CN117187877A - Pem电解制氢装置的自检运行控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及PEM电解制氢技术领域，公开了一种可靠性较高的PEM电解制氢装置的自检运行控制系统，包括如下步骤：S101、检测管路内水循环的温度值，当循环水的所述温度值高于或低于水温预设值时，控制系统禁止启动制氢装置；S102、检测水箱的水液位状态，当水箱的液位低于液位预设值时，所述控制系统控制开启补水阀进行补水；S103、检测环境空气中氢浓度值，当所述氢浓度值高于氢浓度预设值时，控制系统禁止启动制氢装置；S104、检测氢气系统的压力值，当所述压力值高于压力预设值时，所述控制系统控制禁止启动制氢装置，并进行泄压控制。
Description
技术领域
本发明涉及PEM电解制氢技术领域，更具体地说，涉及一种PEM电解制氢装置的自检运行控制系统。
背景技术
PEM电解制氢在工业电解设备中是较为常见的制氢装置。目前，PEM电解堆通过自检运行控制系统控制其进行电解制氢时，由于PEM电解制氢系统在刚开机时，设备的水循环温度、设备水箱水液位、环境空气中氢浓度及设备氢气系统压力未知。
一方面，当水循环温度过低于2-5℃时，可能会导致管路结冰堵塞，水回路无法循环损坏水泵或电解槽；
另一方面，当水箱水液位低于30％时，可能会造成水箱加热器干烧、水泵空转及电解槽内水流量不足，导致以上关键元件损坏；
因此，如何提高自检运行控制系统工作的可靠性成为本领域技术人员亟需解决的技术问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述当水循环温度过低于2-5℃时，可能会导致管路结冰堵塞，水回路无法循环损坏水泵或电解槽；当水箱水液位低于30％时，可能会造成水箱加热器干烧、水泵空转及电解槽内水流量不足，导致以上关键元件损坏的缺陷，提供一种可靠性较高的PEM电解制氢装置的自检运行控制系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种PEM电解制氢装置的自检运行控制系统，包括如下步骤：
S101、检测管路内水循环的温度值，当循环水的所述温度值高于或低于水温预设值时，控制系统禁止启动制氢装置；
S102、检测水箱的水液位状态，当水箱的液位低于液位预设值时，所述控制系统控制开启补水阀进行补水；
S103、检测环境空气中氢浓度值，当所述氢浓度值高于氢浓度预设值时，控制系统禁止启动制氢装置；
S104、检测氢气系统的压力值，当所述压力值高于压力预设值时，所述控制系统控制禁止启动制氢装置，并进行泄压控制。
在一些实施方式中，在所述步骤S101中，所述水温预设值的范围设置为低于5℃或高于60℃。
在一些实施方式中，在所述步骤S102中，当水箱水液位补充液位计的30％后，开启循环水泵，延时15s后，待水泵完全启动，通过检测进水压力值判断是否有水流量。
在一些实施方式中，在所述步骤S102中，检测循环水的电导率数据，当所述循环水的电导率数据高于电导率预设值时，控制系统运行10min-15min后，所述循环水的电导率数据高于1.5us/cm时，输出更换循环水过滤器的提示。
在一些实施方式中，在所述步骤S102中，水箱水液位补充液位计的30％后，水箱温度低于48℃开启加热器，当高于或等于48℃关闭所述加热器。
在一些实施方式中，在所述步骤S102中，当水循环温度≧50℃时，开启用于水循环温度调节的散热器上的冷却风扇，
当水循环温度≦48℃时，关闭所述冷却风扇。
在本发明所述的PEM电解制氢装置的自检运行控制系统中，其包括如下步骤：
S101、检测管路内水循环的温度值，当循环水的所述温度值高于或低于水温预设值时，控制系统禁止启动制氢装置；
S102、检测水箱的水液位状态，当水箱的液位低于液位预设值时，所述控制系统控制开启补水阀进行补水；
S103、检测环境空气中氢浓度值，当所述氢浓度值高于氢浓度预设值时，控制系统禁止启动制氢装置；
S104、检测氢气系统的压力值，当所述压力值高于压力预设值时，所述控制系统控制禁止启动制氢装置，并进行泄压控制。
与现有技术相比，在PEM电解制氢装置开机时，先对系统的进行水循环温度、设备水箱水液位、环境空气中氢浓度及设备氢气系统压力进行自检，当系统内组件的参数未能达到运行条件(如水箱水温过高/过低、缺水、氢浓度过高及压力过高)时，先对上述组件进行降温/预热、补水及泄压处理，当水循环温度达到50-53℃时，产氢效率最高，循环水泵提前开启，对循环水进行过滤，提高水质，从而达到保护电解槽、高效产氢的目的，使PEM电解制氢装置更安全、高效地制氢。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明提供PEM电解制氢装置的自检运行控制系统一实施例的流程图；
图2是本发明提供PEM电解制氢装置的自检运行控制系统一实施例的控制流程图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
如图1-图2所示，在本发明的PEM电解制氢装置的自检运行控制系统的第一实施例中，PEM电解制氢装置的自检运行控制系统包括如下步骤：
S101、在输水管路内配置水温传感器，通过水温传感器检测输水管路内水循环的温度值，并将该温度值反馈至主控系统，当循环水的所述温度值高于或低于主控系统的水温预设值时，控制系统根据比较的结果禁止启动制氢装置；
其中，水温预设值的范围设置为低于5℃或高于60℃。
S102、在水箱内配置液位传感器，通过液位传感器检测检测水箱的水液位状态(或液位值)，并将该水液位状态(或液位值)反馈至主控系统，当水箱的液位(或液位值)低于液位预设值(如低于30％)时，控制系统控制开启补水阀进行补水；
S103、在工艺/装配室内(对应配置电解堆及管路的空间)配置至少一个氢气浓度检测器，通过氢气浓度检测器检测环境空气中(对应配置电解堆及管路的空间)氢浓度值，并将该氢浓度值反馈至主控系统，当氢浓度值高于氢浓度预设值(高于0.4％)时，控制系统禁止启动制氢装置；
S104、在输氢管路内配置多个压力传感器，通过压力传感器检测氢气系统的压力值，并将该压力值反馈至主控系统，当压力值高于压力预设值(如3.2mpa)时，控制系统控制禁止启动制氢装置，并进行泄压控制，使得输氢管路内的压力保持在预设的范围内。
使用本技术方案，在PEM电解制氢装置开机时，先对系统的进行水循环温度、设备水箱水液位、环境空气中氢浓度及设备氢气系统压力进行自检，当系统内组件的参数未能达到运行条件(如水箱水温过高/过低、缺水、氢浓度过高及压力过高)时，先对上述组件进行降温/预热、补水及泄压处理，当水循环温度达到50-53℃时，产氢效率最高，循环水泵提前开启，对循环水进行过滤，提高水质，从而达到保护电解槽、高效产氢的目的，使PEM电解制氢装置更安全、高效地制氢。
在一些实施方式中，在所述步骤S102中，当水箱水液位补充液位计的30％后，开启循环水泵，延时15s-20s后，待水泵完全启动，通过检测进水压力值判断是否有水流量。
在一些实施方式中，在所述步骤S102中，检测循环水的电导率数据，当所述循环水的电导率数据高于电导率预设值时，控制系统运行10min-15min后，所述循环水的电导率数据还高于1.5us/cm时，控制系统对应输出更换循环水过滤器的提示。
在一些实施方式中，在所述步骤S102中，水箱水液位补充液位计的30％后，水箱温度低于48℃开启加热器，当高于或等于48℃关闭所述加热器。
在一些实施方式中，在所述步骤S102中，当水循环温度≧50℃时，开启用于水循环温度调节的散热器上的冷却风扇；
当水循环温度≦48℃时，关闭冷却风扇。
具体而言，当PEM电解制氢装置自检通过后，操作人员可点击“待机启动”按钮；
当水箱水液位补充液位计的30％后，控制系统控制循环水泵开启，延时15s-20s后，待水泵完全启动，通过检测进水的压力(压力0.15-0.2bar)来判断是否有水流量，检测循环水电导率数据(是否低于1.2-1.5us/cm)，运行10min-15min后还高于1.5us/cm，提示更换循环水过滤器；
水箱水液位补充液位计的30％后，水箱温度低于48℃开启加热器，高于或等于48℃关闭加热器；
水循环冷却风扇(或通过冷却水对循环水进行冷却)，水循环温度≧50℃开启，≦48℃关闭。
以上完成后，PEM电解制氢装置水循环准备就绪(即，自检运行控制系统完成自检及待机运行准备)，设备使用者可以直接在待机状态下，进行下一步加载电解电流制氢，采用上述方案，可有效缩短生产等待周期、提高生产效率，使PEM电解制氢装置高效快速地达到制氢系统额定的制氢速率。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。
Claims (6)
1.一种PEM电解制氢装置的自检运行控制系统，其特征在于，包括如下步骤：
S101、检测管路内水循环的温度值，当循环水的所述温度值高于或低于水温预设值时，控制系统禁止启动制氢装置；
S102、检测水箱的水液位状态，当水箱的液位低于液位预设值时，所述控制系统控制开启补水阀进行补水；
S103、检测环境空气中氢浓度值，当所述氢浓度值高于氢浓度预设值时，控制系统禁止启动制氢装置；
S104、检测氢气系统的压力值，当所述压力值高于压力预设值时，所述控制系统控制禁止启动制氢装置，并进行泄压控制。
2.根据权利要求1所述的PEM电解制氢装置的自检运行控制系统，其特征在于，
在所述步骤S101中，所述水温预设值的范围设置为低于5℃或高于60℃。
3.根据权利要求1所述的PEM电解制氢装置的自检运行控制系统，其特征在于，
在所述步骤S102中，当水箱水液位补充液位计的30％后，开启循环水泵，延时15s后，待水泵完全启动，通过检测进水压力值判断是否有水流量。
4.根据权利要求3所述的PEM电解制氢装置的自检运行控制系统，其特征在于，
在所述步骤S102中，检测循环水的电导率数据，当所述循环水的电导率数据高于电导率预设值时，控制系统运行10min-15min后，所述循环水的电导率数据高于1.5us/cm时，输出更换循环水过滤器的提示。
5.根据权利要求3所述的PEM电解制氢装置的自检运行控制系统，其特征在于，
在所述步骤S102中，水箱水液位补充液位计的30％后，水箱温度低于48℃开启加热器，当高于或等于48℃关闭所述加热器。
6.根据权利要求3所述的PEM电解制氢装置的自检运行控制系统，其特征在于，
在所述步骤S102中，当水循环温度≧50℃时，开启用于水循环温度调节的散热器上的冷却风扇，
当水循环温度≦48℃时，关闭所述冷却风扇。
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