氢气纯化装置控制系统课件.ppt

纯化、干燥装置控制原理纯化、干燥装置控制原理及故障处理及故障处理E_mailE_mail：第一章第一章 概述概述 一、装置简介一、装置简介 氢气纯化干燥装置是净化氢气的设备氢气纯化干燥装置是净化氢气的设备, ,能将氢气中能将氢气中的氧气和水份去除掉的氧气和水份去除掉, , 满足对氢气含氧量和含湿量有满足对氢气含氧量和含湿量有一定要求的用户氢气纯化设备框架内安装有脱氧器、一定要求的用户氢气纯化设备框架内安装有脱氧器、干燥器、气水分离器、过滤器、冷却器、集水器等容干燥器、气水分离器、过滤器、冷却器、集水器等容器、阀门器、阀门, , 以及检测控制仪表如用户对氢气含氧量以及检测控制仪表如用户对氢气含氧量无过高要求，可仅订购干燥装置无过高要求，可仅订购干燥装置 二、干燥部分的分类二、干燥部分的分类 依据干燥塔的数量可分为：依据干燥塔的数量可分为： 两塔流程（主要应用于对氢气露点要求不高的用两塔流程（主要应用于对氢气露点要求不高的用户）户） 三塔流程（氢气露点三塔流程（氢气露点 -60 -60 ）脱氧器的结构脱氧器的结构内内 筒筒：电加热元件：电加热元件外外 筒筒：脱氧催化剂、：脱氧催化剂、 2 2个铂个铂电阻测温元件电阻测温元件保温层保温层催化脱氧 脱氧催化剂可催化氢气与脱氧催化剂可催化氢气与氧气发生化合反应生成水，以氧气发生化合反应生成水，以达到脱氧的目的。

达到脱氧的目的 原料氢气从原料氢气从a a口进入，经口进入，经电加热元件加热后进入催化剂电加热元件加热后进入催化剂床层，氢气和氧气在催化剂的床层，氢气和氧气在催化剂的作用下发生化合反应生成水，作用下发生化合反应生成水，水以气态的形式随氢气从水以气态的形式随氢气从b b口口流出脱氧器流出脱氧器a ab b脱氧器脱氧器脱氧器再生温度控制脱氧器再生温度控制 在催化剂床层的上部和下在催化剂床层的上部和下部各装有一个铂电阻分别用部各装有一个铂电阻分别用来检测催化剂床层上部和下部来检测催化剂床层上部和下部的温度 下部铂电阻检测温度达到设下部铂电阻检测温度达到设定温度时，会定温度时，会暂停暂停暂停暂停电加热元件，电加热元件，待温度低于设定温度后，会再待温度低于设定温度后，会再次启动电加热元件次启动电加热元件 上部铂电阻检测温度达到上部铂电阻检测温度达到设定温度（联锁）时，会设定温度（联锁）时，会停止停止停止停止电加热元件，再次启动电加热电加热元件，再次启动电加热元件则需要操作人员的手动操元件则需要操作人员的手动操作a ab b脱氧器脱氧器干燥器的结构干燥器的结构内内 筒筒：电加热元件：电加热元件外外 筒筒：分子筛、：分子筛、2 2个铂电阻测温元个铂电阻测温元件件保温层保温层干燥过程干燥过程 利用吸附剂在常温（或低温）利用吸附剂在常温（或低温）下吸附气体中的水分，当吸附剂下吸附气体中的水分，当吸附剂吸附的水分接近饱和时，采用升吸附的水分接近饱和时，采用升高温度的方法使水分从吸附剂中高温度的方法使水分从吸附剂中解吸出来（再生）。

从而达到循解吸出来（再生）从而达到循环工作的目的环工作的目的 需要被干燥的气体从需要被干燥的气体从b b口进口进入干燥器，流经吸附剂床层，气入干燥器，流经吸附剂床层，气体中的水分被吸附剂吸附，干燥体中的水分被吸附剂吸附，干燥后的气体从后的气体从a a口流出干燥器干口流出干燥器干燥过程电加热元件不工作燥过程电加热元件不工作 再生过程气体流向相反，加再生过程气体流向相反，加热器工作热器工作a ab b干燥器干燥器a ab b吸附剂的再生吸附剂的再生 当吸附剂吸附饱和时，当吸附剂吸附饱和时，需要进行再生处理，再生气流需要进行再生处理，再生气流从从a a口进入干燥器，经电加热口进入干燥器，经电加热元件加温后流经吸附剂床层，元件加温后流经吸附剂床层，吸附剂被加热后逐渐升温再吸附剂被加热后逐渐升温再生时，下部铂电阻（温控）用生时，下部铂电阻（温控）用来控制再生气体温度，当检测来控制再生气体温度，当检测值超过设定值时，暂停电加热值超过设定值时，暂停电加热元件，避免再生气流超温当元件，避免再生气流超温当检测值低于设定值后，再次启检测值低于设定值后，再次启动电加热元件动电加热元件 当上部铂电阻（联锁）的当上部铂电阻（联锁）的检测值达到设定值后，则停止检测值达到设定值后，则停止加热，吸附剂的再生结束。

加热，吸附剂的再生结束干燥器干燥器第二章第二章 纯化装置流程简介纯化装置流程简介氢气纯化装置采用催化脱氧、吸附干燥的方法提纯氢气纯化装置采用催化脱氧、吸附干燥的方法提纯氢气装置根据干燥器的数量可分为两塔流程和三塔流氢气装置根据干燥器的数量可分为两塔流程和三塔流程两塔流程采用原料氢气作为再生气，三塔流程是目程两塔流程采用原料氢气作为再生气，三塔流程是目前应用最多的一种流程，由于采用了三台干燥器，使用前应用最多的一种流程，由于采用了三台干燥器，使用产品氢气作为再生气，再生效果好，产品氢气的露点可产品氢气作为再生气，再生效果好，产品氢气的露点可达到达到-70-70以下两塔流程两塔流程干燥部分的工作状态分为四种：干燥部分的工作状态分为四种：A A再生再生B B工作、工作、B B工作、工作、 B B再生再生A A工作、工作、A A工作整个干燥部分的工作状态按一定周期循环往复执行，其整个干燥部分的工作状态按一定周期循环往复执行，其工作周期为工作周期为48h48h，其中：，其中：A A再生再生B B工作及工作及B B工作的时间为工作的时间为24h24h，A A工作工作B B再生及再生及A A工作的时间为工作的时间为24h24h。

n nA A再生再生B B工作工作两塔流程两塔流程n nB B工作工作两塔流程两塔流程n nB B再生再生A A工作工作两塔流程两塔流程n nA A工作工作两塔流程两塔流程三塔流程三塔流程n n该装置采用产品氢气对吸附饱和的干燥器进行再生该装置采用产品氢气对吸附饱和的干燥器进行再生三台干燥器交替工作、再生、吸附，以实现整套装置三台干燥器交替工作、再生、吸附，以实现整套装置工作的连续性工作的连续性n n一个切换周期中，干燥器共经历一个切换周期中，干燥器共经历3 3个状态：个状态：Z1Z1状态：状态：A A工作工作B B再生再生C C吸附；吸附；Z2Z2状态：状态： B B工作工作C C再生再生A A吸附；吸附；Z3Z3状态：状态：C C工作工作A A再生再生B B吸附n n整个干燥部分的工作状态按一定周期循环往复执行，整个干燥部分的工作状态按一定周期循环往复执行，其工作周期一般为其工作周期一般为24h24h，即每个状态各为，即每个状态各为8h8hn n 三塔流程三塔流程 Z1Z1Z1Z1状态：状态：状态：状态：A A A A工作工作工作工作B B B B再生再生再生再生C C C C吸附吸附吸附吸附n n 三塔流程三塔流程 Z2Z2Z2Z2状态：状态：状态：状态：B B B B工作工作工作工作C C C C再生再生再生再生A A A A吸附吸附吸附吸附n n 三塔流程三塔流程 Z3Z3Z3Z3状态：状态：状态：状态：C C C C工作工作工作工作A A A A再生再生再生再生B B B B吸附吸附吸附吸附第三章第三章 纯化装置控制系统纯化装置控制系统n n温度调节系统温度调节系统n n压力调节系统压力调节系统n n纯化状态控制和排水控制纯化状态控制和排水控制纯化装置简易流程纯化装置简易流程PLC控制纯化设备再生温度调节系统控制纯化设备再生温度调节系统三塔流程控制温度参参 数数温度范围常用设定值脱氧上部温度(联锁)180220180脱氧下部温度(温控)120160130干燥上部温度(联锁)170230180干燥下部温度(温控)220280240CNDQ-510两塔流程控制温度参参 数数温度范围常用设定值脱氧上部温度(联锁)120160120脱氧下部温度(温控)8015085干燥上部温度(联锁)170250180干燥下部温度(温控)210280220n n一、自力式稳压阀（阀前稳压）一、自力式稳压阀（阀前稳压）n n适用于气流量较稳定的工艺流程，目前使用居多。

适用于气流量较稳定的工艺流程，目前使用居多n n二、压力变送器二、压力变送器+ +气动薄膜调节阀气动薄膜调节阀n n以上两种方式均有使用以上两种方式均有使用n n无具体压力控制，利用后续氢气储罐压力缓冲控制，无具体压力控制，利用后续氢气储罐压力缓冲控制，多适用于电厂多适用于电厂PLC控制纯化设备压力调节系统控制纯化设备压力调节系统n n一、纯化装置的状态控制通过气动三通球阀的转向来一、纯化装置的状态控制通过气动三通球阀的转向来实现n n二、纯化装置的排水通过控制气水分离器下部的气动二、纯化装置的排水通过控制气水分离器下部的气动直通球阀的开关来实现直通球阀的开关来实现n n三、三、PLCPLC通过电磁阀将电信号转变成压缩空气的有无通过电磁阀将电信号转变成压缩空气的有无来驱动气动球阀的转向，从而控制工艺流程方向和通来驱动气动球阀的转向，从而控制工艺流程方向和通断来实现状态切换控制和排水控制断来实现状态切换控制和排水控制n n四、四、PLCPLC状态的切换和排水顺序由程序内部的定时器状态的切换和排水顺序由程序内部的定时器来实现定时切换状态可实现保持功能来实现定时切换状态可实现保持功能PLC控制纯化设备状态和排水控制纯化设备状态和排水PLC控制纯化设备状态和排水控制纯化设备状态和排水常见故障及排除方法常见故障及排除方法序号序号故障现象故障现象原因原因排除方法排除方法1 1产品氢气含氧产品氢气含氧量超标量超标 取样管道吹除不彻底或分析仪故障取样管道吹除不彻底或分析仪故障脱氧器工作温度低；脱氧器工作温度低；催化剂性能下降。

催化剂性能下降 彻底吹除取样管道或检修分析仪彻底吹除取样管道或检修分析仪提高脱氧器控制温度、联锁温度设定提高脱氧器控制温度、联锁温度设定值；值；更换催化剂更换催化剂 2 2产品氢气露点产品氢气露点达不到要求达不到要求 取样管道吹除不彻底或分析仪故障取样管道吹除不彻底或分析仪故障干燥剂再生不彻底；干燥剂再生不彻底；系统工作压力偏低或工作周期过长系统工作压力偏低或工作周期过长阀门开关不正常或者出现内漏；阀门开关不正常或者出现内漏；干燥剂性能降低干燥剂性能降低 彻底吹除取样管道或检修分析仪彻底吹除取样管道或检修分析仪提高干燥器控制温度、联锁温度设定提高干燥器控制温度、联锁温度设定值；调整再生气量或检查电加热元件是值；调整再生气量或检查电加热元件是否工作正常否工作正常检查系统压力检查系统压力, ,确保压力控制正常；缩短确保压力控制正常；缩短工作周期工作周期检查、维修或更换阀门；检查、维修或更换阀门；更换新的干燥剂更换新的干燥剂 3 3加热温度达不加热温度达不到要求到要求测温元件或控制元件失灵测温元件或控制元件失灵 再生气量不合适再生气量不合适电加热元件损坏；电加热元件损坏；检查、维修或更换测温元件、控制元检查、维修或更换测温元件、控制元件。

件 调整再生气量调整再生气量更换新的电加热元件；更换新的电加热元件；第四章第四章 纯化装置常用分析仪器纯化装置常用分析仪器n n一、微量氧分析仪n n二、露点仪EC-91 EC-91 氧分析仪氧分析仪n n英国英国SYSTECHSYSTECH公司生产公司生产n n检测器为电化学式（燃料电检测器为电化学式（燃料电池）池）n n防爆等级：防爆等级：EEx iaIICT4EEx iaIICT4n n接线方式：四线制接线方式：四线制 EC-91EC-91变送器外形及端子示意变送器外形及端子示意专用钥匙测量范围选择开关零点量程调节电位器 选择开关及对应测量范围如下：选择开关及对应测量范围如下：1 1档：档：0-100%0-100%2 2档：档：0-20% 0-20% 3 3档：档：0-2%0-2%4 4档：档：0-2000ppm 0。