方式：二线制检测

8、范围0100ppm（范围1）010ppm（范围2） 量程自动切换O2X1氧分析仪美国Panametrics公司生产检测器为电化学式（燃料电池）防爆等级：EEx ia IICT4接线方式：二线制常用量程：0-10ppm目前主流配置燃料电池型号OX-1ppm O2X1的校验取样气体压力为常压取样气体的流量为500cc/min。仪器的校验周期3-5个月 。高含量氧和污染（如:酸性气体）会大大缩短检测器的寿命。本仪器有六种测量范围的检测器可供选择： 0-10ppm 0-100ppm 0-1000ppm 0-10000ppm(0-1%) 0-10% 0-25%微量氧分析仪使用量程0-10ppm零点校验：

9、该仪器零点无需校验定期进行量程校验：7.5ppm氢中氧O2X1更换燃料电池（1）传感器（燃料电池）的安装持续通入非危险性的低氧含量气体（如：高纯氮气）吹扫取样系统，直到完成传感器的安装 。流量为500cc/min，压力为大气压。使用直流电流表串在供电回路中，以测量输出电流。调整4-20mA模拟输出，将量程范围设置在0-25%打开密封盒，取出氧传感器，除去红色贴片，金层电极对准变送器的底座上的接触管脚，将传感器紧压在变送器上。（2）空气校准：对于微量氧分析仪不推荐进行空气校准。O2X1更换燃料电池（3）量程校准：选择量程0-10ppm。调整低端（4mA）和高端（20mA）输出。通入量程气，待读数

10、稳定后，检查输出电流数值。通过相应按键增加或减少输出。存储设定。注：正常使用时，仅使用标气进行第3部的量程校准。 O2X1量程气量程气的氧含量应该是需要校准的量程范围的70-90%。 例如：如果量程气的7.5ppm，需要校准的量程范围是0-10ppm，那么校验时模拟输出为 4+16（7.5/10）=16.0mA 分析仪表的维护分析仪应定期进行校验，不同种类的分析仪应按其说明书规定的期限进行校验以保证仪器的准确可靠。对于电化学式分析仪，其检测器内的电解液会随使用时间逐步消耗，故应按其说明书规定的期限更换检测器。定期对取样系统进行检漏，以保证仪器的可靠运行分析仪不能超压使用燃料电池型分析仪维护中应

11、注意的问题取样气体压力不能超过1bar（0.1MPa）取样气体的流量应处于合适的范围内。燃料电池检测器中的电解液会随仪器的使用而逐步消耗，故如仪器长期不用时，应将仪器的进出口封死或进行氮封（所使用的氮气必须采用高纯氮），检测器的保修期为6个月。推荐3或6个月校验一次，更换检测器必须校准。微量氧分析仪只能提供气体纯度发展的趋势，不可能做到绝对准确。ADHT-Ex露点仪英国alpha公司生产。检测器测量范围：-80+20 防爆等级：EEx ia IICT6接线方式：三线制ADHT-Ex露点仪操作维护中应注意的问题取样气体的流量为2-3L/min。在取样时样气须由取样架上部进，下部出。检测器不能暴露

12、于腐蚀性气体中。仪器质保期为二年。露点仪在现场通常无条件进行校验，需返厂或相应部门进行。缺点：易受干扰SERIES 5露点仪SERIES 5为美国Panametrics公司生产。检测器测量范围：-110+20 防爆等级：EEx ia IICT*接线方式：三线制当前主流配置SERIES 5露点仪操作维护中应注意的问题取样压力可达5000psig。取样气体的流量无要求。在取样时样气必须由取样架上部进，下部出。检测器不能暴露于腐蚀性气体中。露点仪在现场通常无条件进行校验，需返厂或相应部门进行。注意：用户应保留好检测器包装盒内的检测器数据表，该表带有出场编号及特性数据。Transmet露点仪英国Michel