制氢控制培训手册实用.doc

控制培训手册

第一部分 描述
一.系统介绍
氢气生产系统设计了一个安全、可靠的操作系统，一旦制氢系统的某部分出错，控制系统有声光报警、提示报警内容、切断整流柜的直流输出功能。
氢气生产的控制系统，使用了一台可编程控制器来管理整个系统的调节和报警处理，提高了自动化水平，减轻了劳动强度，给氢气生产提供了一个安全、可靠的、有效的操作系统。操作人员可以不需调整、监视，由可编程控制器通过程序来控制系统的压力、液位、温度，控制器不断监视由变送器送入的运行状况信号，所有的运行要求如：自动补水、报警连锁，都由可编程控制器来完成，。
电解槽的直流电源是由整流柜提供，整流柜的直流电的输出通过PLC及计算机控制，也可手动调节电位器，使电流达到额定值740A，它的工作原理是桥式、全波整流。当发生故障时，发出声光报警，及时切断直流电的供给，并且可通过外部连锁使整流柜停止，提高了系统的安全性。
整流柜面板上装有直流电压表、左、右电流表。其整流原理祥见整流原理图及操作手册。
配电柜是提供整个制氢站的电源，将主电源分成五路给控制柜、整流柜、冷却水装置、照明、检修。
二.控制描述
可编程控制器由两个CPU单元和一个I/O模块单元组成，并配备了热备冗余系统，当一个CPU单元发生故障时自动切换到备用CPU单元。I/O模块单元主要由输入输出模块及电源模块组成。
I/O清单

序号
控制点
控制点信号
控制点对应的参数
一、开关量输入点（DI）
1
气源压力低
干接点
0.2MPa
2
系统压力高
干接点
3.3MPa
3
冷却水压力低
干接点
0.2MPa
4
循环泵状态
干接点

5
补水泵状态
干接点

6
整流柜状态
干接点

7
整流柜自动/手动
干接点

8
整流柜故障
干接点

9
冷却水泵1状态
干接点

10
冷却水泵2状态
干接点

11
供氢母管压力高
干接点
1.1MPa
12
防爆风机状态
干接点

13
除盐水出口温度高
干接点

14
氢气测报仪报警
干接点

15
消音确认按钮
干接点

二、开关量输出点（DO）
1
碱液循环泵控制
DC24V

2
补水泵控制
DC24V

3
除盐水泵1控制
DC24V

4
除盐水泵2控制
DC24V

5
联锁整流柜
DC24V

6
系统报警
DC24V

7
纯水箱补水控制
DC24V

8
除盐水箱补水控制
DC24V

9
干燥装置切换阀
DC24V
共4点
10
干燥装置加热控制
DC24V
共2点
11
干燥装置加热电源控制
DC24V

12
储氢罐充气控制
DC24V
共2点
13
补氢控制
DC24V
共2点
14
框架1粗氢送气/放空切换
DC24V

15
框架1产品氢送气/放空
DC24V

三、模拟量输入点（AI）
1
电解槽工作压力
4～20mA

2
氢分离器液位
4～20mA

3
氧分离器液位
4～20mA

4
碱液循环量
4～20mA

5
碱液循环温度
铂电阻
Pt100
6
氧槽温
铂电阻
Pt100
7
氢槽温
铂电阻
Pt100
8
干燥塔1温度
铂电阻
Pt100
9
干燥塔2温度
铂电阻
Pt100
10
氢中含氧量
4～20mA

11
氧中含氢量
4～20mA

12
产品氢气露点
4～20mA

13
储氢罐1压力
4～20mA

14
储氢罐2压力
4～20mA

15
整流柜电压
4～20mA

16
整流柜电流
4～20mA

17
原料水箱液位
4～20mA

18
冷却水箱液位
4～20mA

19
氢气测报仪
4～20mA
2点
四、模拟量输出点（AI）
1
压力调节输出
4～20mA

2
差压调节输出
4～20mA

3
温度调节输出
4～20mA

4
氢气产量调节输出
4～20mA

三.控制调节回路：
1.压力调节
压力调节在控制系统中是非常重要的调节回路，压力调节的好坏，直接影响系统的各项指标，可防止压力过高造成事故。制氢系统的运行压力可以设定，压力可在一定的范围内进行调节，制氢系统的压力通过压力变送器（PT）测得，4-20mA的信号直接送至可编程控制器，PLC通过比较设定值与实际值的偏差值，通过PID功能，输出相应的调节信号4-20mA，到PV调节阀门（氧侧调节阀）的开度。如果实际压力超出设定压力值,那么通过计算后,输出信号使得调节阀PV开度变大，使得实际压力降低，最终使得系统实际运行压力在设定值下稳定运行。反之则小。此调节回路为正作用、内给定。20mA时，阀门开度最大。系统运行压力不宜过小或过大一般运行在2.5Mpa比较好。
2、液位调节
液位调节是一个非常重要的自动调节回路，液位调节的好坏可防止氢气与氧气混合，防止爆炸，提高气体纯度，提高安全。如果氢气与氧气压力一样，那么我们认为氢液与氧液的高度一样高，氢氧液位被氢侧差压变送器测得，氧液位被氧侧差压变送器不断测得，4-20mA信号送至可编程控制器进行计算。根据经验，把氢液位作为设定值，氧液位作为实际值，利用PLC内部的功能PID计算，得出差值，并输出相应的调节值4-20mA信号，到调节阀LV（氢侧调节阀），最后使得两者液位相同。如果氢液位比氧液位高，那么氢气压力比氧气压力低，通过PID计算，应是减小调节阀的开度，使得氢气压力升高，氢液将随之降低。反之则变高。液位调节是正作用，外给定。20mA时，阀门开度最大，氢氧液位差不宜过大，控制在±50mm内较好。
3.温度调节
温度调节也是三个调节回路中一个比较重要的调节回路，它可使电解槽在一个稳定的温度下运行，可以防止电解槽过热，节约电能，使氢气生产运行在安全的条件下。槽温调节是通过调节冷却水的流量，来控制循环碱温的温度，从而，控制电解槽的温度，因为电解电流是一定的，那么电解槽产生的热量是一定的，因此电解槽的温度是通过碱温来间接控制的。碱温由温度传感器测得，电阻信号送至PLC，PLC通过比较设定值与实际值的偏差值，通过PID功能，输出相应的4-20mA电流信号，到TV（冷却水调节阀）来调节调节阀的开度。如果KOH的温度超过设定温度，通过PLC计算偏差值，输出信号使调节阀的开度变大，增加冷却水的流量，使的碱温降低，反之则变大。此调节回路为内给定，反作用，20mA时，阀门开度最小。槽温控制在80℃（碱温设定值在60-65℃）左右比较好。
四.连锁报警
系统报警的设置，以便及时提醒操作人员系统存在的故障，在发生连锁故障时，框架Ⅰ放空阀自动打开。操作人员必须确定并消除故障后，方可继续制氢。
控制系统设有八个报警点，其中有七个报警点可直接连锁整流柜，连锁点有：氢液位上、下限报警、氧液位上、下限报警，碱液流量下限报警，氧槽温高报警，系统压力高报警，其他的气源压力低报警点只是报警并不连锁。氢、氧液位报警连锁只有在连锁转换开关在“连锁”位置时，才能连锁停止整流柜。
五.上位计算机
上位计算机内装美国通用电气公司（GE）的IFIX监控软件，它能显示运行参数，设定运行要求，改变调节参数 ，设定报警值等功能，是PLC的终端设备。它装有全中文的操作界面，只要开机后按界面提示操作即可。
第二部分电气操作与维修
一.操作步骤
（一）.试车准备
在进行初次操作前，必须检查电缆连接情况，必须做到电缆连接正确无误，以免因电器短路造成电器元件的烧毁，造成不必要的麻烦。
1.合上配电柜内的主电源开关
2.分别合上配电柜内的QM1-QM8，给每个柜都送上电源，检查合上情况；如有短路现象，应消除
3.合上控制柜的电源开关
3.1消音,观察计算机及盘面指示灯情况
3.2检查PLC及各变送器是否有指示,如没有应检查接线和变送器、DC24V电源
3.3检查上位机显示各条信息与设计要求是否相符.
3.4检查上位机各条信息数值与实际情况是否相符.
3.5设定报警值,及自动加水位.
3.6模拟报警,判断报警指示与实际情况是否相符,如不符应检查,消除故障.
3.7给框架和控制柜送上气源,调节空气过滤减压气将气源压力调至0.14MPa.
3.8设定气源压力表下限报警点为0.4MPa.
3.9检查气路管线连接是否正确,是否有漏气现象,如有应消除.
3.10检查电气转换器气源压力是否为0.14Mpa
3.11检查气动薄膜调节阀.
4.合上整流柜的电源开关
4.1用示波器检查交流380V电源的项序是否与整流柜的接线柱的相序号一致
4.2检查整流柜的各项报警以及控制柜连锁整流柜情况
4.3检查整流柜到电解槽的正负接线
(二).试车
1.1将动力柜“补水泵”转换开关打在中间位置（暂停自动补水）。
1.2检查框架各手动阀状态是否得正确.
1.3启动碱液泵将碱液流量控制在额定600L/H值.
1.4在上位上设定工作压力为0.5MPa,设定碱液温度为60℃.
1.5检查是否有报警,如有应检查消除后再进行下一步.
1.6检查各变送器指示值与直读仪表数情况是否相符,或远传信号和表盘读数是否相符.
1.7给电解槽送上小电流.
1.8检查运行情况,如有异常,立即停整流柜,消除故障后,再给电解槽送上小电流.
1.9调整PID调节参数,使系统调节在最佳状态,稳定运行
1.10运行一段时间后,可逐步增加电流.
1.11将“补水泵”转换开关打在“自动”.
1.12待槽温升至50℃后可增加工作压力的设定值.
1.13待电解槽运行一小时后,方可打开气体取样口,将样气引入分析仪气路箱控制气体流量在400ml/h.
1.14打开分析仪电路箱电源.
1.15待氢氧槽温超过80℃,可将碱温的设定值适当降低或升高,以便将槽温控制在85℃左右.
2.当氢气纯度满足要求时,系统自动切换氢气输送阀,将氢气送至储罐，氢气输送阀门也可通过 点击操纵按钮来实现，当出现连锁故障时自动放空。
(三).停车
1.1将框架1的放空阀打开.
1.2将“自动补水”转换开关打在“手动”,先关掉分析仪电源,再关闭取样口阀.
1. 3停整流柜.
1.4将碱温设定值降至0℃,让电解槽降温，将压力设定设在0.8MPa.
1.5待电解槽温度降至50℃以下，可将工作压力设定值缓慢降至0(泄压).
1.6待压力降至0 ，可停碱液泵.
1.7关电源.
二.维护
防止故障的办法是良好的维护，各个仪表良好地使用和调校。
1.定期检查差压变送器，排放气相中的液体和液相中的气体.
2.定期检查空气过滤减压气的输出压力是否为0.14Mpa.
3.定期检查各变送器的工作情况,将产生故障迹象时,应及时排除
4.定期检查24VDC电源,不要让电压值偏离较大.
5.定期CPU、调节阀、 电气转换器.
三.故障判断与处理
下面所列故障及故障判断、消除办法，可帮助操作者及时消除故障。如不在下列所说范围内请与生产商联系。

现 象
可能的原因
消除方法
1.氢液位高报警
2.氧液位高报警

1.压力调节阀失灵
2.差压变送器失灵
3.电气转换器失灵
4.变送器信号不准
5.程序出错
6.框架Ⅰ有漏点
更换阀门
更换变送器
更换电气转器
调整变送器号
重下载程序

3.氢液位低报警
4.氧液位低报警
1.压力调节阀失灵
2.差压调节阀失灵
3.电气转换器失灵
4.变送器信号不准
5. 程序出错
6. 补水泵坏
更换阀门
更换变送器
更换电气转器
调整变送器号
重下载程序
维修补水泵
6.碱液循环量低报警
1.碱液泵坏
2.流量变送器坏
3. EM235模块坏
4.程序出错
5.碱液过滤器堵
维修碱液泵
调整变送器号
更换模块
重下载程序
清洗过滤器
7.氢槽温高报警
1. 气动调节阀坏
更换调节阀
8.氧槽温高报警
2.电气转换器坏
3.温度模块坏
4.程序出错
5.无冷却水
6.冷却水温度过高
更换电气转器
更换模块
重下载程序
检查冷却水
降低冷却水温度
9.气源压力低报警
1.无气源
2.气源压力不够
3.电接点压力表坏
打开气源阀
提高气源压力
更换压力表
10.氢管压高报警
1.储罐压力过高
2.开错阀
储罐更换
重开阀
11.调节阀不动作
1.电气转换器失灵
2.变送器信号不准
3.EM235模块坏
4.程序出错
5.无气源
更换电气转器
调整变送器
更换模块
重下载程序
打开起源阀
12.信号显示为零
1.变送器坏
更换变送器
13.液位偏差大
1.PI参数设定不当
2.变送器有偏差
设定PID参数
调节变送器信号
14.指示灯无指示
1.无电源
2.指示灯坏
打开电源
更换指示灯
以上列出的为运行过程中常见故障的处理方法.

目 录
第一章 总论 1
第一节 项目背景 1
第二节 项目概况 2
第二章 项目建设必要性 5
第三章 市场分析与建设规模 7
第一节 汽车市场需求分析 7
第二节 市场预测 12
第三节 项目产品市场分析 13
第四节 建设规模 16
第四章 场址选择 17
第一节 场址所在位置现状 17
第二节 场址建设条件 17
第五章 技术方案、设备方案、工程方案 22
第一节 技术方案 22
第二节 设备方案 28
第三节 工程方案 33
第六章 原材料、燃料供应 38
第七章 总图布置与公用辅助工程 39
第一节 总图布置 39
第二节 公用辅助工程 43
第八章 环境影响评价 52
第一节 环境保护设计依据 52
第二节 项目建设和生产对环境的影响 52
第三节 环境保护措施 54
第四节 环境影响评价 56
第九章 劳动安全卫生与消防 57
第一节 劳动安全卫生 57
第二节 消防 64
第十章 节能与节能措施 67
第一节 项目概况 67
第二节 项目综合能耗 69
第三节 节约及合理利用能源的主要措施 71
第十一章 项目实施进度与人力资源配置 76
第一节 建设工期 76
第一节 项目实施进度 76
第二节 生产组织与人员培训 79
第十二章 投资估算与资金筹措 82
第一节 建设投资估算 82
第二节 总投资估算 86
第三节 资金筹措 86
第十四章 财务效益分析 88
第一节 财务评价基础数据与参数选取 88
第二节 销售收入及销售税金估算 89
第三节 成本费用估算 89
第四节 财务评价 91
第五节 不确定性分析 93
第十三章 风险分析 95
第十四章 结论与建议 97
第一节 研究结论 97
第二节 建议 97

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