水电解制氢自动充氮控制系统及自动充氮控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种水电解制氢自动充氮控制系统及自动充氮控制方法，其中水电解制氢自动充氮控制系统包括：充氮管路组，包括主管路和并联接入主管路的排空管路、用于向氢侧气液处理器中充氮的第一管路、和用于向氧侧气液处理器中充氮的第二管路，主管路的输入段中设置有气动球阀，排空管路中设置有排空电磁阀，第一管路中设置有第一电磁阀，第二管路中设置有第二电磁阀；控制柜，分别与气动球阀、排空电磁阀、第一电磁阀和第二电磁阀电连接；其中，控制柜能根据接收到的信号分别控制气动球阀、排空电磁阀、第一电磁阀和第二电磁阀的工作状态以分别实现向主管路、第一管路和第二管路充氮，和利用排空管路进行氮气排空的功能。和利用排空管路进行氮气排空的功能。和利用排空管路进行氮气排空的功能。

【技术实现步骤摘要】
水电解制氢自动充氮控制系统及自动充氮控制方法


[0001]本专利技术涉及水电解制氢
，尤其涉及一种水电解制氢自动充氮控制系统及自动充氮控制方法。

技术介绍

[0002]相比于光解水、热化学制氢等行业，水电解制氢技术成熟、无污染，且氢气纯度较高，所含杂质较少，设备操作简单。该技术适用于化工、冶金、电子、航天等行业。国内大多数制氢厂家采用电解槽作为水电解的核心部件，所产生的氢气、氧气分别进入氢氧气液处理器进行分离等。为保证人身以及制氢设备本身安全、国内多数厂家采用氮气对整个控制系统进行开机前多次置换，充氮至压力5公斤，通过氢、氧侧手动放空阀进行氮气排空至压力2公斤，为保证在整个置换过程中氢、氧分离器液位保持平衡，需至少2人进行配合，操作具有一定的专业性、复杂性，极易误操作，轻则造成氢氧液位偏差较大，无法正常开机，重则会造成设备氢侧或氧侧管路喷碱，对设备核心元件造成一定的损坏，不仅产生较大的经济损失，严重时还会造成人员伤亡，埋下很大的安全隐患。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种水电解制氢自动充氮控制系统及自动充氮控制方法，用以解决现有设备单人操作性难、且易因误操作造成设备损坏、人员伤亡等难题。
[0004]本专利技术的上述目的可采用下列技术方案来实现：
[0005]本专利技术提供了一种水电解制氢自动充氮控制系统，包括：充氮管路组，包括主管路和并联接入所述主管路的排空管路、用于向氢侧气液处理器中充氮的第一管路、和用于向氧侧气液处理器中充氮的第二管路，所述主管路的输入段中设置有气动球阀，所述排空管路中设置有排空电磁阀，所述第一管路中设置有第一电磁阀，所述第二管路中设置有第二电磁阀；控制柜，分别与所述气动球阀、所述排空电磁阀、所述第一电磁阀和所述第二电磁阀电连接；其中，所述控制柜能根据接收到的信号分别控制所述气动球阀、所述排空电磁阀、所述第一电磁阀和所述第二电磁阀的工作状态以分别实现向所述主管路、所述第一管路和所述第二管路充氮，和利用所述排空管路进行氮气排空的功能。
[0006]本专利技术还提供了一种自动充氮控制方法，用于水电解制氢，利用前述的水电解制氢自动充氮控制系统执行如下步骤：基于所述控制柜接收到目标信号，所述控制柜控制所述气动球阀切换至打开状态以向所述主管路中充氮；经过预设时间后，所述控制柜控制所述第一电磁阀切换至打开状态以向所述氢侧气液处理器中充氮并观察所述氢侧气液处理器和所述氧侧气液处理器之间的氢氧液位差；基于所述氢氧液位差满足第一预设条件，所述控制柜控制所述第二电磁阀切换至打开状态以使所述氢氧液位差满足第二预设条件；持续检测所述自动充氮控制系统中的压力状态；基于所述压力状态满足第三预设条件，所述控制柜控制所述氢侧气液处理器和所述氧侧气液处理器中的放空球阀打开以将氮气排出，基于所述压力状态满足第四预设条件，所述控制柜控制所述氢侧气液处理器和所述氧侧气
液处理器中的放空球阀关闭以形成一个充氮进程；按照预设循环次数循环执行所述充氮进程以完成自动充氮。
[0007]优选的，其中，在初始状态下，所述气动球阀、所述排空电磁阀、所述第一电磁阀和所述第二电磁阀均为关闭状态。
[0008]优选的，其中，所述预设时间不少于5秒。
[0009]优选的，其中，所述氢氧液位差满足第一预设条件为所述氢氧液位差不低于5毫米。
[0010]优选的，其中，所述氢氧液位差满足第二预设条件为所述氢氧液位差低于5毫米。
[0011]优选的，其中，所述压力状态包括压力值和所述压力值的持续时长。
[0012]优选的，其中，所述压力状态满足第三预设条件为所述压力值为5公斤，且所述压力值的持续时长不少于5秒。
[0013]优选的，其中，所述压力状态满足第四预设条件为所述压力值为2公斤，且所述压力值的持续时长不少于5秒。
[0014]优选的，其中，所述预设循环次数不少于3次。
[0015]本专利技术至少具有以下特点及优点：
[0016]本专利技术能使充氮全自动运行，从而避免了充氮过程中因操作不当而造成的设备管路喷碱对设备核心元件以及操作人员本身的伤害隐患，进而提高了充氮过程的安全性；此外，本专利技术具有的充氮置换安全、彻底等性能进一步提高了制氢设备在后期运行过程中的安全系数。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0018]图1为本专利技术水电解制氢自动充氮控制方法的结构框图；
[0019]图2为本专利技术自动充氮示意图。
[0020]附图标记与说明：
[0021]1、主管路；2、排空管路；3、第一管路；4、第二管路；11、气动球阀；21、排空电磁阀；31、第一电磁阀；41、第二电磁阀；5、氢侧气液处理器；6、氧侧气液处理器。
具体实施方式
[0022]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下文所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0023]实施方式一
[0024]本专利技术提供了一种水电解制氢自动充氮控制系统，请参见图1，包括充氮管路组和控制柜。
[0025]具体的，充氮管路组包括主管路1和并联接入主管路1的排空管路2、用于向氢侧气液处理器5中充氮的第一管路3、和用于向氧侧气液处理器6中充氮的第二管路4，主管路1的输入段中设置有气动球阀11，排空管路2中设置有排空电磁阀21，第一管路3中设置有第一电磁阀31，第二管路4中设置有第二电磁阀41；控制柜(图中未示出)分别与气动球阀11、排空电磁阀21、第一电磁阀31和第二电磁阀41电连接；其中，控制柜能根据接收到的信号分别控制气动球阀11、排空电磁阀21、第一电磁阀31和第二电磁阀41的工作状态以分别实现向主管路1、第一管路3和第二管路4充氮，和利用排空管路2进行氮气排空的功能。
[0026]本专利技术能使充氮全自动运行，从而避免了充氮过程中因操作不当而造成的设备管路喷碱对设备核心元件以及操作人员本身的伤害隐患，进而提高了充氮过程的安全性；此外，本专利技术具有的充氮置换安全、彻底等性能进一步提高了制氢设备在后期运行过程中的安全系数。
[0027]实施方式二
[0028]本专利技术还提供了一种自动充氮控制方法，用于水电解制氢，请参见图2，利用实施方式一中的水电解制氢自动充氮控制系统执行如下步骤：
[0029]S1、基于控制柜接收到目标信号，控制柜控制气动球阀11切换至打开状态以向主管路1中充氮；
[0030]在初始状态下，气动球阀11、排空电磁阀21、第一电磁阀31和第二电磁阀41均为关闭状态。
[0031]S2、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水电解制氢自动充氮控制系统，其特征在于，包括：充氮管路组，包括主管路和并联接入所述主管路的排空管路、用于向氢侧气液处理器中充氮的第一管路、和用于向氧侧气液处理器中充氮的第二管路，所述主管路的输入段中设置有气动球阀，所述排空管路中设置有排空电磁阀，所述第一管路中设置有第一电磁阀，所述第二管路中设置有第二电磁阀；控制柜，分别与所述气动球阀、所述排空电磁阀、所述第一电磁阀和所述第二电磁阀电连接；其中，所述控制柜能根据接收到的信号分别控制所述气动球阀、所述排空电磁阀、所述第一电磁阀和所述第二电磁阀的工作状态以分别实现向所述主管路、所述第一管路和所述第二管路充氮，和利用所述排空管路进行氮气排空的功能。2.一种自动充氮控制方法，用于水电解制氢，其特征在于，利用权利要求1所述的水电解制氢自动充氮控制系统执行如下步骤：基于所述控制柜接收到目标信号，所述控制柜控制所述气动球阀切换至打开状态以向所述主管路中充氮；经过预设时间后，所述控制柜控制所述第一电磁阀切换至打开状态以向所述氢侧气液处理器中充氮并观察所述氢侧气液处理器和所述氧侧气液处理器之间的氢氧液位差；基于所述氢氧液位差满足第一预设条件，所述控制柜控制所述第二电磁阀切换至打开状态以使所述氢氧液位差满足第二预设条件；持续检测所述自动充氮控制系统中的压力状态；基于所述压力状态满足第三预设条件，所述控制柜控制所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨金彭，郜鑫，孙俊凯，龚剑，王文杰，郭少波，史铁，郝珍，王擎阳，孔卫江，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七一八研究所，
类型：发明
国别省市：