QDQ2-1A型自動(dòng)水電解制氫設(shè)備在南寧高空觀測(cè)業(yè)務(wù)中的應(yīng)用研究

楊騰慧，黎潔波，韋玉潔

(1.南寧市氣象局，廣西 南寧 530000；2.廣西壯族自治區(qū)氣象局，廣西 南寧 530000)

0 引言

目前，我國(guó)高空氣象觀測(cè)站均采用了中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司生產(chǎn)制造的QDQ2-1型水電解制氫設(shè)備，原制氫設(shè)備雖穩(wěn)定可靠，但自動(dòng)化程度低，須更新?lián)Q代以適應(yīng)目前發(fā)展現(xiàn)狀。

根據(jù)中國(guó)氣象局綜合觀測(cè)司2019年9月組織印發(fā)的《全自動(dòng)水電解制氫設(shè)備氣象業(yè)務(wù)使用技術(shù)要求》的規(guī)定，中國(guó)氣象局上海物資管理處經(jīng)過市場(chǎng)調(diào)研后，選擇了由中船重工第七一八研究所(以下簡(jiǎn)稱“七一八所”)生產(chǎn)的QDQ2-1A型自動(dòng)水電解制氫設(shè)備在南寧市氣象局開展業(yè)務(wù)化試驗(yàn)工作，為今后臺(tái)站配備該型制氫設(shè)備提供依據(jù)。

1 QDQ2-1A型自動(dòng)水電解制氫設(shè)備的需求與必要性

高空氣象觀測(cè)主要用于探測(cè)地面至30 000 m高空的溫度、氣壓、濕度、風(fēng)向、風(fēng)速等氣象要素，為天氣預(yù)報(bào)、氣候分析、科學(xué)研究和國(guó)際交換，提供及時(shí)、準(zhǔn)確的高空氣象資料。氣象部門又是一個(gè)需要高度集中、不能間斷的連續(xù)工作的部門。南寧市氣象局每天須進(jìn)行3次高空探測(cè)，水電解制氫設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行是保證高空氣象觀測(cè)站探空業(yè)務(wù)正常運(yùn)行的必要條件，其性能穩(wěn)定、氫氣純度高，便于操作和維護(hù)，是高空氣象觀測(cè)業(yè)務(wù)正常開展的重要保障。

目前，南寧市氣象局配備的是產(chǎn)氫量為2 m3/h的QDQ2-1型水電解制氫裝置，每天需要安排專人負(fù)責(zé)連續(xù)制氫7～8 h才可滿足日常高空氣象觀測(cè)需求。如使用QDQ2-1A型自動(dòng)水電解制氫設(shè)備則能有效減輕制氫人員的工作強(qiáng)度，極大提高了高空觀測(cè)業(yè)務(wù)的效率。

2 QDQ2-1A型自動(dòng)水電解制氫設(shè)備的試驗(yàn)情況

南寧市氣象局于2020年1月1日-3月31日對(duì)QDQ2-1A型自動(dòng)水電解制氫設(shè)備開展了為期3個(gè)月的業(yè)務(wù)化試驗(yàn)工作。試驗(yàn)期間，南寧市氣象局成立了試驗(yàn)小組，設(shè)備嚴(yán)格按照《QDQ2-1A型自動(dòng)水電解制氫設(shè)備使用維護(hù)說明書》中的操作規(guī)程進(jìn)行操作，并由專人負(fù)責(zé)，嚴(yán)格落實(shí)責(zé)任制度，確保了試驗(yàn)的正常進(jìn)行。

整個(gè)試驗(yàn)過程進(jìn)行順利，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)正常，未發(fā)生重大故障；各連接處密封情況良好，無漏氫漏液現(xiàn)象。根據(jù)試驗(yàn)要求，南寧市氣象局每天開機(jī)制氫2次，產(chǎn)生的氫氣用于每天探空氣球的施放，共累計(jì)試驗(yàn)180次，試驗(yàn)人員按要求將每次制氫情況填寫在記錄表內(nèi)。對(duì)于試驗(yàn)中遇到的自動(dòng)加水(控制)設(shè)備的技術(shù)問題，生產(chǎn)企業(yè)也能按要求做到及時(shí)響應(yīng)，解決問題。

3 QDQ2-1A型自動(dòng)水電解制氫設(shè)備的試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

通過對(duì)數(shù)據(jù)記錄表的分析得出：在180次試驗(yàn)中，氫氣產(chǎn)量均達(dá)到了2 m3/h的指標(biāo)要求；氫氣純度均達(dá)到了99.7%的指標(biāo)要求(見表1)。

表1 QDQ2-1A型自動(dòng)水電解制氫設(shè)備的試驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表

4 QDQ2-1A型自動(dòng)水電解制氫設(shè)備解決舊型設(shè)備存在的問題

經(jīng)過3個(gè)月的業(yè)務(wù)化試驗(yàn)工作，QDQ2-1A型自動(dòng)水電解制氫設(shè)備解決了QDQ2-1型水電解制氫設(shè)備存在的以下問題。

1)氫氧液面差較大，經(jīng)常需要重新關(guān)機(jī)幾次才能正常制氫。

2)產(chǎn)氫速度明顯下降，由于設(shè)備老化，制氫機(jī)的產(chǎn)氫量已達(dá)不到設(shè)計(jì)要求的產(chǎn)氫量(2 m3/h)，增加了制氫人員的工作量。

3)南寧市氣象局每天有3次高空氣象觀測(cè)任務(wù)，制氫設(shè)備須長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，已經(jīng)不堪重負(fù)，遇到加密觀測(cè)任務(wù)則需更長(zhǎng)時(shí)間制氫的產(chǎn)氫量才能滿足需求。

4)由于制氫機(jī)產(chǎn)氫量少，在加密觀測(cè)期間，制氫員晝夜不間斷連續(xù)制氫氣來滿足業(yè)務(wù)需要，制氫機(jī)連續(xù)運(yùn)行，安全生產(chǎn)存在隱患。

5 QDQ2-1A型自動(dòng)水電解制氫設(shè)備試用的問題與解決辦法

QDQ2-1A型自動(dòng)水電解制氫設(shè)備在南寧市氣象局試用的時(shí)候，出現(xiàn)了自動(dòng)加水(控制)設(shè)備故障，該故障會(huì)導(dǎo)致水箱存水滿后溢出到地面，造成QDQ2-1A型自動(dòng)水電解制氫設(shè)備內(nèi)部不能保持干燥；如遇強(qiáng)雷雨天氣，存在感應(yīng)電流順著地面水進(jìn)入水電解制氫設(shè)備的風(fēng)險(xiǎn)。該故障的原因?yàn)椤捌咭话怂彼鋬?nèi)探頭感應(yīng)器存放設(shè)計(jì)不合理，經(jīng)“七一八所”技術(shù)人員調(diào)整水箱內(nèi)探頭感應(yīng)器位置后問題得到解決。

6 結(jié)語(yǔ)

通過對(duì)QDQ2-1A型自動(dòng)水電解制氫設(shè)備的試用可看出，QDQ2-1A型自動(dòng)水電解制氫設(shè)備實(shí)現(xiàn)了高空氣象觀測(cè)站水電解制氫業(yè)務(wù)的自動(dòng)化正常運(yùn)行，消除南寧市氣象局原水電解制氫系統(tǒng)的安全隱患，提高了設(shè)備的性能，完全滿足南寧市氣象局探空業(yè)務(wù)使用的各項(xiàng)要求，為探空業(yè)務(wù)制氫、用氫、探空加密觀測(cè)等工作提供強(qiáng)有力的保證。