【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及水電解制氫，特別是涉及一種水電解制氫裝置預啟動自動置換裝置及其置換方法。
技術介紹
1、現如今，市場上所應用的水電解制氫設備在開機投用前，為保證水電解制氫過程的安全性，均需要對制氫系統氣體工藝管路進行氮氣置換，從而確保制氫設備開機后氫氣和氧氣氣體純度，保障水電解制氫的安全性，消除安全風險因素。隨著水電解制氫應用場景的多元化，市場對制氫設備的制氫能力提出了更高要求，但隨著制氫設備產氣量的增大，開機前氮氣置換的方式并未有所改變，仍需要操作人員手動開關閥門來完成該步驟，存在置換氮氣效率低，便捷性不足等問題，為客戶的操作使用帶來不便。
2、為了解決上述問題，本專利技術提供一種水電解制氫裝置預啟動自動置換裝置及其置換方法，來解決換氮氣效率低且不便捷的問題。
技術實現思路
1、本專利技術的目的是提供一種水電解制氫裝置預啟動自動置換裝置及其置換方法，達到提到氮氣置換效率且操作便捷的目的。
2、為實現上述目的，本專利技術提供了如下方案：
3、一種水電解制氫裝置預啟動自動置換裝置，包括plc控制系統、氧側置換系統、氫側置換系統以及與所述氧側置換系統和氧側置換系統連通的氮氣輸送系統，所述氧側置換系統包括依次連通的氧側氣液分離器、氧側氣體洗滌器、氧側氣體冷卻器、氧側氣水分離器以及氧側放空管道，所述氫側置換系統包括依次連通的氫側氣液分離器、氫側氣體洗滌器、氫側氣體冷卻器、氫側氣水分離器以及氫側放空管道，所述氧側放空管道沿遠離所述氧側氣水分離器的方向依次設置
4、優選地，所述氧側放空管道和所述氫側放空管道上分別設置有氧側保護旁路閥和氫側保護旁路閥。
5、優選地，所述氮氣輸送系統包括包括氮氣輸送管路以及設置在所述氮氣輸送管路上的氮氣總入口電磁閥，所述氮氣輸送管路分別通過氧側支路和所述氫側支路分別與所述氧側氣液分離器和氫側氣液分離器連通。
6、優選地，所述氧側支路上沿遠離所述氧側氣液分離器的方向依次設置有氧側氮氣入口電磁閥和所述氧側氮氣入口止回閥，所述氫側支路上沿遠離所述氫側氣液分離器的方向依次設置有氫側氮氣入口電磁閥和所述氫側氮氣入口止回閥。
7、一種水電解制氫裝置預啟動自動置換方法，包括以下步驟：
8、第一步：通過plc控制系統將氧量分析儀與氮氣總入口電磁閥進行連鎖，將氧量分析儀所檢測的氧氣含量與開機工藝控制指標設定值進行比對和判定，從而連鎖控制氮氣總入口電磁閥的開關；當氧氣含量小于開機工藝控制指標設定值時，不需要打開氮氣總入口閥；當氧氣含量大于開機工藝控制指標設定值，打開氮氣總入口閥并通入氮氣后，通過連鎖遠程開啟氧側氮氣入口電磁閥和氫側氮氣入口電磁閥。
9、第二步：通過plc控制系統將氫氣分析儀與氮氣總入口電磁閥相連鎖，將氫氣分析儀所檢測的氫氣含量與開機工藝控制指標設定值進行比對和判定；當氫氣分析儀檢測的氫氣含量和氧量分析儀所檢測的氧氣含量均低于開機工藝控制指標設定值時氮氣總入口電磁閥關閉，并停止氮氣通入。
10、第三步：通過plc控制系統將系統壓力變送器與壓力調節閥相連鎖；將系統壓力變送器所測得壓力值與氮氣置換時系統壓力設定上限值進行比對和判定，從而控制調小壓力調節閥的開度大小，將系統壓力升至設定上限值；待系統壓力穩定上限值一定時間后，連鎖將系統壓力變送器所測得壓力值與氮氣置換時系統壓力設定下限值進行比對和判定，從而控制調大壓力調節閥的開度大小，將系統壓力降至下限值；并如此反復多次該連鎖操作。
11、第四步：根據第一步和第二步所提出的連鎖，即通過plc控制系統將氧量分析儀與氮氣總入口電磁閥進行連鎖；通過plc控制系統將氫氣分析儀與氮氣總入口電磁閥v1相連鎖。當氧量分析儀和氫氣分析儀所檢測的氣體含量均低于開機工藝控制指標設定值時，將連鎖關閉氮氣總入口電磁閥，同時連鎖關閉氧側氮氣入口電磁閥和氫側氮氣入口電磁閥,并連鎖系統壓力維持在當前壓力值，至此置換氮氣的自動化控制操作結束，具備制氫設備通電制氣的開機條件。
12、優選地，由于第三步所提出的連鎖控制操作，將導致氧側氣液分離器和氫側氣液分離器液位發生波動，出現較大液位差情況，進而影響氫氧側系統壓力平衡，為解決在置換氮氣過程中所出現的大液位差問題，將氧側液位變送器和氫側液位變送器所測得液位與液位差工藝設定值進行比對和判定，從而通過控制調節液位調節閥的開度大小來改變氫側和氧側制氫系統的壓力差，進而調節氧側氣液分離器和氫側氣液分離器液位，實現降低氫側和氧側的液位差的目的。
13、本專利技術相對于現有技術取得了以下技術效果：
14、1.本專利技術實現制氫系統氮氣置換的自動化控制，提高氮氣置換的穩定性和便捷性。減少制氫設備氮氣置換時的現場操作環節，縮短氮氣置換時間。提出制氫系統中氮氣置換自動化控制方法和控制邏輯，保障氮氣置換穩定性和可靠性。
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1.一種水電解制氫裝置預啟動自動置換裝置，其特征在于，包括PLC控制系統、氧側置換系統、氫側置換系統以及與所述氧側置換系統和氧側置換系統連通的氮氣輸送系統，所述氧側置換系統包括依次連通的氧側氣液分離器、氧側氣體洗滌器、氧側氣體冷卻器、氧側氣水分離器以及氧側放空管道，所述氫側置換系統包括依次連通的氫側氣液分離器、氫側氣體洗滌器、氫側氣體冷卻器、氫側氣水分離器以及氫側放空管道，所述氧側放空管道沿遠離所述氧側氣水分離器的方向依次設置有氧側切斷閥和壓力調節閥，所述氫側放空管道沿遠離所述氫側氣水分離器的方向依次設置有氫側切斷閥和液位調節閥，所述氧側氣液分離器上設置有系統壓力變送器并通過所述PLC控制系統與所述壓力調節閥連鎖控制系統壓力調節，所述氧側氣液分離器和所述氫側氣液分離器上分別設置有氧側液位變送器和所述氫側液位變送器，并通過通過PLC控制系統與液位調節閥連鎖控制氫側液分離器和氧側氣液分離器液位動態平衡，所述氧側放空管道上位于所述氧側切斷閥與所述壓力調節閥之間的區域設置有氫氣分析儀，所述氫側放空管道上位于所述氫側切斷閥與所述液位調節閥之間的區域設置有氧氣分析儀，并通過所述PLC控制系統
2.根據權利要求1所述的一種水電解制氫裝置預啟動自動置換裝置，其特征在于，所述氧側放空管道和所述氫側放空管道上分別設置有氧側保護旁路閥和氫側保護旁路閥。
3.根據權利要求1所述的一種水電解制氫裝置預啟動自動置換裝置，其特征在于，所述氮氣輸送系統包括包括氮氣輸送管路以及設置在所述氮氣輸送管路上的氮氣總入口電磁閥，所述氮氣輸送管路分別通過氧側支路和所述氫側支路分別與所述氧側氣液分離器和氫側氣液分離器連通。
4.根據權利要求3所述的一種水電解制氫裝置預啟動自動置換裝置，其特征在于，所述氧側支路上沿遠離所述氧側氣液分離器的方向依次設置有氧側氮氣入口電磁閥和所述氧側氮氣入口止回閥，所述氫側支路上沿遠離所述氫側氣液分離器的方向依次設置有氫側氮氣入口電磁閥和所述氫側氮氣入口止回閥。
5.一種水電解制氫裝置預啟動自動置換方法，其特征在于，應用權利要求1至4任一項所述的水電解制氫裝置預啟動自動置換裝置，包括以下步驟：
6.根據權利要求5所述的一種水電解制氫裝置預啟動自動置換方法，其特征在于，由于第三步所提出的連鎖控制操作，將導致氧側氣液分離器和氫側氣液分離器液位發生波動，出現較大液位差情況，進而影響氫氧側系統壓力平衡，為解決在置換氮氣過程中所出現的大液位差問題，將氧側液位變送器和氫側液位變送器所測得液位與液位差工藝設定值進行比對和判定，從而通過控制調節液位調節閥的開度大小來改變氫側和氧側制氫系統的壓力差，進而調節氧側氣液分離器和氫側氣液分離器液位，實現降低氫側和氧側的液位差的目的。
...【技術特征摘要】
1.一種水電解制氫裝置預啟動自動置換裝置，其特征在于，包括plc控制系統、氧側置換系統、氫側置換系統以及與所述氧側置換系統和氧側置換系統連通的氮氣輸送系統，所述氧側置換系統包括依次連通的氧側氣液分離器、氧側氣體洗滌器、氧側氣體冷卻器、氧側氣水分離器以及氧側放空管道，所述氫側置換系統包括依次連通的氫側氣液分離器、氫側氣體洗滌器、氫側氣體冷卻器、氫側氣水分離器以及氫側放空管道，所述氧側放空管道沿遠離所述氧側氣水分離器的方向依次設置有氧側切斷閥和壓力調節閥，所述氫側放空管道沿遠離所述氫側氣水分離器的方向依次設置有氫側切斷閥和液位調節閥，所述氧側氣液分離器上設置有系統壓力變送器并通過所述plc控制系統與所述壓力調節閥連鎖控制系統壓力調節，所述氧側氣液分離器和所述氫側氣液分離器上分別設置有氧側液位變送器和所述氫側液位變送器，并通過通過plc控制系統與液位調節閥連鎖控制氫側液分離器和氧側氣液分離器液位動態平衡，所述氧側放空管道上位于所述氧側切斷閥與所述壓力調節閥之間的區域設置有氫氣分析儀，所述氫側放空管道上位于所述氫側切斷閥與所述液位調節閥之間的區域設置有氧氣分析儀，并通過所述plc控制系統將所述氧量分析儀和所述氫氣分析儀分別與所述氮氣輸送系統上的氮氣總入口電磁閥相連鎖。
2.根據權利要求1所述的一種水電解制氫裝置預啟動自動置換裝置，其特征在于，所述氧側放空管道和所述氫側放空管道上分別設置有氧...
【專利技術屬性】
技術研發人員：王彥東，柳鵬飛，張海龍，孫敬軒，楊炎，成博，
申請(專利權)人：陜西華秦新能源科技有限責任公司，
類型：發明
國別省市：
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