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1.本發明涉及水電解制氫技術領域,具體涉及一種水電解制氫設備的液位平衡控制系統及方法。

背景技術:

2.現有水電解制氫設備的液位平衡控制通常依靠單個氣動膜控制閥來控制氫氧分離器的液位平衡;在實際生產中,單個氣動膜控制閥的有效調節范圍一般為30%~90%,滿足常規水電解質制氫設備的工況要求;但是氣動調節閥的組成,對于大容量水電解制氫設備,氣動膜控制閥在初次啟動或低負荷時操作。開度低于10%;或在高負荷運行時,氣動薄膜調節閥的開度高于90%;此時氣動膜控制閥處于不可控狀態,影響水電解制氫設備的穩定運行;因此,單一氣動膜控制閥的控制方式只能滿足功率波動較小的水電解制氫設備的液位平衡控制;位平衡。

3.可再生能源電力(綠色電力)制氫(綠色氫)因其環保和零碳而備受推崇。大容量水電解制氫設備應運而生并迅速進入市場;但是,可再生能源發電受到晝夜、季節、天氣等自然條件的限制,導致可再生能源發電的波動性和不連續性明顯。這對水電解和制氫設備的液位平衡控制和調節提出了更高的要求,既要提高可再生能源電力的利用率,又要保證在大負荷功率波動下的穩定運行。顯然,現有的單一氣動隔膜閥的調節方式已不能滿足相應的控制要求;因此,業界迫切需要一種新型的水電解制氫設備液位平衡控制系統及方法。

技術實施要素:

4.本發明的目的是提供一種水電解制氫設備的液位平衡控制系統及方法,以適應寬負載水電解制氫設備的穩定生產運行功率波動,在水電解制氫設備的生產和運行中,可以對整個過程進行有效的調節和控制,控制水電解制氫設備的氫氧分離器的液位平衡;氫氧分離器液位平衡指的是氫分離器和氧分離器的液位平衡。

5.本發明提供一種水電解制氫設備液位平衡控制系統,包括第一液位檢測器、第二液位檢測器、閥門定位器、控制器和氣動隔膜控制閥組;

6.氣動隔膜調節閥組包括至少兩個氣動隔膜調節閥;氣動隔膜調節閥組由兩個或多個氣動隔膜調節閥并聯組成;

7.第一液位檢測器設置在氫氣分離器上,用于檢測氫氣分離器的液位,并將檢測到的液位信息傳送給控制器;氫氣分離器氫氣洗滌器與氫氣洗滌器連接,氫氣洗滌器出口管路上設有氣動膜調節閥組,用于控制氫氣洗滌器出口管路的流量;

8.第二液位檢測器設置在氧氣分離器上,用于檢測氧氣分離器的液位,并將檢測到的液位信息傳送給控制器;

9.閥門定位器對應氣動隔膜調節閥組的氣動隔膜調節閥設置。每個氣動隔膜控制閥都配有閥門定位器。閥門定位器用于將指令電信號轉換成氣動

控制氣動膜控制閥開度的信號,并將檢測到的氣動膜控制閥開度反饋給控制器;

10.控制器與第一液位檢測器、第二液位檢測器和閥門定位器連接;控制器用于監控第一液位檢測器和第二液位檢測器對閥門定位器傳輸的實時信號進行數據分析處理,并根據數據分析處理結果發出相應的執行指令進行控制氣動膜控制閥組的運行,實現水電解制氫設備的液位平衡控制。

11.進一步,氣動隔膜調節閥組是由兩個或多個不同流量的氣動隔膜調節閥并聯組成。優選地,氣動膜閥組中并聯的兩個或多個氣動膜控制閥的流量按比例差排序,例如:第一塊氣動膜控制閥的流量為1-500個單位,第二片氣動薄膜調節閥閥門流量為500-1000閥門廠家,第三片氣動薄膜調節閥流量為1000-1500。控制器通過控制氣動膜閥組中各氣動膜調節閥的開度,有效實現水電解制氫設備在各負載電源運行下的液位平衡。比例差異。

12.進一步,氫氣分離器與氫氣洗滌器連接,氫氣洗滌器出口管路上設置氣動膜調節閥組,氣動膜調節閥組用于控制氫氣洗滌器的出口管道。流。

13.進一步,第一液位檢測器和第二液位檢測器為差壓變送器。

14.進一步合資閥門品牌,控制器為PLC可編程控制器。

15.本發明還提供了一種水電解制氫設備的液位平衡控制方法,包括以下步驟:

16.液位檢測,分別檢測并獲取水電解制氫設備中氫氣分離器和氧氣分離器的液位信息;

17.液位信息分析處理,對比分析獲取的氫氣分離器和氧氣分離器的液位信息,根據氫氣分離器和氧氣的液位信息對比分析結果分隔符,執行相應的命令操作。

18.進一步,所述的水電解制氫設備中氫分離器和氧分離器液位信息的檢測和獲取分別包括:

19.使用第一液位檢測儀檢測氫氣分離器的液位,并將檢測到的液位信號轉換為電信號傳輸給控制器江蘇閥門廠家,獲取氫氣分離器的液位信息氫氣分離器;

20.利用二次液位檢測儀檢測氧氣分離器的液位,并將檢測到的液位信號轉換為電信號傳輸給控制器,獲取氧氣分離器的液位信息氧氣分離器。

21.進一步對獲取的氫氣分離器和氧氣分離器的液位信息進行對比分析,根據氫氣分離器和氧氣分離器的液位信息對比分析結果,執行相應的命令操作;具體包括:利用控制器對得到的氫分離器和氧分離器的液位信息進行分析比較;

22.如果氫氣分離器的液位值大于氧氣分離器的液位值,控制器會發出遞減執行指令,降低氣動膜調節閥組中的氣動膜在氫分離器側調節閥門的開度,直到氫分離器和氧分離器的液位差穩定在閾值范圍內;

23.如果氫氣分離器的液位值小于氧氣分離器的液位值,控制器將發出增加執行命令,增加氣動膜調節閥組中的氣動膜氫氣分離器側調節閥門開度,直到氫氣分離器和氧氣分離器的液位差穩定在閾值范圍內。

24.進一步,氫氣分離器與氧氣分離器液位差的閾值范圍為

±

5 毫米。

25.好處

26.本發明上述技術方案具有以下優點:本發明提供一種水電解制氫設備液位平衡控制系統,包括第一液位檢測器、第二液位探測器、閥門定位器、控制器和氣動膜

控制閥組;由多個氣動薄膜調節閥并聯組成的氣動薄膜調節閥組,用于調節水電解制氫設備中氫氣分離器和氧氣分離器的液位平衡,提高了氣動薄膜調節閥組的效能。調節范圍滿足水電解制氫設備在寬負載功率波動范圍下的穩定運行,實現水電解制氫設備氫氣分離器和氧氣分離器液位平衡的有效調節和控制;該制氫設備應用范圍更廣,為“綠色氫”的大規模應用奠定了基礎。

27.本技術的水電解制氫設備液位平衡控制方法對應平衡控制系統所獲得的有益效果,此處不再贅述。

圖紙說明

28.圖。附圖說明圖1為本發明水電解制氫裝置液位平衡控制系統的結構示意圖;

29.其中:1001、電解槽,1002、氫分離器,1003、氧分離器,1004、氫洗滌器,1005、氧氣洗滌器、1006、換熱器、l1、第一液位檢測器、l2、第二液位檢測器、lv1、氣動隔膜調節閥(小閥)、lv2、氣動隔膜調節閥(大閥)、m、循環泵、ly1、閥門定位器、plc、可編程控制器。

具體實現方法

30.下面結合附圖和實施例對本發明的具體實施作進一步的詳細說明。以下實施例旨在說明本發明,但不限制本發明的范圍。

31.在本發明的描述中,應當理解術語“中心”、“縱向”、“水平”、“頂部”、“底部”、“前”、“后” ", " “左”、“右”、“垂直”、“水平”、“上”、“下”、“內”、“外”等表示的方向或位置關系是基于方向或附圖中所示的位置關系,僅是為了便于對本發明的描述和簡化描述,而不是指示或暗示所提及的裝置或元件必須具有特定的方向,以特定的方向構造和操作,因此不應解釋為限制本發明。此外,術語“第一”和“第二”僅用于描述目的,不應解釋為指示或暗示相對重要性。

32.在本發明的描述中氣動調節閥的組成,需要注意的是,除非另有明確規定和限制,否則“已安裝”、“已連接”和“已連接”等術語應廣義理解。 可以是固定連接,也可以是可拆卸連接,也可以是整體連接;可以是機械連接,也可以是電氣連接;它可以是直接連接,也可以是通過中間介質的間接連接,也可以是兩個組件之間的內部通信。對于本領域的普通技術人員來說,本發明中上述術語的具體含義可以在具體情況下理解。

33. 參考圖。 1、本發明的水電解制氫設備液位平衡控制系統,包括第一液位檢測器、第二液位檢測器、閥門定位器、控制器和氣動薄膜控制閥組;氣動薄膜控制閥組包括至少兩個氣動薄膜控制閥;氣動薄膜控制閥組由兩個或多個氣動薄膜控制閥并聯組成。

34.本發明的水電解制氫設備包括:電解槽1001、氫分離器1002、氧分離器1003、氫洗滌器1004、氧氣洗滌器1005、換熱器1006和循環泵m;

35.氫氣分離器和氧氣分離器與電解槽并聯,氫氣分離器出口端接氫氣洗滌器;氧氣分離器的出口端與氧氣洗滌器相連;氧氣和氫氣通過氫氣分離器1002和氫氣洗滌器1004輸出。氧氣通過氧氣分離器1003和氧氣洗滌器1005輸出。氫氣分離器1002和氧氣分離器1003的底部與管道連接,以保持兩者的氣體壓力氣水分離器相等。換熱器1006的一端通過循環泵與電解槽相通,換熱器的另一端與氫分離器和氧分離器的底部連通管線相通。冷卻介質通過換熱器入口和循環泵m流入電解槽閥門公司,經過底部的氫分離器和氧分離器

連通管路返回換熱器出口端,實現電解槽循環換熱。

36.作為一種可能的實現方式,第一液位檢測器和第二液位檢測器均采用差壓變送器,氣動膜片控制閥組采用兩個不同流量的氣動氣動閥。隔膜控制閥并聯構成。

37.第一液位檢測器l1安裝在氫氣分離器1002上;第二液位檢測器l2安裝在氧分離器1003上;氣動膜調節閥(小閥)lv1和氣動膜調節閥(大閥)lv2并聯安裝在氫氣洗滌器1004的出口管路上;氣動薄膜調節閥(小閥)lv1和氣動薄膜調節閥(大閥)lv2分別裝有閥門定位器ly1。

38.第一液位檢測器l1實時檢測氫氣分離器的液位,并將檢測到的液位信號轉換成4-20ma的標準電信號傳輸給可編程序控制器plc 第二液位檢測器l1 液位檢測器l2實時檢測氧氣分離器的液位,并將檢測到的液位信號轉換成4-20ma的標準電信號傳輸給可編程序控制器。可編程控制器接收變送器發送的實時液位信號并對響應數據進行分析處理,然后向閥門定位器發送指令電信號;閥門定位器將此電信號轉換成氣動信號,調節氣動膜控制閥的開度,控制制氫設備分離器的液位平衡。

39.水電解制氫設備在初次啟動或小負載運行時,控制器控制氣動膜調節閥(大閥)關閉,氣動膜調節閥(小閥門)有效調節和控制氫/氧分離器液位平衡;水電解制氫設備在大負荷或過載運行時,控制氣動膜調節閥(小閥)關閉,通過氣動膜調節閥(大閥)有效調節控制氫氣/氧氣分離器液位平衡;同時打開氣動膜調節閥(小閥)和氣動膜調節閥(大閥),通過整個氣動膜調節閥組的并聯閥門公司,有效調節和控制氫氧分離器的液位平衡在滿足水電解制氫設備在寬負載功率波動范圍下穩定運行的同時,氣動膜控制閥組可全程對氫氧分離器液位平衡進行有效調節和控制。

40.作為一個可實施的實施例,本發明還提供一種水電解制氫設備的液位平衡控制方法,包括以下步驟:

41.液位檢測,分別檢測并獲取水電解制氫設備中氫氣分離器和氧氣分離器的液位信息;詳情包括:

42.用第一臺液位檢測儀檢測氫氣分離器的液位,并將檢測到的液位信號轉換成電信號傳輸給可編程序控制器,獲取氫氣分離器的液位信息氫氣分離器;

43.用第二個液位檢測器檢測氧氣分離器的液位,并將檢測到的液位信號轉換成電信號傳輸給可編程序控制器,獲取氧氣分離器的液位信息氧氣分離器。

44.液位信息分析處理,對比分析獲取的氫氣分離器和氧氣分離器的液位信息,根據氫氣分離器和氧氣的液位信息對比分析結果分隔符,執行相應的命令操作;具體包括:

45.用可編程序控制器分析比較氫氣分離器和氧氣分離器的液位信息;

46.如果氫氣分離器的液位值大于氧氣分離器的液位值,則可編程控制器發出遞減執行指令,減少氣動膜調節中的空氣量氫氣分離器側面的閥組。氣動膜控制閥的開啟,直到氫氣分離器和氧氣分離器的液位差穩定在設定的閾值范圍內

±

5mm以內的波動;在保證水電解制氫設備在10%~120%的寬負載功率波動范圍內穩定運行的同時,可以在整個過程中有效調節制氫設備氫氧分離器的液位平衡。

47.如果氫氣分離器的液位值低于氧氣分離器的液位值,可編程控制器會發出增加執行命令,增加氣動膜中的氣體量氫氣分離器側的調節閥組。氣動膜控制閥的開啟,直到氫氣分離器和氧氣分離器的液位差穩定在設定的閾值范圍內

±

5mm以內波動;保證水電解制氫設備在10%~120%以內

在大范圍負載功率波動下穩定運行的同時,能有效調節制氫設備氫氧分離器全過程的液位平衡。

48.本技術的水電解制氫設備液位平衡控制方法對應平衡控制系統所獲得的有益效果,此處不再贅述。

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