水电解制氢装置

水电解制氢装置讲义第七一八研究所中国船舶重工集团公司目录前言1通用部分第一章氢气1第一节氢气的制备1第二节氢气的性质和用途6第二章水电解制氢8第一节水电解制氢装置的工作原理8第二节水电解制氢装置的用途与技术参数9第三节水电解制氢装置121水电解制氢装置的组成122工艺流程简介123电解槽154处理器（框架I）20第四节其它设备301控制柜302整流装置303计算机系统304框架305框架316柱塞泵317碱箱、水箱338阻火器33第三章安装351制氢站352工艺部分363自控部分404整流部分42第四章设备维护、安全事项与故障的排除43第五章配制电解液50第一节物料及器材50第二节碱液配制方法51专用部分第六章微机控制系统的操作规程57第一节开机前的准备57第二节开机顺序76第七章气动仪表控制系统的操作规程80第一节开机前的准备80第二节开机顺序82附录1NAOH溶液温度比重对照表84附录2氢氧化钾溶液比重表85附录3KOH溶液比重温度浓度关系表86前言自从1800年尼尔科森等人成功地将水电解成氢气和氧气以来，水电解制氢技术的发展已有近200年的历史了。现今，水电解制氢技术已在全世界得到了普遍的应用。由于能源的日渐紧张和工业飞速发展，对氢的需求量也在不断的增加，致使世界各国纷纷制定研制新型水电解制氢技术的发展规划。而当前水电解制氢技术普遍存在的问题是能耗大、效率低、成本高。针对这些问题，世界各国除对现行技术进行改进外，同时还在研究和探索新的水电解制氢工艺，寻找新型隔膜和材料，力图降低能耗，提高水电解制氢效率。当前工业水电解制氢装置多数仍采用石棉隔膜，操作温度8090，操作压力0732MPA，小室电压2022V，氢气纯度998（体积比），氧气纯度992，使用寿命1520年。同时，高效水电解制氢装置、固体聚合物和高温水蒸汽固体聚合物水电解制氢装置也在研制中。固体聚合物水电解制氢装置具有效率高、能耗低、安全可靠、体积小、重量轻的优点，具有广阔的应用前景。我所是全国唯一的一家从事水电解制氢技术研究的科研单位，至今已有四十多年的历史。我所研制开发的水电解制氢装置是在总结以前的科研成果并吸收国内外同类装置优点的基础上研制而成的。经过多年的努力，逐步形成了现今具有相当规模的系列产品。从05M3/H300M3/H的不同型号和不同规格的水电解制氢装置，我所均已设计生产。这些产品已广泛地应用于航天、电力、电子、冶金、化工、气象和玻璃制造等工业部门，并有多台已出口国外。我所研制生产的水电解制氢装置配套齐全。设备的主要技术指标接近或达到国外同类装置的先进水平。槽体密封性能好，在反复开停机的条件下确保槽体不漏。在自动控制方面，可根据用户的要求采用气动控制、程序控制和最先进的微机控制。设备具有很高的自动化和标准化程度，便于操作和维护。在设计和生产过程中，我们严格遵循质量第一，用户至上的原则，严把质量关，确保不合格的产品不出厂。同时，我们还为用户提供周到的售后服务，指导安装调试，代培运行操作人员。由于时间紧迫，水平有限，错误缺点在所难免，请批评指正。第一章氢气第一节氢气的制备氢气的发展是随着用氢工业部门和石油工业部门的发展而向前发展的。进入70年代以来，由于能源紧张，人们开始寻找新的能源。氢气作为能源，在来源、使用和储运等方面具有较大的优势和较强的适应性。由于氢气燃烧后形成水，无污染，所以氢气被誉为“清洁能源”而倍受人们青睐。制氢方法多种多样，但工业上通常采用水电解制氢。下面简单介绍各种制氢方法1水电解制氢水电解制氢技术可靠，操作简单、维修方便，不产生污染，制取的氢气纯度高。伴随着国家大力发展水电事业及水电解制氢工艺和设备的改进，如新型隔膜、新型电极的不断推出，将会大大提高单位体积的产气量，从而大大提高它的适用范围。特别是高温固定聚合物水电解工艺的开发应用，将可能使制氢的总效率达4050，水电解制氢的成本可降低到目前的1/31/4。2热化学分解水制取氢气在闭合循环中利用热化学法制取氢气，是使水在某一化学反应过程中，在热的作用下进行分解。热化学法分解水是在复杂的系统和多个中间反应来完成的，至少为两个以上的阶段。这种制氢方法，目前仍处于实验室研究阶段。3光催化作用制取氢气在光的作用下，当有光催化剂存在时，水可以分解成氢气和氧气，所选用的光催化剂应在相当宽的光谱区域内有吸收光的能力和光合再生的性能。所以首先要研制出有效的光催化剂，目前已取得了一些实验室成果，如TIO2晶体。4矿物燃料转化制氢由各种矿物燃料天燃气、石油及其制品、煤制氢，其过程有很大的相似性。基本过程是烃类的蒸汽转化包括天然气、轻油等的蒸汽转化；部分氧化法原油、重油等液体的部分氧化；煤的转化。随着国家西气东输工程的发展，我所已研制出经济实用的天然气制氢设备。5氨分解制氢在一定温度下，通过催化剂的氨气被分解为氮氢混合气（75的氢、25的氮），2NH3催化剂3H2N2Q催化剂一般可采用合成氨用的催化剂，如国产的A6催化剂时，分解温度为650700，分解率可达99以上。分解后的高温混合气体经过冷却器、分离器、干燥器后，纯度为含氧量12M3/H的制氢装置）。412变压器的安装参照图纸42电力设备之间电缆铜排的主要连接规格见表7表7电力设备间铜排的规格变压器整流柜整流柜电解槽型号根数规格根数规格ZDQ512三相四线电缆3701502电缆2150ZDQ163035062606ZDQ40652350628010ZDQ80150680102120102ZDQ1753006120102120104CNDQ5/10三相四线电缆3701502电缆4150第四章设备维护、安全事项与故障的排除1设备维护11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，按使用说明书要求进行检查。12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。13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12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。14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。15保持氢、氧分离器液位在液位计可视范围中部，观察自动加水是否正常。16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，关闭氢分离器上补水阀暂时向氧分离洗涤器补水。17每隔2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。18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。19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。110正常情况下，一般每年清洗电解槽一次，运行正常可不清洗。111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。112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。2安全注意事项21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；22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；23凡是与氧、氢气接触的管道、阀门均应经过除油清洗处理；24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；25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；26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，操作人员应配置防护眼镜。27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；28氢气系统运行时，不准敲击，不准带压修理，严禁负压；29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；210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；211万一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；212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；213制氢间不得存放易燃、易爆物品，禁止无关人员入内。3故障及排除方法31微机系统故障原因及排除311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量的输出口是否有输出，如果有输出，则说明从开关量输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，查出后做相应的处理，如果开关量输出口没有输出，则说明输出口或开关量输出板出现故障，遇到这种情况就需要对工控机进一步深入检查。312PID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（就是说执行机构有所动作），但被控参数不是稳定在自己的理想值上，这说明被控参量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。PID调节故障的第二种情况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D/A板。如果D/A口有输出则说明从D/A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。313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。32设备常见故障与排除序号故障现象产生原因排除方法1装置突然停车11供电系统停电；12整流电源发生故障；121冷却水中断或流量过小压力不足引起跳闸；122电流突然升高引起过流或出现短路引起跳闸；11检修供电系统；12检修电器设备；121解决冷却水存在的故障；122将整流柜输出电位器调至零位，再按复123快速熔断器烧坏而跳闸；124由控制柜联锁使整流柜停止；13槽压过高联锁使整流柜跳闸；14碱液循环量下限联锁使整流柜跳闸；15槽温过高联锁使整流柜跳闸。位，重新调电流，如再出故障，则仔细检查并排除短路故障；123更换新的快速熔断器，并检查可控硅是否击穿；124等控制柜调整结束后再开整流柜；13降低槽压；14增加循环量或清洗过滤器。15改变槽温设定值。2槽总电压过高21槽内电解液脏致使电解小室进液孔或出气孔堵塞电阻增大；22槽温控制过低；23碱液浓度过高、过低；24添加剂量不足。21采用搅动负荷（升降电流和升降电解液循环量）的方法把堵物冲开，或停车冲洗电解槽；22改变槽温设定值在8590；23测量碱液浓度，调整碱液浓度至规定值；24可通过碱液过滤器向槽内加入适量V205。3原料水供水不足或液位报警31加水泵停止加水；32水箱无水；33自动加水系统失灵不能起动；34加水泵进出口阀未打开；35液位测量系统故障。31停泵修复；32向水箱流入原料水；33检查是否自动运行状态；检查氢液位设定值和开关量输出线路并排除故障；34打开泵进出口阀；35检查液位测量系统。4系统压力或分离器液位波动较大41液位与压力变送器零点漂移；42液位与压力变送器内有碱液；43压力调节系统故障；44氧液位调节系统故障；41调整零位；42清除液位与压力变送器内的碱液；43排除压力调节系统故障；44排除氧液位调节系45气体管路漏气严重。统故障；45堵漏。5气体纯度下降或纯度报警51隔膜损坏；52氢氧分离器液位太低；53分析仪不准；54碱液循环量过大；55碱液浓度过低；56原料水水质不符合要求；57氢、氧分离器差压过大。51停车进行电解槽大修；52补充原料水；53检查分析仪，重较零位；54调整循环量在合适的范围内；55调整碱液浓度在规定范围内；56提高原料水水质，冲洗电解槽，严重的需拆槽清洗；57调整控制系统减少差压。6槽温升高波动较大或温度报警61冷却碱液的蛇管内冷却水量不足；62碱液循环量不足；63电流不稳定；64槽温自控失灵；65蛇管水通道结垢。61增加冷却水量；62清洗过滤器；63调节电流稳流部分；64检查槽温调节阀检修温度二次仪表；65清洗除垢。7电解液停止循环或循环报警71碱液过滤网堵塞；72碱液循环量调节阀开度太小；73循环泵内有气体；74循环泵损坏；75流量计及指示报警仪误差过大或指示失灵。71清洗过滤器滤网；72调整调节阀开度、保持循环量适度；73用排气阀排放循环泵内的气体；74更换备用泵，对泵进行检修；75校准流量计，检修指示报警仪。8氢氧碱温接近槽温81蛇管内冷却水不足或冷却水温度过高；82槽温自控失灵；83碱液循环量超过规定范围；84蛇管结垢严重。81调节冷却水量，降低冷却水温度；82检查槽温自控系统并排除故障；83调节调节阀，使循环量在规定的范围内；84清洗冷却水管道内的结垢。9循环泵声音不正91泵内有脏物；91停泵拆开清洗检修，常92泵内叶轮防松螺母松动；93轴承磨损；94电源缺相。更换备用泵；92打开泵头拧紧防松螺母；93更换轴承；94检查电源排除故障。10槽压达不到额定值101控制槽压的氧气薄膜调节阀阀芯磨损；102旁通阀内漏；103气相部位有严重漏泄处；104压力调节不正常。101调节阀芯位置，更换气动薄膜调节阀；102更换旁通阀；103堵漏；104检查压力调节系统。11电解槽槽体漏碱111隔膜垫片压缩变薄密封性能下降；112碟形弹簧弹性下降；113密封垫片老化。111用专用扳手上紧槽体的拉紧螺母至槽体密封；112换碟形弹簧；113更换垫片大修电解槽。12电解槽小室电压严重不均（相差1V以上）电解槽故障大修电解槽13压力上限报警氧侧调节阀不开启1检修调节阀2检修压力变送器3检查计算机系统14氢液位越来越低，氧液位越来越高。氢侧调节阀不开启4检修调节阀5检修液位变送器6检查计算机系统15氢、氧减压器失灵减压器内有碱液清洗减压器，去除碱液第五章配制电解液第一节物料及器材1物料及器材11水质要求配制碱液和补充电解用水，应是二次蒸馏水或合格的离子交换水。对水的要求为电阻率一般在11051106CM，干残渣含量06MPA后，当氢液位达到加水下限时，PLC控制加水泵启动；当氢液位达到加水上限时，PLC控制加水泵终止加水。加水泵启动后，开始计时，如果510分钟（视电解槽大小而定）后仍为加水下限，则自动报警。在规定的时间内达到加水上限，计时器复位。11当达到额定系统压力后，氢纯度分析合格后，在主画面上把鼠标移动到启动的装置的“放空”按钮上，点一下鼠标左键，该按钮凹下去，原来显示的“放空”变为“充罐”。PLC输出充罐节点闭合，氢气开始充罐。氢气纯度分析超限则报警，连续超限半小时后联锁停机（氧分析仪非常可靠时使用此保护）。12系统运行过程中，出现超限信号，系统报警；出现联锁信号，程控进入停机过程。报警时上位机显示参数变为红色，或文字闪烁。13停机过程131在系统运行过程中，发果停机，在工业控制计算机屏幕上，把鼠标移动到要启动的装置的按钮“停机”上，点一下鼠标左键屏幕上出现口令输入窗口，输入719，原来显示的红色“开机”变为黑色，“停机”变为红色，制氢装置1由PLC程控停机。停整流柜泄压、放空中止加水正常控制停循环泵132停整流柜开机指示灯灭；使整流柜无输出，将整流柜触发电源断开。133泄压、放空开机指示灯灭；整流柜给定电压降为零，使整流柜无输出；氢、氧充罐节点断开，氢、氧放空；给系统压力调节阀一个50左右的固定开度，系统压力开始下降；等候系统压力降为010MPA时，氢氧调节阀关闭（开度为零）；温度降为50后，延时2030分钟，PLC停循环泵，系统返回到待机状态。134在停机时，加水泵立即中止加水，加水泵控制触点断开。135正常控制完成维持氢、氧分离器液位平衡，监测参数，并报警。14打开/关闭其它画面141打开工艺流程画面在主画面满屏幕显示时把鼠标移到工艺流程画面按扭上，单击左键，进入制氢装置工艺流程画面。如下图返回制氢站主画面时把鼠标移到“主画面”按钮上，单击击键，返回。142打开参数趋势画面在制氢装置1主画面满屏幕显示时把鼠标移到参数趋势画面按扭上，单击左键，进入制氢装置参数趋势画图。如下图从参数趋势画面返回制氢站主画面时把鼠标移到“主画图”按扭上，单击左键，返回。143全屏幕/非全屏幕转换按功能键F12全屏幕/非全屏幕转换。15查看报警信息和打印报警信息151查看报警信息152打印报表打印报表分为定时自动打印和手动实时打印。在上图可选择打印报表。TABLE1表格式是制氢装置的运行参数表；输入开始时间，结束时间和表格式。在手动打印数据报表中，只输入报表格式参数，可以选择打印报表，预览报表，或输出到报表处理软件EXCEL中。在手动打印实时打印数据报表项中，选择打印报表格式文件，可打印报表，预览报表，和输出到报表处理软件EXCEL中。还可删除过时数据。16打印报表分为定时打印和手动打印。17退出FRAMVIEW监控系统。在主画面上，按F12，把鼠标移到菜单条文件项上，单击左键，出现下拉菜单，光标移到拉出的菜单上向下拖，指到“退出画面显示系统”上，单击左键，此时退出画面显示系统，回到FRAMVIEW系统管理器界面，出现下面屏幕在FRAMVIEW系统管理器界面上，把鼠标光标移到菜单条项目项上，单击左键，出现下拉菜单，光标移到弹出的菜单上向下拖，指到“退出”上，单击左键，此时在屏幕上又弹出一幅菜单，选择关闭管理和组态系统，按确认按扭，退出FRAMVIEW系统管理器系统，回到WINDOWSNT平台。参见下一页图。18就地开机和停机在无上位机时，操作员可在控制柜上按开“启动”和“停止”按扭进行操作。三、一般故障处理1启动制氢装置启动不起来，检查PLC的交直流电源，及每一个模块是否插好着重检查以下几方面原因所有模块电源是否亮PLC程序是否丢失主模块SF系统故障灯是否亮主模块BATF电池故障灯是否亮信号模块SF故障灯是否亮模拟量输入模块采样值偏低。如果电源模块电源指示灯不亮，检查主电源220VAC输入；或重新安装该模块；或更换电源模块。如果CPU模块SF灯亮，说明CPU内有故障或PLC程序丢失，或程序有逻辑错误，或配置改变；或模块安装位置与原来不同。若CPU出现故障（包括程序丢失），把CPU模块上的钥匙KEY从STOP转向MRES松手，释放钥匙，接着把钥匙从STOP位置转向RUN，或RUN_P，复位故障；或重新上电复位；或进入编程软件STRP7，清除错误；或拔出模块，拆下主模块上的电池，稍等片刻，然后重新插上电池，重新下装程序，开机。处理后SF灯仍亮，进入CPU诊断功能检查，根据诊断信息检查故障，或更换主模块。如果BATF灯亮，CPU模块上的电池电压低，更换S7公司的专用电池即可。如果DC5V灯不亮，说明无直流5V电源，逻辑电路不能正常工作，更换主模块。如果信号模块SF灯亮，检查24VDC电源。电源正常时，更换信号模块。如果模拟量输入模块采样值偏低，检查接线，和外接RC滤波网络的限流电阻。STEP7CPU模块的诊断信息屏幕电池和钥匙KEY的位置如下图所示2上位管理机无数据。检查通信线是否连接好，或通信线接器上的开关位置不正确，或RS232到MPI转换器接口损坏。现象是转换器上的通信指示灯不闪烁。或更换上位管理机，未安装通信驱动器，或通信卡未安装好。或PLC故障，或未运行。3电器故障如果控制柜上的按钮不起作用，首先检查PLCCPU愉上的钥匙是否在RUN位置；二检查接线，是否有23VDC电源；最后检查PLC是否正常。如果控制柜指示灯不亮，或报警电铃铃不响，或加水泵不自动加水，或循环泵不能自动启动，或不能自动停整流柜等，检查SSR板接线，继电器输出模块，和24VDC电源。如果开关状态输入不正常，不能报警，检查PLCINPUT模块及接线。短接端子点，观察该模块对应的LED灯是否亮若对应的LED灯不亮，检查接线和24VDC。4维修过程模块位置装错，也可能出现故障。制氢装置PLC正确的模块组态（安装）如下电源模块CPU3144AI2AO4AI2AO16DI16DO5制氢装置PLC配置清单，供维修买备件参考序号订货号说明数量16ES73071BA000AA0电源24VDC，2A126ES73141AE040AB0CPU314，24KBRAM，MPI136ES73340CE010AA04AI，2AO146ES73211BH020AA016DI，24VDC156ES73221HH000AA016DO，继电器输出166ES73901AE800AA0安装导轨482MM176ES79711AA000AA0后备电池186ES73900AA000AA0总线连接器496ES73921AJ000AA0螺钉型前连接器4故障原因很多，只要用户对原理掌握了，排除故障是非常容易的。如果故障较严重，最好及时与我们单位联系，以便尽快恢复。另对配有干燥装置的用户提出以下要求。干燥装置要求在开机且不联锁的状态下，氢气纯度、压力合格后，阀1F1切换至至原料氢进干燥流程状态（输出“1”），干燥装置工作周期为48小时，一个周期内A塔和B塔干燥的工作时间为24小时。流程如下（设由“A再生B干燥”状态进入）1干燥塔A再生干燥塔B干燥定时器A开始定时，阀门1F3、4、5、6状态为“0”，1F2状态为“1”，干燥塔A加热开始（输出“1”），上位机界面同时监控A塔上部温度。当储罐压力高于10MPA时，干燥后充罐阀1F7要处于放空状态（输出为“1”）。2干燥塔A停止再生当干燥塔A上部温度到180时，停止干燥塔A加热，并自锁2分钟；阀门1F5、6状态为“1”，阀门1F2、3、4状态为“0”。24小时后，自动切换进入“B再生A干燥”状态。3干燥塔B再生干燥塔A干燥干燥塔B加热开始（DOCH19输出为“1”），阀门1F2、3、4、5、6状态为“1”，且当储罐压力（AI1CH7）高于10MPA时，干燥后罐阀1F7要处于放空状态（DOCH18输出为“1”）。上位机界面同时监控B塔上部温度（AI2CH4）。当储罐压力高于10MPA时，干燥后充罐阀1F7要处于放空状态（输出为“1”）。4干燥塔B停止再生，干燥塔A干燥当干燥塔B上部温度到180时，停止干燥塔B加热，并自锁2分钟；阀门1F3、4状态为“1”开，阀门1F2、5、6状态为“0”。干燥塔A燥24小时后，自动切换进入“A再生B干燥”状态，循环。5当干燥后露点低于50时产品氢气放空（阀门1F7状态为“1”），干燥后露点达到50后产品氢气充罐（阀门1F7状态为“0”）。当露点有高转低且低于48后阀门1F7状态为“1”，即放空（防止当露点仪显示在50和499跳动时，阀门频繁开闭跳动）。6上位机监控界面上要设有以上干燥四个状态（A再生B干燥、B干燥、B再生A干燥、A干燥）选择按钮，以实现状态随时切换。上位机界面上要显示干燥塔上部温度和产品氢气露点，还应设有干燥前放空按钮和充罐按钮（在氢纯度表、露点仪失灵时使用）。7以上干燥四个状态进行时要驱动相应的工作指示灯在控制柜上指示。第二节开机顺序在上述准备工作完成后，便可开机使设备运行。1开机在工艺、自控和其他有关设备都完成开车前的准备工作时进行开机点击上位机上“开机”命令或按下控制柜面板“启动”按钮。开机后，通过泵出口调节阀来调整循环量。各型制氢装置的碱液循环量可参考表9所列的数值。槽体通电后电解槽开始产生气体，由于电解槽内碱液含气度增加，体积增大，大量的碱液进入分离器，为防止分离器内液位升得过快过高，这时应注意观察压力和氢、氧分离器液位，并相应调整整流柜的输出电压，不要升得太快。整流柜处于“自动”状态时，升压过程受工控机控制。如想手动操作可转到“手动”状态，应按下述21节进行操作。2整流柜的操作21整流柜的手动操作将整流柜“自动/手动”转换开关转到“手动”档，将“稳压/稳流”转换开关转至“稳压”档，送上整流主电源，“主电源”指示灯亮，按“触发启动”按钮，“触发电源”指示灯亮，缓慢地按顺时针方向调整“手动给定”电位器，输出电压逐渐升高，分离洗涤器液位高度将上升，此时应与控制柜操作人员联系，按控制柜操作人员要求调节输出电压，当输出电压达到额定值时，停止调节输出电压。随着运行时间的增加，槽温逐渐上升，电流随之上升，当电流达到额定值时，将“手动给定”电位器反时针调至零位，按“触发停止”按钮，然后把“稳压/稳流”开关转至“稳流”档，按“触发启动”按钮，重新调“手动给定”电位器，调输出电流至额定值，操作程序以整流柜说明为准。22整流柜的自动操作将整流柜“自动/手动”转换开关转到“自动”档，将“自动给定”电位器顺时针调至最大，按“触发启动”按钮，当控制柜内工控机运行时，整流柜输出电流自动上升，调“自动给定”电位器可以调整输出电流。3对新的制氢装置稀碱试车时，根据装置运行情况可对参数（前面已设定的）进行调整。4气体纯度分析装置正常运行后，可进行气体纯度分析。其操作为将分析仪表流量计阀打开，然后分别稍微打开相应取样截止阀，调整微调阀使氢气、氧气分别以234ML/MIN的流量通过各自分析仪。详细操作方法见DYF0/1型热化学式氧分析仪使用说明书和DYF0/2型氢分析仪使用说明书。注意减压器后的阀门应处于开启状态，以防止分析仪管路超压，保证气路畅通。5稀碱试车51稀碱试车时间一般为24小时，是为了进一步清洗电解槽，通过过滤器去掉系统内残存的机械杂质和石棉绒毛。操作条件控制在额定工作压力，槽温约85，电流为额定电流的60左右。试车完毕后即可停机。52装置运行时各主要参数均受到控制，保证装置安全。表10列出了3各项参数的报警联锁点参考值，也可以根据现场情况稍作调整。6停机61自动控制状态下，直接点击计算机控制界面上的“停机”，整流柜自动执行断电程序，控制柜执行泄压、停循环泵等命令，直到系统压力为零。62整流柜、循环泵工作在手动状态情况下停机时，除直接点击控制界面上的“停机”，控制柜执行泄压外，应手动按整流柜“触发停止”，并在槽体温度低于50后停循环泵。63当气源过低时，可直接切断整流柜电源，通过氢、氧旁通阀手动泄压，此过程不可过快，泄压时注意氢氧分离器液位变化，应尽量使两分离器液位平衡。64关闭计算机，切断控制柜、整流柜的电源、气源、水源。7按本章14条对系统进行氮气吹扫34次。先用氮气置换系统内的氢、氧气体，然后通过排污阀将碱液排出。清洗电解槽的稀碱不得用于配制浓碱。8拆洗过滤器。9浓碱运行稀碱运行完毕后，将30的KOH溶液或25NAOH溶液（内含千分之二的五氧化二钒）打入系统内至分离器下部液位计三分之一处，即可进入浓碱调试运行。运行程序按本节14条进行。当气体的纯度达到要求后即可进行充罐操作。浓碱运行是为了考核设备的性能指标（见表1）及有关操作的应答性。运行适当时间后（一般少于两天）即可与用户进行设备的交接。10浓碱运行的停车可按本节68条进行。表9各型制氢装置系统碱液循环量参考值型号CNDQ5CNDQ10ZDQ58ZDQ1012ZDQ1620ZDQ2430ZDQ4050ZDQ6065ZDQ80100ZDQ125150ZDQ175200ZDQ225250ZDQ275300碱液循环量M3/H030350506030606101018152630404050681012141618202225表10各型制氢装置系统参考设定参考值型号规格CNDQ510ZDQ512ZDQ1630上限下限上限下限上限下限项目给定报警联锁报警联锁报警联锁报警联锁报警联锁报警联锁槽压MPAPP01P02P015P02氢液位MM350500520160100500520160100氢液位MM300500520160100500520160100槽温85909290929092碱液循环量M3/H025015气源压力MPA07040704续表10型号规格ZDQ4065ZDQ80150ZDQ175300上限下限上限下限上限下限项目给定报警联锁报警联锁报警联锁报警联锁报警联锁报警联锁槽压MPAP氢液位MM350700720160100氢液位MM300700720160100槽温85909290929092碱液循环量M3/H1208气源压力MPA070807040704注P工作压力MPA，参见表1（决定于用户订购的制氢装置型号）第七章气动仪表控制系统的操作规程第一节开机前的准备1操作规程11制氢系统的清洗（见第六章第一节11）。12气密试验（见第六章第一节12）。13电解液的配制（见第五章）14氢中氧、氧中氢两分析仪器的调试，详见其使用说明书。15自控系统开车前的准备。151电气部分（1）用万用表检查各回路有否短路故障。（2）检查各熔断器是否正常。（3）检查各指示灯有无损坏。（4）合上控制柜电源总开关，电源指示灯亮，然后分别启动、停泵，看其转向是否正确，并观察相应的指示灯是否亮。（5）合上闪光信号报警器的电源开关，按试验按钮，闪光信号报警器的各灯亮且闪光，电铃响。（6）合上记录调节仪的电源开关，检查记录纸是否转动，并检查记录笔是否有墨水。152气动部分（1）接通气源后，观察气源压力是否在014MPA。然后用检漏液检查气动管路及仪表接头是否漏气。（需定期检查，每三个月一次）。（2）在同一信号值下，检查每台记录调节仪的给定指针与参数记录是否同步，指针与记录笔能在0100范围内移动，将切换开关手柄放在“手动”位置时，旋转手操给定器的旋钮，阀位指示针能在0100范围内移动，当阀位指示针从0向100移动时，相应的气动薄膜调节阀的开度从小到大增加，反之开度减小（冷却水薄膜调节阀相反）。（3）将氧液位、压力、温度记录调节仪的测量信号，利用外给定值器加至50，而后切换开关手柄放在“自动”位置，旋动手操定值器旋钮，当给定小于测量时输出应增加（温度记录仪动作相反），反之输出应减小。（4）将各记录调节仪的给定指示针放在合适的位置上。（5）按规定数据设定好色带指示仪、电接点压力表、槽温联锁数显温控仪的报警点以及液位信号器及流量信号器的工作点。（6）启动循环泵，使碱液循环，观察流量指示情况。（7）检查各极框之间，正负极铜排间有无短路或金属导体，发现后必须排除。（8）仔细检查整流变压器各接头及可控硅整流柜各回路，严防短路。16用15KOH溶液或12NAOH溶液试车（开停车操作同正常操作规程）。161进一步清洗电解槽，通过过滤器去掉系统内残存的机械杂质和石棉绒毛。162操作条件控制在额定工作压力，槽温85，电流为额定电流的60左右，碱液循环量处于适当位置（见表9）。163试车完毕，先用氮气置换系统内的氢、氧气体，然后将碱排出，拆洗过滤器。上述事项处理完毕后，将30KOH溶液或25NAOH溶液（内含千分之二的五氧化二钒）打入系统内至分离洗涤器下部液位计三分之一处，即可投入正常调试运行。第二节开机顺序1接通控制柜总电源及柜上各仪表的电源。2接通控制柜及气液处理器的仪表气源。3将氧液位记录调节仪、压力记录调节仪及温度指示调节仪的切换开关手柄均放在“自动”位置，并调好给定值，放在20位置。4打开整流柜的冷却水阀，并打开碱液过滤器进出口阀，电解槽进碱阀，气体冷却水阀门，氢、氧放空阀，单侧系统补水阀；此时系统进出碱阀，流量计旁通阀，系统补碱阀，氢用气阀，氢氧旁通阀，氢氧分析取样阀以及所有排污阀、排气阀都处于关闭状态。启动循环泵，打开流量调节阀，使碱液循环量逐渐达到适当值。5将整流柜稳压电位器W1及稳流电位器W2反时针方向旋至零，再将稳流、稳压的选择开关放在稳压档，送上电，主电源指示灯亮；合主令开关K1，控制电源指示灯亮。按触发启动按钮，工作指示灯亮；缓缓地按顺时针方向旋转电位器W1，调输出电压逐渐增加，此时分离洗涤器液位高度有所增加，但应注意观察液位升高不要超过液位计的可视高度。当输出电压达额定值时，停止旋W1。随着运行时间增加，槽温逐渐上升，电流随之上升，当电流达到额定值时，再将稳压、稳流电位器反时针方向旋到零位，按触发停止按钮，然后把稳流稳压选择开关放在稳流档，按触发起动按钮，缓慢地按顺时针方向旋转稳流电位器W2，调输出电流达额定值。操作程序以整流柜说明书为准。6随着槽温上升，将温度记录调节仪给定指示针逐渐提高到使槽温达到8587。7开车后，将压力记录调节仪给定值缓慢上升调到所需压力，待槽压升到额定值后，将氢液位调节系统切换到“自动”加水位置。8调节流量调节阀使碱液流量在适当位置（参考表9）。9当槽压、槽温达到额定值后，重新整定调节仪的参数。10当装置进入正常额定工作状态后，可进行氢、氧气体纯度的分析，具体操作按氢中氧和氧中氢分析仪使用说明书。11当气体纯度达到要求时，打开氢用气阀，关闭氢放空阀，将合格的气体输至用气处。附录1NAOH溶液温度比重对照表NAOH重量10151820304050607080510571055510545105381050110158104121035910302102436106831066710656106481060910564105171046310407103477107951077810766107581071710672106231056910513104538109081077810887108691082610780107301067610619105609110201088910987109791098410887108361078210725106551011132110001109811098110431099510942108891083110771121135511111113191130011261112101115711101110431098314115781133311540115301148011428113731131611257111951611801115551176111751116991164511588115311147211408181202311776119821197211963119131180511746116851162120122441199712202121911213612079120201196011898118332212645122181242212411123541229612339121741211112046241268612439126411262912571125121245112388123241225926129061265812860128481278912726126661263012538124722813124130941307613046130021294212878128141275012682附录2氢氧化钾溶液比重表氢氧化钾重（克）氢氧化钾重（克）100克氢氧化钾溶液内100毫升氢氧化钾溶液内D415100克氢氧化钾溶液内100毫升氢氧化钾溶液内D4151101263247124892203100827340212593309101728355612695441410267293713128005523103593038701290566321045231398813010774510544324195131178853106373343691322499751073034453213331101092108243546551344011121310918364878135491213331101337505813659131453111033852331376914158211299395405133791517101139640559613991161838114934157821410317197111890425968142151821041168843616114329192240117864463541444320237611884456551145582125171198446674814673222657120834769531479023280212184487157149072429471228549736615025253097123875075701514注在4时水的比重