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第十五章水电解制氢自动控制系统 第一节 水电解制氢干燥装置自动控制系统成 水电解制氢及干燥装置的自动控制系统一般地,是由本地上位数据管理机、制氢控制柜、动力柜及现场控制仪器、仪表等组成,由此完成水电解制氢及干燥装置的系统控制及运行数据管理。装置的各个运行数据是由安装在制氢控制柜内的可编程序控制器（PLC）进行采集、处理，并通过通讯网络与上一层的计算机管理系统进行数据交换，其组成方框图如下： 1.1 现场自控仪器、仪表 水电解制氢及干燥装置所用的现场自控仪器、仪表按位置可分为四个部分:框架1，即制氢及干燥装置主体，包括电解槽槽体、气液分离器、氢气洗涤器、碱液循环泵、氢气干燥塔（A塔及B塔）、冷却器等；框架2，即产品氢配气装置，经干燥后合格的产品氢气经此装置进入氢气储罐或向发电机组补氢；框架3，包括原料水箱、碱液箱及系统加水泵；氢气储罐等。 框架1： 本部分的自控仪器、仪表主要有以下四类： 变送器： 包括压力变送器、差压变送器（氢液位变送器及氧液位变送器）、铂电阻等。装置的工作压力经压力变送器后变成4~20mA的电信号传送到制氢控制柜；两套差压变送器分别把氢气液分离器中的氢液位及氧气液中的分离器中的氧液位变换成标准的4~20mA信号传送到制氢控制柜；铂电阻共有五支，一支用来测量装置运行时循环碱液的温度。两支分别用来测量干燥A塔和干燥B塔的上部温度，还有两支分别用来测量干燥A塔和干燥B塔的上部温度信号全部送入制氢控制柜。 执行器： 包括有三个气动薄膜调节阀及七个气动球阀。 检测仪表： 包括氢中氧分析仪、氧中氢分析仪及氢气露点仪等。 防爆电接点压力表或压力开关： 一般设置了两块压力表，其中一块用来检测装置运行时的氢阀后压力，当氢阀后压力超过了报警设定值时，氢阀后压力超限报警信号即送入制氢控制柜内；另一块作用是，当自动控制系统失灵时，用来检测装置运行时的系统压力，并由此发出联锁信号直接传送给整流柜，切断整流柜的输出电流，起到二次保护的作用。 框架2： 框架2上的自控仪器、仪表及执行器机构视不同的要求进行的配置：当要求自动充罐功能且氢气储罐进行选择时，则对应每一个氢气储罐，此框架上安装一个气动球阀及一个压力变送器；当要求具有自动向发电机组自动补氢功能时，则在每一个补氢管路上增加一个气动球阀，补氢母管上安装一套压力变送器。 框架3： 框架3上的自控仪器、仪表及执行机构视不同的要求进行不同的配置：当要求具有自动对原料水箱进行补水功能时，则在原料水箱的进水管道上安装一个气动球阀或防爆电磁阀用来控制进水；在原料水箱上安装一套差压变送器用来把水箱液位信号变换成标准的4~20mA信号传送给制氢控制柜。 1．2制氢控制柜、动力柜： 制氢控制柜是制氢及干燥装置自动控制系统的核心部分，负责整个装置的安全、稳定、可靠运行，其组成可以分为以下几个部分： 可编程序控制器： 可编程序控制器（PLC）是完成制氢及干燥装置自动控制功能的核心器件，装置的工作压力调节、运行温度的控制及氢位的平衡调节，干燥单元的工作状态选择、系统报警和联锁及相位处理等均由PLC来完成；其主要选型为美国AB公司的SLC500系列、德国Siemens公司的S7—300系列及美国Schneider公司的Modicon Quantun系列，亦可根据用户要求选用其它型号的PLC。有关不同型号的可编程序控制器的详细说明，请参见各自的使用说明书。 控制监测仪表： 主要包括控制仪表如XMT—7002U型数字显示调节仪和XMT—7602型数字显示调节仪，用于显示和控制干燥A塔和干燥B塔运行情况；显示仪表如氢中氧分析仪、氧中氢分析仪及氢气露点仪等，分别显示制氢装置运行时氢、氧气体纯度及湿度。其可根据用户要求采用不同的型号。 隔离栅： 由于制氢及干燥装置处于氢气环境下，因而对防爆提出了一定的要求，所有从位于危险区的仪器、仪表送入制氢控制柜的电型号在处理之前先经过隔离栅隔离，然后再进入制氢控制柜内部，这样就能满足相应的防爆要求。 电流传感器： 整流柜输出到电解槽的电解电流在整流柜内经互感器线圈及附属装置变换0~0.5A的电信号后,传送至制氢控制柜内,经电流传感器变送后成为标准的1~5V电信号送入可编程序控制器,由可编程序控制器得输出的整流给定信号4 ~20mA经电流传感器变成1~10V的电压信号传送至整流柜,作为整流柜的自动给定信号控制其输出到电解槽的电解电流大小。 （5）电气转换器： 主要采用EPC—1110OG/1的电气转换器，PLC的模拟量输出模块（AO）输出的4~20mA标准信号经电气转换器后变成0.02~0.10Mpa的标准气动信号去驱动现场气动薄膜调节阀。 （6）电磁阀： 用来驱动现场的气动球阀。 （7）空气过滤减压器： 空气过滤减压器主要用