制氢站维护教材

QQ:123299702制氢站运行维护手册制定：审核：批准：第一章定期工作第一节漏氢及氢氧纯度检测目的：氢气检漏和纯度检测现在均配置在线仪表，但因为这几个参数对安全和氢气质量的异常重要，需定期手动检测。主要工作：每班进行氢系统测漏氢一次，每周检测氢氧纯度一次。一、对制氢间、干燥间每次开机及运行稳定后进行氢气泄漏状况测定，这是保证制氢站安全必须和重要的措施。漏氢检测不但要定时检测还要不断随时检测。二、氢氧纯度测试1氢气纯度1.1测试仪器分析氢气中氧含量的氧分析仪，按GB3634工业氢气中对氧气含量采用同气相色谱仪对比过的仪表进行分析。分析仪的量程0～1%O2。1.2测试方法将氢气送入分析仪进口接头，分析仪就直接显示出体积氧含量值。1.3氢气纯度按式(C1)计算(仅对氧含量规定)：………（C1）式中：CH2——氢气纯度，%；CXO——仪表显示氧含量值。2氧气纯度2.1测试仪器分析氧气中氢含量的氢分析仪，按GB3863工业用气态氧中对铜氨溶液吸收法或采用同气相色谱仪对比过的仪表进行分析。分析仪的量程0～2%H2。2.2测试方法将氧气送入分析仪进口接头，分析仪就直接显示出体积氢含量值。2.3氧气纯度按式(C2)计算：……（C2）式中：CO2——氧气纯度，%；CXH——仪表显示氢含量值。表格记录：时间气体第一次第二次第三次平均值氢气氧气每次间隔半小时第二节设备整体运行状况的检测目的：通过设备的主要参数的测量判断设备整体运行状况的正常与否。主要工作：每班检视设备运行状况一次，测量计算设备运行的主要参数。制氢设备性能试验应在设备连续稳定运行4h后进行，测试气体产量、纯度和单位制氢直流电耗须同步进行，每30min测试一次，连续测4次，取其平均值。试验用仪器仪表要满足下表规定：JB/T5903－96试验项目仪器、仪表名称精度等级气体产量和单位制氢直流电耗气体流量计2级温度计压力表±10.4级秒表1%直流电流表1.0级直流电压表1.0级直流互感器、分流器0.5级气体纯度氧分析仪5级，最小分度值为0.01%(体积比)氢分析仪1性能试验1.1氢、氧气体产量氢、氧气体产量的测试可采用气体流量计、容积法和电流测试值计算法，氢气产量亦可采用氧气产量测试值的加倍计算。三种方法等效。1.1.11.1.2容积法测试气体产量按下面1容积法测试系统流程如图A1所示。2测试方法2.1测试前应对贮气罐的容积进行测试、核算。2.2开阀–1，关闭阀–2、阀–3，准确记录贮气罐内气体的起始压力和温度。2.3开阀–2，关闭阀–1、阀–3，记录起始时间。2.4经一定时间充灌气体后，关闭阀–2，开阀–1，记录终止时间、贮气罐内压力和温度。2.5气体产量按式(A1)计算。…………………(A1)式中：Q——标准状态下气体产量，m3/h；p0——标准状态下气体压力，0.101325MPa；p1——起始时贮气罐内气体绝对压力，MPa；p2——终止时贮气罐内气体绝对压力，MPa；T0——标准状态下气体温度，273K；T1——起始时贮气罐内气体温度，K；T2——终止时贮气罐内气体温度，K；V——贮气罐容积，m3；t——测试时间，h。1.1.3电流测试值计算法按下面1原理摘要依据电解定律——任何物质在电解过程中，数量上的变化服从法拉第定律。2水电解制氢时的法拉第定律在标准状态下，用2×96500C电量，可电解1mol水制取1mol氢和1/2mol氧。1mol氢气在标准状态下的体积为22.43×10–3故在标准状态下，制取1m3氢所需理论电量为式(B1)：……(B1)3电流测试值计算气体产量电流测试值计算气体产量按式(B2)进行。2390………（B2）式中：Q——氢气产量，m3/h；I——通过电解槽小室的直流工作电流，A；n——电解槽小室数；η——电流效率(设计选定)，%。1.2氢、氧气体纯度1.2.1氢、氧气体纯度测试应分别符合GB3634和GB38631.2.2氢、氧气体纯度亦可采用氢、氧分析仪测试，应符合附录C(标准的附录)1.2.31.3单位制氢直流电耗1.3.1制氢设备单位制氢直流电耗指制取1m3氢气电解槽所消耗的电能，计算按式………（1）式中：WH2——单位制氢直流电耗，kW·h/m3；I——电解槽总直流工作电流，A；U——电解槽直流工作电压，V；QH2——测试期间氢气产量，m3/h；T——测试时间，h。1.3.21.3.2.1线点。3.2.2电解槽的直流工作电压的测试部位在电解槽正负极接点。记录表格时间项目第一次第二次第三次平均值产氢量电压电流耗电氢纯度每次间隔半小时测量第三节电解槽检测维护目的：确保制氢核心器件的安全稳定运行主要工作：电解槽的参数检测和清理清扫。1电解槽运行参数监测

电解槽是制氢设备的心脏部件，电解槽的运行状况，直接影响着整套制氢设备的安全运行情况。可以通过对电解槽运行参数的监测来把握其运行状况，电解槽的重点监测参数有产氢量、槽温、循环回路的碱流量等。如果这些参数发生异常，说明电解槽内部发生故障或循环回路上的过滤器有污堵现象存在。

电解小室电压也是一个重要的监测参数，电解小室电压应为1.8～2.2V，超出此范围，说明槽体可能出现局部过电压或失电压、绝缘性能及电极表面光洁度下降的问题，应加以分析。

2电解槽的爆鸣声问题

1.2.1爆鸣声产生的原因

电解槽刚启动时或正常运行中，偶尔会听到轻微的爆鸣声，爆鸣声产生的原因如下：

(1)电解槽碱液中含有的离子成份，如钙、镁离子等，长期运行在高温(90℃左右)条件下，容易形成垢状物，引起氢、氧气路通道受阻，产生轻微的爆鸣。

(2)电解槽中电解小室的石棉隔膜出现轻度的破损或脱脂现象，导致氢气和氧气局部少量互串，从而引起小爆鸣。

1.2.2安全防范措施

电解槽出现爆鸣声后，要严格监测产品氢气、氧气的纯度，尤其要做好电解槽出口的在线氧表、氢表的校验工作。加强对电解液的质量与浓度测试，必要时更换。保证系统中滤网的清洁，减少杂质堵塞。

3电解槽的清洗规定

电解槽运行一段时间后应进行清洗，周期可为半年，清洗工艺有简易清洗及拆管清洗，应根据实际需要而定。

3.1简易清洗

制氢系统退出碱液，灌满除盐水。启动系统中的循环泵，循环清洗30min左右，停泵后通过电解槽排污门进行清洗废液排放，如此重复数次。

3.2拆管清洗

第四节碱液浓度测定和修正目的：确保碱液浓度在正常范围内。主要工作：每月碱液过滤器排气门处取样测定电解液比重一次，如低于1.25～1.28g/cm3，应将碱液配至1.25～1碱在电解过程中不参加电化学反应，仅起导电作用，理论上不损耗，它的损耗主要是被氢、氧气体携带走以及排污等因素造成。碱液中添加的五氧化二钒等药剂，它们的作用主要是减少电化腐蚀，提高气体纯度，降低小室电压，减少极化现象。

电解槽经过排污和其它损耗，碱溶液浓度会变稀，为确保溶液浓度在规定范围，必须及时补碱，否则将使溶液电导下降，小室电压上升，并可能引起爆鸣。

配制新碱液，应先知道配制体积，百分比浓度，然后计算出配制碱液所需固态碱的总重量。配碱液时，在往除盐水中加固体碱时要缓缓加入，并及时搅拌以防结块。固态碱溶解是个放热过程，随着碱液溶解，溶液温度升高，再加入的碱易于溶解。

新电解槽或大修后电解槽所配制的碱液一般要比规定浓度高一点，因电解槽在加入规定碱液之前已用除盐水及稀碱液清洗过，石棉布被浸湿，相当于已有一部分水加入槽内，所以新碱液加入之后，经循环泵打循环，浓度会低于原配制碱液的浓度。碱液配制好后，要用比重计再测定一下，查表求出浓度，看是否会合乎要求。第五节整流设备检查测试目的：整流设备是给电解制氢提供能源的重要设备，检查测试整流设备的安全稳定运行以确保整体的稳定运行。主要工作：日常维护，每半年对整流设备整体检查测试一次。1、保持整流室、控制室卫生，做到无潮湿、无尘埃。

2、检查主柜内温升情况，有无漏水，滞气现象。

3、检查纯水进出水压力、温差是否正常，调节水量，使进出水温差<5℃。

4、检查变压器油温、油压、瓦斯有无异常现象。定期将变压器油送检化验，更换变质油。

5、一般均应用示波器定期检查输出电压波形,检查全系统有无震荡、振动等异常现象。

6、最好每隔2小时检查一遍系统各部分运行情况，并做好相应记录。

7、循环油路中油压异常下降或升高：检查管路、油泵有无堵塞现象，并处理。

8、纯水水质变色，水阻<120KΩ/cm。应更换交换树脂，严重时，应更换纯水。

9、主柜内，支路水管温度偏高：水管内有气体或存杂物堵塞，应做相应清理。

10、主柜联结铜排局部发热：检查紧固螺丝是否松动，接触面有无氧化，并处理。

11、快熔温度低于正常温度：检查快熔是否熔断，检查元件是否导通。若元件、快熔两端电压正常，则检查脉冲是否到位。

12、元件不导通：若控制板对阴极脉冲正常，元件不导通，则更换元件。

13、个别元件脉冲丢失：用示波器检查控制极对阴极无脉冲时，再往前检查该元件对应的脉冲分配板各电阻、电容、二极管上波形，发现不正常时，更换该器件即可。

14、一相脉冲丢失：用示波器检查该相脉冲是否已到达主柜相应端子。若有，则检查端子到该相脉变之间线路是否有松动、脱焊现象等。若无，则按下述步骤进行：

15、若控制柜输出端子有脉冲输出，则检查控制柜与主柜之间的脉冲连线有松动、断路现象，并排除。

16、若控制柜输出端子上无该脉冲，则应检查大功率放大管处有无输出，依次类推，逐级往上检查，排除虚焊、损坏元件。

17、当发现集成触发块无脉冲输出时，应首先检查同步信号是否丢失，或给定信号是否丢失。若外部情况正常，则更换集成块。

`18、直流电流下跌，当输出脉冲正常时，这经常发生在多机组并联的电路结构中，此时应做如下检查：

（1）若在手动给定条件下运行中发生，则首先调节手动给定电位器，如果能将电流送出即可。

（2）若在自动给定条件下运行，而调节电位器无法避免电流下跌时，应检查变压器（有载或无载）调压档位是否偏低。

19、主柜电流下跌，输出脉冲不正常时，则应检查：

给定信号失常，用示波器看其波形是否抖动不稳，用万用表测量输出信号电压是否低于设定值，排除故障。

20、输出电压电流信号突然消失：

（1）检查脉冲封锁电压是否正常（大于等于DC7V为正常），若不正常则检查：

（2）是否过流动作？若是，检查原因排除故障。

（3）是否是欠相回路动作？若是，排除欠相故障。

（4）若非以上原因，则应直接检查“回零保护回路”的元器件是否正常，排除故障。

（5）当用户外联电路与本机控制相连时，应检查继电器接点，清扫灰尘，不能出现虚接现象。

19、第六节变压器测量检查目的：检查整流变压器的运行状况，变压器是整流设备的重要组成部分且为大型不易更换器件，要特别注意。主要工作：每半年对变压器测量检查一次。一、变压器运行中的检查维护变压器在发生事故之前，一般都会有异常情况，因为变压器内部故障是由轻微发展为严重的。值班人员应随时对变压器的运行状况进行监视和检查。通过对变压器运行时的声音、震动、气味、变色、温度及外部状况等现象的变化，来判断有无异常，分析异常运行的原因、部位及程度，以便采取相应措施。(1)检查变压器上层油温是否超过允许范围。(2)检查油质，应为透明、微带黄色，由此可判断油质的好坏。(3)应检查套管是否清洁，有无裂纹和放电痕迹，冷却装置应正常。(4)变压器的声音应正常。正常运行时一般有均匀的嗡嗡电磁声。(5)天气有变化时，应重点进行特殊检查。二、变压器运行中出现的不正常现象的分析(一)声音异常变压器正常运行时声音应为连续均匀的“嗡嗡”声，如果产生不均匀或其他响声都属于不正常现象。1.内部有较高且沉着的“嗡嗡”声，则可能是过负荷运行，可根据变压器负荷情况鉴定并加强监视。2.内部有短时“哇哇”声，则可能是电网发生过电压，可根据有无接地信号，表计有无摆动来判定。3.变压器有放电声，则可能是套管或内部有放电现象，这时应对变压器作进一步检测或停用。4.变压器有水沸声，则为变压器内部短路故障或接触不良，这时应立即停用检查。5.变压器有爆裂声，则为变压器内部或表面绝缘击穿，这时应立即停用进行检查。6.其他可能出现“叮当”声或“嘤嘤”声，则可能是个别零件松动，可以根据情况处理。(二)油温异常1.变压器的绝缘耐热等级为A级时，线圈绝缘极限温度为105℃，根据国际电工委员会的推荐，保证绝缘不过早老化，温度应控制在85℃以下。若发现在同等条件下温度不断上升，则认为变压器内部出现异常，内部故障等多种原因，这时应根据情况进行检查处理。2.导致温度异常的原因有：散热器堵塞、冷却器异常、内部故障等多种原因。这时应根据情况进行检查处理。(三)油位异常变压器油位变化应该在标记范围之间，如有较大波动则认为不正常。常见的油位异常有：1.假油位，如果温度正常而油位不正常，则说明是假油位。运行中出现假油位的原因有呼吸器堵塞、防暴管通气孔堵塞等。2.油位下降，原因有变压器严重漏油、油枕中油过少、检修后缺油、温度过低等。第七节干燥装置的检测维护目的：保证干燥装置的有效运行，确保氢气质量。主要工作：每一年检视干燥装置一次，每三年更换干燥剂一次。湿度以满足运行氢气湿度需要为准，不宜过高地追求产品氢气的湿度，否则对加热式的氢气干燥器可能带来负面的影响。一般情况下，氢气的露点(湿度)如能达到-25℃以下，就可满足发电机安全运行的需要，如果把露点降低到-30℃以下，则必须较大幅度地延长干燥时间并提高加热温度。

干燥器的吸附剂3年左右更换一次。干燥器运行好的关键在于保持吸附剂的活性。这里，有两点应引起重视，其一是吸附剂的运行温度不能过高，以免在高温下发生吸附剂破碎现象；其二是尽可能减少氢气中的碱液携带量，以免发生碱液对吸附剂的毒害作用。第八节其他必要的运行维护措施一、每半月对设备整体进行整理、清理一次。主要是灰尘，及时清理清扫。二、每月消防器材检查并签字。检查消防设备的实效性和数量保证较长时间能正常使用。三、每半年对碱液过滤器清洗一次。碱滤网一般为镍丝网，应进行定期清洗，以除去滤网上的各种杂质及垢物。这一点在设备检修后及碱液重新更换后尤为重要，在设备检修后及碱液重新更换后常常出现碱液流量调不上去的问题，主要的原因在于滤网受堵较为严重，此时应多次清洗滤网。三、每半年对监控系统整理维护一次。主要是电脑系统的维护，清理电脑运行垃圾，查杀病毒，备份数据等。四、每半年对控制系统检查维护一次。主要是检查PLC系统的运行稳定性，更换电池，检查线路。清理清扫，整理线路，消除隐患。第二章设备运行注意事项1、当装置正常运转后，操作人员应注意观察装置的运转情况，并按规定的参数条件进行观察与操作，每两小时记录一次。同时注意各种报警，及时发现并处理异常现象，对所有附属设备、各检测仪表与各调节系统经常进行巡视。2、根据用氢量的需要情况，可随时调节整流柜输出电流，但整流柜输出电位器旋转时不能过猛，以防产生过流故障，损坏快速熔断器或可控硅元件。3、整流柜在正常运行中选择开关不可任意变换位置，否则也会发生2条的故障。如需改变整流柜运行状态，则必须把输出电位器均置于零位，才能转换选择开关的位置，4、通过手动调节阀调节碱液循环量，注意循环量不能过大或过小，过大会导致氢气纯度下降，过小会使电解槽温度过高而降低隔膜的使用寿命。在正常情况下，经调整好后，不再进行调整。当装置运行一段时间后，若发现槽温较高，而碱温过低，碱液循环量明显下降，即表明碱液过滤器堵塞，需清洗过滤器。5、保持氢、氧分离器液位在液位计可视范围中部，观察自动加水是否王常。6、在正常开车情况下，补水阀处于开启状态，加水泵将水直接送入氢分离洗涤器上部。当氧气温度较高时，打开氧分离器上的补水阀，关闭氢分离器上的补水阀暂时向氧分离洗涤器补水。7、每隔二个月，需用比重计测定碱液浓度，使碱液浓度保持在所规定的范围内，如低于规定值时，需加入适量的碱。8、经常观察水箱有无原料水以及冷却水流量是否正常，定期分析原料水的电导率，应满足使用要求。9、经常观察分析仪一次仪表的气体流量是否处于规定的刻度上，干燥剂是否变色，及时调节流量和调换干燥剂及硼酸片（详见分析仪说明书）。注意观察氢、氧分析仪所显示的氢、氧气体纯度．当氢气纯度氧气纯度发生明显波动时就需要进行检查，必要时可停车检查或返厂校验。10、正常情况下，一般每年清洗电解槽一次，运行正常可不清洗。11、水电解制氢装置在正常情况下，每隔五年进行一次大修，如果一切运行正常可适当延长大修期限。12、关于氢、氧分析仪器、碱液循环泵、加水泵等配套设备的正常操作及维修，详见各自的使用说明书。第三章安全注意事项1、制氢装置如闲置时间过长，超过半年以上，开机前应详细检查设备状态；2、制氢间应通风良好，并采取相应的防爆措施，如防爆灯和安装报警器等；3、凡是与氧、氢气接触的管道、阀门均应经过除油清洗处理；4、装置运行时不得进行任何修理工作，如若进行修理应先停车，分析制氢间的氢气浓度是否低于爆炸极限，同时必须通氮气以排除装置和管道中的氢气和氧气，分析合格方能焊接；5、制氢间严禁明火、吸烟、穿钉子鞋。操作人员不宜穿合成纤维、毛料工作服。严禁金属铁器等物相撞击，以免产生火花；6、制氢间应设有消防器材，按数量、要求就位；制氢间应备有2％硼酸溶液，操作人员应配备防护眼镜．7、严禁氢气、氧气由压力设备及管道内急剧放出，以免造成爆炸或火灾；8、氢气系统运行时，不准敲击，不准带压修理，严禁负压；9、动植物、矿物油脂和油类不得落在与氧气接触的设备上，在操作和维修时，手和衣服不得沾有油脂；10、保持电解槽表面清洁，严防任何金属导体或其它杂物掉到电解槽上，以免造成短路。严禁碱液掉到极板间或极板与拉紧螺栓之间；11、万一出现事故或设备大量漏碱或漏气体时，应立即切断电源并进行通风。分析原因，尽快排除故障；12、用肥皂水或气体防爆检漏仪检查氢、氧系统、管道、阀门是否渗漏，严禁使用明火检查；13、制氢间不得存放易燃、易爆物品，禁止无关人员入内。第四章故障及排除方法1、微机系统故障原因及排除：开关量不起作用当运行操作人员由上位机发出命令而执行机构没有反应时，遇到这种情况首先要看看相应的操作指示灯是否亮了，如果指示灯并没有亮，则说明本次操作没有成功，需重新操作，如果指示灯亮了，那就要先用万用表测一下对应于此开关盘的输出口是否有输出，如果有输出，则说明从开关量出口到执行机构之间的连线出现了接触不好或断线现象，再用万用表逐级往下查。2、PID调节不灵PID调节故障有两种情况：第一种：工控机也起调节作用，但被控参数不是稳定在自己的理想值上，这说明被控参数的给定值由于某种原因发生了变化，只要在上位机通过参数设定功能把参数的给定值调整过来就可以解决。第二种：是执行机构该动作的时候没有动作。遇到这种情况首先要用万用表测一下与该执行机构相对应的D/A输出口是否有输出（也就是输出是否大于4mA)，若没有输出则说明D/A板出现故障，这就需要检查DIA板。如果D/A口有输出则说明从DIA口到执行机构之间的线路有接触不好或断线现象，只要用万用表逐级往下查，查出后做相应的处理即可。3、通讯故障当出现上位机显示的测量数据或系统运行状态与PLC不符的情况时，说明上位机与PLC之间的通讯出现了故障，遇到这种情况，首先要将上位机关闭，然后将通讯双绞线拆下，用万用表测一下两根线是否有断线现象，若断线则换线，若两根线都没有断，则要将上位机箱打开重新插一插通讯板以避免接触不好，插好后如果还是通讯不上，那就是干扰过大，影响了通讯的正常进行，要找出干扰源，消除干扰。4、设备常见故障与排除：序号故障现象故障原因处理方法制氢装置停运供电系统停电；1.2整流电源发生故障；1.2.1冷却水中断或流量过小压力不足引起跳闸；1.2.2电流突然升高引起过流或出现短路引起跳闸；1.2.3快速熔断器烧坏而跳闸；1.2.4由控制柜联锁使整流柜停止；1.3槽压过高联锁使整流柜跳闸；1.4碱液循环量下限联锁使整流柜跳闸；1.5槽温过高联锁使整流柜跳闸。1.1电气运行、电气室查找断电的原因恢复系统；1.2检修电器设备；1.2.1检查冷却水系统存在的故障予以消除；1.2.2将整流柜输出电位器调至零位，再按复位，重新调整电流如再次出现故障，则仔细检查并排除短路故障；1.2.31.2.4等控制柜调整结束后再开整流柜；1.3降低槽压；1.4增加循环量或定期清洗过滤器；1.5改变槽温设定值或调整冷却水的流量。2整流柜跳闸1.冷却水中断、流量小、压力低；2.过流3.快速熔断器烧断；4.脉冲信号缺相、硅元件击穿引起主回路不平衡；5.自控参数超限联锁整流器跳闸；1.解决硅整流元件冷却水存在的故障、调整冷却水的压力；2.电位器回零，再合闸。通知电气检查3.联系电气检查熔断原因、更换快熔；4.联系电气消除。输出正端对某相电阻为零，该相硅元件击穿，负端对某相电阻为零，该相二极管击穿；5.找出联锁动作原因，排除故障.3电解槽总电压过高1.电解液脏，致使电解小室进液孔与出气孔堵塞，小室电压升高；2.碱液浓度偏高、偏低；3.碱液循环量不合适；4.未加添加V2O5或添加量不足；1.1采用急剧升降电流、碱注循环流量增大的方法把堵物冲开；1.2停止运行，冲洗电解槽、清洗滤网，更新碱液；2.槽内碱液浓度控制在1.25～1.30g/cm3；3.调准碱液循环量；4.添加V2O5或增添4自动加水失灵1.补水泵故障；2.电气控制故障；3．补水泵出口管中有气体1.停泵检修；2.检修电气；3．打开出口排气阀，检查补水单向阀5槽体压力过高或达不到额定值压力调节不良；气体系统有堵塞；气动管路泄漏；重新校准调节阀和电气转换器；2.1#储罐压力是否过高，排除堵塞；3.查出漏点消除；6气体纯度下降1.分离器液位太低或太高；2.碱液循环量过大或过小；3.碱液浓度过高或过低；4.除盐水或碱不合格；5.电解槽隔膜损坏；6.分析仪不准；7.碱液太脏；8.电解槽内部有阻塞；1.补水至液位在分离器正常部位；2.调整流量在最佳数值；3.调整碱液浓度至1.25～1.30g/cm3；取样分析后，选用合格原料5.停止运行，进行电解槽大修；6.校准分析仪零位和量程；7.更换碱液并清洗电解槽和过滤器；8.清洗电解槽内部；7槽温过高或波动较大1.冷却水温度偏高或水量不足；2.碱液循环量不足3.槽温自控失灵；4.冷却水管结垢；1.降低冷却水温度，增大冷却水量；2.调整碱液循环量；3.检查调节阀和电气转换器，排除故障；4.清洗管路换用合格的冷却水；8电解液停止循环或循环不良1.碱液过滤网堵塞；2.碱液循环量调节阀开度太小；3.碱液泵内有气体或泵损坏；流量计误差过大或指示失灵；1.清洗过滤网；2.调整碱液循环量调节阀开度，保持适度循环量；3.检修或更换碱液泵；4.检修流量计或更换；9左右两槽体偏流严重1.槽左右个别小室进液孔、出气孔堵塞；2.输出正极、负极铜排与分流器、端压板接触不良；3.仪表指示误差；1.急剧升降电流、碱液循环量把堵物冲开；2.联系电工将正负极铜排表面磨光，与中间极板输电板、左右端压板接触好，并拧紧固定螺栓；3.检修仪表或更换；10氢氧分离器碱温高，接近槽温1.分离器冷却水温高、水量小；2.槽温自控失灵；3.碱液循环量低；1.降低分离器进口冷却水温，加大冷却水量；2.检查冷却水调节阀位置和电气转换气；3.调整碱液循环调节阀，使循环量在规定范围内；11碱液泵声音不正常1.泵内有赃物；2.泵内叶轮放松螺母松动；3.轴承磨损；4.电源缺相。1.停泵拆开清洗检修，更换备用泵；2.打开泵头拧紧防松螺母；3.更换轴承；4.检查电源排除故障；12氢氧分离器液位波动大1.压力调节系统故障；2.差压调节系统故障；1.联系热控，检查排除压力调节系统故障；2.联系热控，检查排除差压调节系统故障；13氢氧分离器液位上下限振荡报警1.压力调节系统故障；2.差压调节系统故障；1.联系热控调整压力调节系统；2.联系热控调整氧液位调节系统；14槽压力达不到额定值1.氧气动调节薄膜阀阀芯磨损；2.氧气气动调节薄膜漏；3．电气转换器故障1.将阀芯初始位置下调；2.更换气动薄膜调节阀；3.检修或更换；第五章电解水制氢的原理一、氢气的工业制法在工业上通常采用如下几种方法制取氢气：一是将水蒸气通过灼热的焦炭（称为碳还原法），得到纯度为75%左右的氢气；二是将水蒸气通过灼热的铁，得到纯度在97%以下的氢气；三是由水煤气中提取氢气，得到的氢气纯度也较低；第四种方法就是电解水法，制得的氢气纯度可高达99%以上，这是工业上制备氢气的一种重要方法。在电解氢氧化钠（钾）溶液时，阳极上放出氧气，阴极上放出氢气。电解氯化钠水溶液制造氢氧化钠时，也可得到氢气。二、电解水制氢原理所谓电解就是借助直流电的作用，将溶解在水中的电解质分解成新物质的过程。1、电解水原理在一些电解质水溶液中通入直流电时，分解出的物质与原来的电解质完全没有关系，被分解的是作为溶剂的水，原来的电解质仍然留在水中。例如硫酸、氢氧化钠、氢氧化钾等均属于这类电解质。在电解水时，由于纯水的电离度很小，导电能力低，属于典型的弱电解质，所以需要加入前述电解质，以增加溶液的导电能力，使水能够顺利地电解成为氢气和氧气。氢氧化钾等电解质不会被电解，现以氢氧化钾为例说明：（1）氢氧化钾是强电解质，溶于水后即发生如下电离过程：

于是，水溶液中就产生了大量的K+和OH-。（2）金属离子在水溶液中的活泼性不同，可按活泼性大小顺序排列如下：K＞Na＞Mg＞Al＞Mn＞Zn＞Fe＞Ni＞Sn＞Pb＞H＞Cu＞Hg＞Ag＞Au在上面的排列中，前面的金属比后面的活泼。（3）在金属活泼性顺序中，越活泼的金属越容易失去电子，否则反之。从电化学理论上看，容易得到电子的金属离子的电极电位高，而排在活泼性大小顺序前的金属离子，由于其电极电位低而难以得到电子变成原子。H+的电极电位=-1.71V，而K+的电极电位=-2.66V，所以，在水溶液中同时存在H+和K+时，H+将在阴极上首先得到电子而变成氢气，而K+则仍将留在溶液中。（4）水是一种弱电解质，难以电离。而当水中溶有KOH时，在电离的K+周围则围绕着极性的水分子而成为水合钾离子，而且因K+的作用使水分子有了极性方向。在直流电作用下，K+带着有极性方向的水分子一同迁向阴极，这时H+就会首先得到电子而成为氢气。2、水的电解方程在直流电作用于氢氧化钾水溶液时，在阴极和阳极上分别发生下列放电反应，见图5-1。

图5-1

碱性水溶液的电解（1）阴极反应。电解液中的H+（水电离后产生的）受阴极的吸引而移向阴极，接受电子而析出氢气，其放电反应为：

（2）阳极反应。电解液中的OH-受阳极的吸引而移向阳极，最后放出电子而成为水和氧气，其放电反应为：

阴阳极合起来的总反应式为：

电解

所以，在以KOH为电解质的电解过程中，实际上是水被电解，产生氢气和氧气，而KOH只起运载电荷的作用。三、电解电压在电解水时，加在电解池上的直流电压必须大于水的理论分解电压，以便能克服电解池中的各种电阻电压降和电极极化电动势。电极极化电动势是阴极氢析出时的超电位与阳极氧极出时的超电位之和。因此，水电解电压U可表示为：

式中U0——水的理论分解电压，V；

I——电解电流，A；

R——电解池的总电阻，Ω；

——氢超电位，V；

——氧超电位，V。从能量消耗的角度看，应该尽可能地降低电解电压。下面讨论影响电解电压的几个因素：（1）水的理论分解电压UO。热力学的研究得出：原电池所做的最大电功等于反应处由能变的减少，即：

式中

——标准状态下电池反应的吉布斯自由能变，J/mol；

n——反应中的电子转移数；

F——法拉第常数，96500C/mol；

E0——标准状态下反应的标准电动势，V。在生成水的化学反应中，自由能变为-474.4kJ/mol，即

2H2（g）+O2（g）=2H2O(1)

这是一个氧化还原反应，在两个电极上的半反应分别为：

O2+4H++4e=2H2O

2H2=4H++4e电子转移数n=4，由=-NFE0得

-474.4×103=--4×96500E0

可见，在0.1MPa和25℃（2）氢、氧超电位和。影响氢、氧超电位的因素很多。首先，电极材料和电极的表面状态对它的影响较大，如铁、镍的氢超电位就比铅、锌、汞等低，铁、镍的氧超电位也比铅低。与电解液接触面积越大或电极表面越粗糙，产生的氢、氧超电位就越小。其次，电解时的电流密度增大，超电位会随之增大，温度的上升也会引起超电位的增大。此外，超电位还与电解质的性质、浓度及溶液中的杂质等因素有关，如在镍电极上，稀溶液的氧超电位大于浓溶液的氧超电位。为了降低氢、氧超电位，可以采取一些方法。如提高工作温度及采用合适的电极材料等。此外，适当增大电极的实际表面积或使电极表面粗糙，都可在不同程度上降低电极电阻和超电位，从而达到降低工作电压的目的。（3）电阻电压降。电解池中的总电阻包括电解液的电阻、隔膜电阻、电极电阻和接触电阻等，其中前两者为主要因素。隔膜电阻电压降取决于材料的厚度和性质。采用一般的石棉隔膜，电流密度为2400A/m2时，隔膜电阻上的电压降约为0.25~0.30V，当电流密度再增大时，该电压降还会增大到0.5V左右。电解液的导电率越高，电解液中的电压降就越小。对电解液来说，除要求其电阻值小以外，还要求它在电解电压下不分解；不因挥发而与氢、氧一并逸出；对电解池材料无腐蚀性；当溶液的pH值变化时，应具有一定的缓冲性能。多数的电解质在电解时易分解，不宜在电解水时采用。硫酸在阳极生成过硫酸和臭氧，腐蚀性很强，不宜采用。而强碱能满足以上要求，所以工业上一般都以KOH或NaOH水溶液作为电解液。KOH的导电性能比NaOH好，但价格较贵，在较高温度时，对电解池的腐蚀作用亦较NaOH的强。过去我国常采用NaOH作电解质，但是，鉴于目前电解槽的材料已经能抗KOH的腐蚀，所以，为节约电能，已经普遍趋向采用KOH溶液作为电解液。此外，在电解水的过程中，电解液中会含有连续析出的氢、氧气泡，使电解液的电阻增大。电解液中的马泡容积与包括气泡的电解液容积的百分比称作电解液的含气度。含气度与电解时的电流密度，电解液粘度、气泡大小、工作压力和电解池结构等因素有关。增加电解液的循环速度和工作压力都会减少含气度；增加电流密度或工作温度升高都会使含气度增加。在实际情况下，电解液中的气泡是不可避免的，所以电解液的电阻会比无气泡时大得多。当含气度达到35%时，电解液的电阻是无气泡时的2倍。降低工作电压有利于减少电能消耗，为此应采取有效措施来降低氢、氧超电位和电阻电压降。一般情况下，在电流较小时，前者是主要因素；而在电流较大时，后者将成为主要因素。电解槽在高工作压力下运行时，电解液含气度降低，从而使电解液电阻减小，