提高制氫系統(tǒng)穩(wěn)定運行的幾點措施

李思頌，高 騫

（陜西北元化工集團股份有限公司化工分公司，陜西 榆林719319）

1 制氫整流柜遠控/本控控制回路改造

陜西北元化工集團股份有限公司共有由天津大陸制氫提供的3臺型號為FDQ-400/2.5-Ⅳ的制氫系統(tǒng)，當(dāng)設(shè)備初始啟動時，為了避免由于液位較低導(dǎo)致控制系統(tǒng)自動啟動加水泵給系統(tǒng)加水，設(shè)置了加水啟動壓力。當(dāng)設(shè)備啟動后，隨著水電解的進行，使系統(tǒng)產(chǎn)氣量增加，氫、氧液位會逐漸上升，最后達到一個穩(wěn)定的液位。如果在設(shè)備啟動時就開始給系統(tǒng)加水，就有可能造成氫、氧液位隨著產(chǎn)氣量的增加而有可能上升至聯(lián)鎖值，發(fā)生聯(lián)鎖反應(yīng)，切斷整流柜電源，使設(shè)備無法正常運行。當(dāng)出現(xiàn)開車時氫、氧液位比較高的情況時，可手動操作整流柜使之輸出較小的電解電流，設(shè)備在此電流下運行一段時間后，系統(tǒng)內(nèi)的水被消耗一部分，使氫、氧液位降低至正常值，此時可加大電流，使設(shè)備繼續(xù)運行。所以在開車時先將轉(zhuǎn)換開關(guān)打至本控+穩(wěn)壓運行，當(dāng)槽溫達到一定值時將轉(zhuǎn)化開關(guān)打至遠控+穩(wěn)流的運行模式。在遠控運行時整流柜上的本控也能操作，遠控位置沒有有效隔離本控，可能產(chǎn)生誤操作損壞轉(zhuǎn)換開關(guān)導(dǎo)致整流柜停車。原設(shè)計原理圖見圖1。

改造原理是將遠控繼電器的一個常閉觸點串聯(lián)在本控回路中，這樣在遠控運行時，常閉觸點斷開，本控回路失電就避免了本控和遠控同時可以操作的局面，防止人員的誤操作，改造原理圖見圖2。

2 在遠控運行時增加遠控+穩(wěn)流調(diào)節(jié)

設(shè)備在正常運行時需要整流柜提供一個穩(wěn)定的直流電流，并且這個直流電流可按要求在線修改，所以將轉(zhuǎn)換開關(guān)打至遠控位置，需要穩(wěn)定的電流就需要切換至穩(wěn)流，由于操作按鈕在現(xiàn)場整流柜上，在后臺電腦上無穩(wěn)流及穩(wěn)壓的指示，崗位人員經(jīng)常在開車時出現(xiàn)遠控操作在穩(wěn)壓的情況。這就使得整流柜直流電流上下波動2000 A 左右，給系統(tǒng)帶來了不安全因素。為了避免這一現(xiàn)象，在穩(wěn)壓回路中增加遠控的常閉觸點，見圖3。當(dāng)在遠控位置時穩(wěn)壓回路斷開；會出現(xiàn)兩種情況：（1）當(dāng)旋轉(zhuǎn)開關(guān)在穩(wěn)壓位置時遠控提電流無反應(yīng)。（2）當(dāng)旋轉(zhuǎn)開關(guān)在穩(wěn)流的位置時可以調(diào)節(jié)電流。這樣就可以實現(xiàn)在遠控時對穩(wěn)流的配對，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

圖1 原設(shè)計原理圖

圖2 改造原理圖（a）

3 直流電流波動的治理

該公司的制氫系統(tǒng)為天津大陸制氫提供的3臺型號為FDQ-400/2.5-Ⅳ的制氫系統(tǒng)，在應(yīng)用中經(jīng)常會出現(xiàn)電流波動的情況，電流波動2 kA 左右。低壓側(cè)電流波動的同時，低壓側(cè)電壓及高壓側(cè)電流及工藝指標全部都在變化，說明直流電流波動是真實存在，不是通訊及其他問題。在檢查整流柜電流波動時發(fā)現(xiàn)整流柜的振動較大，安裝在整流柜內(nèi)移相板及遠控板也隨著振動。在調(diào)節(jié)板上有6 個小旋鈕，其作用為：W—誤差放大器增益調(diào)節(jié)（順時針調(diào)節(jié)提高增益，逆時針減?。?，作用為提高增益，設(shè)備的穩(wěn)壓或穩(wěn)流精度提高?？膳c電壓或電流反饋配合調(diào)節(jié)，但是如增益過高或反饋過深易使系統(tǒng)振蕩（現(xiàn)象為輸出直流電抖動）。W1—電壓反饋量調(diào)節(jié)（順時針調(diào)節(jié)增加反饋，逆時針減小）；作用為增加反饋量設(shè)備的穩(wěn)壓精度提高；W2—限壓值調(diào)節(jié) （順時針調(diào)節(jié)限壓整定值低，反之則高）；W3—電流反饋量調(diào)節(jié)（順時針調(diào)節(jié)增加反饋，逆時針減?。蛔饔脼樵黾臃答伭吭O(shè)備的穩(wěn)流精度提高；W4—過流保護值調(diào)節(jié) （順時針調(diào)節(jié)過流整定值低，反之則高）；W5—限流值調(diào)節(jié)（順時針調(diào)節(jié)限流整定值低，反之則高）；作用為設(shè)備工作在穩(wěn)壓狀態(tài)時，如需限定輸出電流值（往往用于防止設(shè)備起始沖擊電流而造成過流保護動作，使設(shè)備無法起動的場合），則可適當(dāng)整定，如無此需要應(yīng)將其逆時針旋至最小。在移相板上有4 個旋鈕，其作用：ω3為A 相移相調(diào)節(jié)，ω2為B 相移相調(diào)節(jié)，ω1為C 相移相調(diào)節(jié)。通常，用示波器觀察設(shè)備的直流輸出波形，應(yīng)調(diào)節(jié)該3 個元件使波形對稱（或稱波頭調(diào)齊）。ω4為總偏移調(diào)節(jié)，其作用為順時針調(diào)節(jié)使三相移相同時增大，反之則同時減小，在本控調(diào)節(jié)時用的是滑動變阻器。在制氫系統(tǒng)正常運行時整流柜振動導(dǎo)致柜內(nèi)的各調(diào)節(jié)旋鈕隨振動變化，隨著各參數(shù)的變化，一段時間后柜內(nèi)移相板及調(diào)節(jié)板等就會損壞，導(dǎo)致直流電流波動較大，影響系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。為了解決這一問題，將整流柜內(nèi)的控制箱移至整流柜外，安裝在墻壁上與整流柜分離，這樣就不會出現(xiàn)由于振動導(dǎo)致的調(diào)節(jié)旋鈕偏移導(dǎo)致電流波動的情況，為系統(tǒng)的穩(wěn)定帶來了保障。

圖3 改造原理圖