PID调节在水电解制氢系统中的应用

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基于PLC的水电解制氢装置温度控制

基于PLC的水电解制氢装置温度控制童金钟;石成江;褚义彬;孔庆伟【摘要】随着国家对新能源的开发和推广,氢气作为清洁能源和工业气体被广泛应用到各个生产领域.水电解制氢具有工艺简单、高效环保的特点,是工业制氢的常用方法.由于氢气生产环境易燃易爆的特点,要求制氢设备在生产中必须运行稳定、安全可靠.PLC作为自动化控制装置,具有功能齐全,稳定可靠,抗干扰性强等特点,被广泛应用于各个领域.课题选择PLC+上位机的方式,针对某厂的中压水电解制氢设备,设计了温度自动控制系统.介绍了中压水电解制氢装置的换热原理和温度控制流程,利用PLC的PID运算控制功能保证槽温维持在设定范围内,以满足制氢装置的工艺要求,并通过上位机进行实时监控.【期刊名称】《机械制造与自动化》【年(卷),期】2015(044)006【总页数】3页(P176-178)【关键词】制氢设备;温度控制;可编程控制器【作者】童金钟;石成江;褚义彬;孔庆伟【作者单位】辽宁石油化工大学机械工程学院,辽宁抚顺113001;辽宁石油化工大学机械工程学院,辽宁抚顺113001;辽宁石油化工大学机械工程学院,辽宁抚顺113001;抚顺市安全生产教育中心,辽宁抚顺113001【正文语种】中文【中图分类】TP273在多晶硅工业生产中常常需要高纯氢气作为还原剂，水电解产生的氢气不但纯度高而且高效无污染，因而在多晶硅企业中被广泛应用。

由于水电解制氢生产工艺对制氢设备的安全性要求很高，对设备的可靠性和自动化监控尤为重要。

PLC在工业自动控制中具有较强的可靠性、抗干扰性和数据通讯。

以PLC为核心的控制系统能够实现对制氢设备的运行自动化和远程监控，且满足生产工艺各项要求[1]。

1.1 水电解制氢工艺流程中压水电解制氢装置是在电解槽中通过直流电解约30%氢氧化钾溶液产生氢气和氧气，产生的氢气和氧气分别带着氢氧化钾溶液进入氢分离器和氧分离器，并通过重力作用，氢气和氧气分别与碱液分离并进入气水分离器，经过冷却分离碱液后通过调节阀控制分别输出，进入后续生产系统。

PID调节对制氢控制系统稳定性的影响

PID调节对制氢控制系统稳定性的影响摘要本文论述了《中压水电解制氢装置》调节系统稳定性主要取决于调节器的比例带、积分时间和微分时间参数设置的合理性。

关键词PID 调节制氢控制稳定性影响一、概述在工业生产过程中，经常用仪表实现自动控制和调节；用自动测量来解决对生产过程的“了解”；用自动联锁来保证生产的“安全”。

要排除干扰，消灭偏差，使生产正常地、稳定地进行，这就是自动调节系统。

在实际自动调节系统中，大量采用PID调节规律，即比例、积分、微分调节规律。

自动调节系统能在生产过程中自动连续地调节工艺参数，使系统保持在最佳情况，以保证生产在最好的条件下运行。

一个控制系统的质量取决于对象特性、控制方案、干扰的形式和大小以及控制器参数的整定等各种因素。

然而，一旦系统按所设计的方案安装就绪，对象特性与干扰位置等基本上都已固定下来，这时系统质量主要就取决于控制器参数的整定了。

合适的控制器参数会带来满意的控制效果，不合适的控制器参数会使系统质量变坏。

因此控制器参数整定合适与否，对控制质量具有重要的影响。

《中压水电解制氢装置》简介ZHDQ-32/10型《中压水电解制氢装置》是电厂30万千瓦发电机氢冷机组配套专用设备，该装置可为氢冷发电机提供高质量的氢冷源。

制氢装置主要由电解槽、框架Ⅰ、框架Ⅱ、干燥器框架、送水泵、蒸馏水箱、碱液箱、整流柜、电源柜、动力控制柜、工艺控制柜、干燥器控制柜、氢气排水水封、压缩空气贮罐、氢气贮罐等组成。

1．系统组成：《中压水电解制氢装置》主要由氢气系统、氧气系统、碱液循环系统、气体排空系统、补水系统、冷却系统、排污系统、贮供氢系统八个系统组成。

2．控制系统介绍：水电解制氢装置中，需要自动控制的参数主要有四个：氢、氧气压差；电解液液位；电解槽温度；氢（氧）压力等，目的是使电解槽在理想、稳定的工作状态下运行。

调节系统主要有槽压调节；差压调节；槽温调节；氢液位调节，它们的调节原理基本相同，均为闭环控制系统。

PID控制系统在废水处理中的应用

PID控制系统在废水处理中的应用PID控制系统是一种常用的自动控制系统，其在废水处理领域具有广泛的应用。

本文将从PID控制系统的基本原理、在废水处理中的应用案例以及优点与局限性等方面进行探讨。

一、PID控制系统的基本原理PID控制系统是由比例、积分和微分三个环节组成的调节器。

其基本原理是根据被控量与设定值之间的差异，通过改变输出控制量来使差异最小化。

具体而言，比例环节根据实际差异进行比例放大，积分环节根据差异的累积积分调整，微分环节根据差异的变化率进行微分调节。

二、PID控制系统在废水处理中的应用案例1. pH值调节在废水处理中，pH值的调节对于处理效果至关重要。

传统的手动调节方式不仅耗时费力，而且易受人为因素的影响。

而PID控制系统通过实时监测废水的pH值，并根据设定值进行自动调节，准确且高效地控制废水的酸碱度。

2. 溶解氧浓度调节溶解氧浓度是衡量废水处理过程中氧化还原反应进行程度的重要参数。

PID控制系统可以通过实时监测溶解氧浓度，并根据设定值自动控制氧气供应量，从而保证废水处理过程中氧化反应的高效进行。

3. 氨氮浓度控制氨氮是废水中常见的一种污染物，其浓度过高可能导致水体富营养化等问题。

PID控制系统可以通过实时监测废水中的氨氮浓度，并根据设定值自动调节氨氮的去除工艺，确保废水中氨氮的浓度控制在合理范围内。

三、PID控制系统的优点1. 稳定性强PID控制系统采用闭环控制方式，通过不断的反馈调节，可以使系统始终保持在稳定状态，提高废水处理的稳定性。

2. 自动化程度高PID控制系统可以根据设定值自动调节控制量，无需人工干预，大大提高了废水处理的自动化程度。

3. 可调节性好PID控制系统的比例、积分和微分参数可以根据实际情况进行调整，以适应废水处理过程中的不同要求。

四、PID控制系统的局限性1. 参数调整困难PID控制系统的参数调整需要凭借经验和实验，且在废水处理的实际应用中，不同的废水处理工艺往往需要不同的参数调整方式，因此存在一定的困难性。

PLC在水电解制氢设备中的应用的开题报告

PLC在水电解制氢设备中的应用的开题报告
1. 研究背景
氢气作为一种清洁能源，具有广泛应用前景。

目前，利用水电解制备氢气是一种较为成熟的技术。

水电解制氢设备的集成化、自动化、智能化是优化生产效率、提高
品质稳定性的重要手段。

PLC作为一个强大的控制系统，由于其可编程性和高可靠性，在水电解制氢设备中广泛应用。

2. 研究目的
本研究旨在探究PLC在水电解制氢设备中的应用，并深入分析其控制过程和优势，以期为水电解制氢设备的升级改造和生产优化提供有益的参考。

3. 研究内容
（1）PLC的介绍和基本原理
（2）水电解制氢的工艺流程及控制要点
（3）PLC在水电解制氢设备中的应用及其控制流程
（4）PLC控制系统与传统控制系统比较分析
（5）现有PLC控制系统的优化建议
4. 研究方法
（1）文献资料法：通过查阅相关文献了解PLC在水电解制氢设备中的应用和优势。

（2）案例分析法：选取具有代表性的水电解制氢设备案例，详细分析其PLC控
制系统的应用及优势。

（3）实验研究法：通过设计实验验证PLC在水电解制氢设备中的应用效果，并
比较不同控制系统的差异。

5. 预期成果
（1）深入了解PLC在水电解制氢设备中的应用，为水电解制氢设备的升级改造
提供技术支持。

（2）掌握PLC在水电解制氢设备中的控制过程，为制定优化控制策略提供科学
依据。

（3）总结PLC控制系统的优势和不足，提出优化建议。

电解水制氢负荷多尺度频率调节技术

电解水制氢负荷多尺度频率调节技术电解水制氢负荷多尺度频率调节技术引言随着可再生能源的快速发展，电解水制氢技术备受关注。

然而，由于可再生能源的间断性和波动性，电解水制氢系统需要具备多尺度频率调节技术来适应不同的运行条件。

本文将深入探讨电解水制氢负荷多尺度频率调节技术的关键意义、技术原理和发展趋势。

1. 电解水制氢的核心挑战电解水制氢是将水分解成氢气和氧气的过程，是一种清洁、可再生的氢气生产方式。

然而，由于可再生能源的不稳定性，电解水制氢系统面临着多种挑战，包括电解机的频率调节、系统的运行稳定性和能源利用率。

2. 多尺度频率调节技术的重要性多尺度频率调节技术可以使电解水制氢系统更加灵活地适应不同的运行条件，提高系统的运行稳定性和能源利用率。

这项技术涉及到从微观到宏观的多尺度调节，包括电解机内部的电解过程控制、整个系统的负荷调节以及与电网的协同运行。

3. 技术原理及关键技术在电解水制氢负荷多尺度频率调节技术中，关键技术包括电解反应动力学建模、电解机参数优化、负荷预测与调度、能量存储与转化等。

在微观层面，电解反应动力学建模可以帮助精准控制电解过程的速率和效率；在宏观层面，负荷预测与调度可以根据能源的供需情况动态调整系统的运行状态。

4. 发展趋势未来，随着智能电网和能源互联网的发展，电解水制氢负荷多尺度频率调节技术将迎来更多的创新。

基于人工智能的负荷预测与调度技术、新型储能装置的应用等都将对系统的频率调节能力提出更高的要求。

总结与展望在可再生能源的背景下，电解水制氢负荷多尺度频率调节技术将成为未来氢能产业的关键技术之一。

通过本文的全面探讨，相信读者对这一技术有了更深入的了解，并对其发展趋势有了更清晰的认识。

个人观点作为文章写手，我认为电解水制氢负荷多尺度频率调节技术的发展前景十分广阔。

随着科技的不断进步和应用场景的拓展，这一技术定将在新能源领域发挥重要作用，为清洁能源的应用和推广提供强有力的支持。

在这篇文章中，我们深入探讨了电解水制氢负荷多尺度频率调节技术的关键意义、技术原理和发展趋势。

电厂化学水处理之水电解制氢设备的自动控制

电厂化学水处理之水电解制氢设备的自动控制一、概述1、系统构成本制氢设备的控制系统由PLC（可编程序控制器）及上位监控站、现场操作触摸屏三部分组成。

其中PLC为主要部分。

本系统全部的控制逻辑均放置在PLC中，通过PLC的模拟量和开关量输入设备，采集现场数据及状态并根据预置的控制逻辑作出响应，通过模拟量和开关量输出设备完成对控制对象的操作。

上位监控站为控制系统的主要人机界面，操作人员通过上位监控站屏幕上显示的数据及状态掌握整个系统的运行情况，并可通过在监控站屏幕上设置的开关、按钮、数值输入域等，控制制氢设备的启动、停止，同时随时对系统的控制参数作出修改和调整。

在系统维护运行时，可在上位监控站上对系统中的各个泵、阀等设备进行单独或联动操作。

为保证上位监控站与PLC之间通讯的最大可靠性，本系统采用了双通路热备冗余通讯模式。

现场操作触摸屏安装在现场控制柜面板上，为小型液晶触摸屏，其功能及作用与上位监控站相当。

因为其屏幕为黑白图象且尺寸较小，所以显示效果和易操作性不能和上位监控站相比，但因其安装在设备现场，所以在对设备进行维护及调试时，有其独到的作用。

2、主要技术指标2.1．PLC（可编程序控制器）硬件：CPU：GE Series 9030 CPU Model 350 1块通讯： Ethernet Interface 2块开关量输入：16路24VDC输入3块共48路实用39路开关量输出：16路继电器输出9块共144路实用 116路模拟量输入：16路4~20mA输入5块共90路实用75路模拟量输出：8路 4~20mA输出2块共16路实用12路软件：编程软件VersaPro2.2．上位监控站硬件：Advantech 工业机PⅢ900/ 128M / IBM40G/21”/双Ethernet Card软件：Interlltion iFix2.62.3．现场操作触摸屏GE Fanuc Series 90 SNP 5”黑白& PMGR1二．上位监控站上位监控站操作界面由２０个图形界面组成。

电解水制氢技术中氢气纯度的研究

电解水制氢技术中氢气纯度的研究随着环境污染和能源危机日益严峻，清洁、可再生能源的开发和利用已经成为全球热点话题。

氢能作为一种绿色、环保的新能源正受到越来越多人的关注。

而电解水制氢技术作为一种高效、简洁的氢气制备方法，具有广泛的应用前景。

然而，氢气纯度问题一直是电解水制氢技术中的难点之一。

本文将围绕电解水制氢技术中氢气纯度的研究展开讨论。

一、氢气纯度的定义和意义氢气纯度是指氢气中杂质含量的大小，通常指氧气、氮气等非氢成分的含量。

在电解水制氢过程中，电解质、电极、水等会产生杂质气体，而这些杂质气体的存在会降低氢气的纯度，甚至影响氢气的使用效果。

因此，保证氢气纯度是电解水制氢技术中的一项关键技术。

二、影响氢气纯度的因素氢气纯度受多种因素的影响，主要有以下几点：（一）电解质选择电解质的选择直接影响着电解水制氢的效果和氢气的纯度。

电解质通常分为酸性电解质和碱性电解质两种，不同电解质对氢气的纯度影响存在一定的差异。

如磷酸、硫酸等酸性电解质易产生氧气和气体杂质，降低氢气纯度；而碳酸、氢氧化钾等碱性电解质的氢氧离子和氢离子浓度相对较小，易于产生纯净的氢气。

（二）电极材料电极材料也是影响氢气纯度的重要因素。

常用的电极有铂、钨等金属电极和PbO2、IrO2等惰性氧化物电极。

不同电极的耐腐蚀性、导电性、催化活性等也会对水电解产生的气体及氢气的纯度产生一定的影响。

（三）电流密度在电解水制氢中，电流密度是调节氢气纯度的一个重要参数。

一般情况下，电流密度越大，产氧的速度越快，气体杂质也就越多。

因此，合理调节电流密度，将其控制在一定范围内，能有效提高氢气的纯度。

（四）水质水是电解水制氢技术中的原料之一，而水的来源和质量也会对氢气的纯度产生影响。

一些含有金属离子、矿物质的水源可能会对电解反应产生不良影响，并降低氢气的纯度。

三、提高氢气纯度的方法为了提高氢气的纯度，可以从以下几方面入手。

（一）优化电解质体系通过优选和改进电解质，从源头上减少杂质的产生。

加压水电解制氢装置控制系统

加压水电解制氢装置控制系统(天津市大陆制氢设备有限公司许卫) 摘要：本文叙述了水电解制氢控制系统控制点的选择及各种控制方式。

关键词：水电解制氢控制系统电解水是直流电通过KOH或NaOH水溶液将水分解为氢气和氧气的过程，其化学反应如下：阴极：2H2O+2e→H2+2OH-；阳极：2OH --2e→H2O+1/2O2；总反应式：H2O= H2+ 1/2O2水电解制氢装置所制氢气作为冷却气、保护气、原料气、还原气和燃料气,已广泛用于电力、电子、冶金、化工、建材、宇航、原子、气象等需要氢气的行业。

我国自行生产加压水电解制氢装置已有四十年的历史，其控制系统随着仪表、控制系统的发展而不断更新。

控制点的选择，控制方式的选择经过多年实践运行，被证明是安全可靠的，是可以满足工艺要求的。

一控制点1 被调参数的选择被调参数的选择是自动控制系统设计的核心部分，它直接影响调节质量，是装置稳定运行的保证。

结合多年的压力电解槽开发实践，确定如下被调参数：槽压调节、循环碱温调节、氢氧分离器液位调节系统。

1. 1 槽压调节系统操作压力是装置的主要被调参数，必须设置调节系统，使其维持在恒定值。

选用氧气压力为被调参数，氧气流量为调节参数，采用压力变送器，调节仪和气动薄膜调节阀构成单回路调节系统。

变送器取压点设在氧分离器顶部，调节阀安装在氧气出口管道上。

调节仪为比例、积分、微分式（正作用），调节阀为气开式。

1. 2 循环碱温调节系统电解槽温度也是装置的一个重要参数。

实践证明，在气体产量，环境温度和碱液循环量固定的情况下，槽温和循环碱温有一个恒定的差值，因此可以利用调节循环碱温来达到调节槽温的目的。

温度变送器安装在循环碱液管道上，其输出信号送到调节仪，调节仪输出控制安装在冷却水管道上的调节阀，调节仪为比例、积分式（反作用），调节阀为气闭式。

1. 3 氢分离器液位调节系统在电解过程中，原料水不断消耗，使氢氧分离器液位不断下降，因此需要通过补水泵补充原料水，而使液位维持在适当的高度。

电解水制氢负荷多尺度频率调节技术

电解水制氢负荷多尺度频率调节技术一、引言电解水制氢已经被广泛认为是未来清洁能源的一个重要方向。

然而，电解水制氢过程中的负荷多尺度频率调节技术成为了目前研究的热点之一。

本文将对电解水制氢负荷多尺度频率调节技术进行深入探讨，力求对其原理和应用进行全面、深刻的分析。

二、基本原理1. 电解水制氢基本原理电解水制氢是利用电能将水分解成氢气和氧气的过程。

在电解水中，水分子在电解负载下发生电解反应，产生氢气和氧气。

电解水制氢是一种高效、清洁的制氢技术，可以利用可再生能源或者电力来进行。

2. 负荷多尺度频率调节技术的作用负荷多尺度频率调节技术是电解水制氢过程中的关键技术之一。

在实际应用中，能源供给不稳定和电解反应动力学的时变性给电解水制氢带来了挑战，因此有必要对负荷进行多尺度频率调节，以保证电解过程的稳定性和高效性。

三、技术原理1. 多尺度频率调节技术原理多尺度频率调节技术是指根据能源供给的变化，对电解过程中的各个频率进行调节的技术。

它可以根据能源波动的不同时间尺度进行相应的调节，以保证电解过程的稳定性和高效性。

2. 负荷频率调节对电解水制氢的影响负荷频率调节对电解水制氢的影响是多方面的。

在能源供给波动较大的情况下，负荷频率调节能够有效地调节电解过程中的反应速率，保证氢气产生的稳定性和高效性。

四、应用前景电解水制氢负荷多尺度频率调节技术在未来具有广阔的应用前景。

随着可再生能源的发展和电力系统的智能化，负荷多尺度频率调节技术将能够更好地应用于电解水制氢领域，提高制氢过程的稳定性、效率和经济性。

五、总结本文对电解水制氢负荷多尺度频率调节技术进行了全面、深入的分析。

在电解水制氢领域，负荷多尺度频率调节技术的研究和应用有着重要的意义。

希望本文的内容能够帮助读者更好地理解并关注这一重要技术，促进电解水制氢领域的发展。

六、个人观点作为一种重要的清洁能源技术，电解水制氢负荷多尺度频率调节技术在未来有着巨大的发展空间。

我对这一技术的前景充满信心，相信随着科技的不断进步，电解水制氢将成为未来能源领域的重要选择之一。

提升水处理效果PID调节在污水处理系统中的成功案例

提升水处理效果PID调节在污水处理系统中的成功案例污水处理是确保水环境质量和保护人类健康的重要环节。

然而，由于水质污染程度的不断加剧，传统的污水处理方法已显得力不从心。

为了提高水处理效果，许多污水处理系统引入了PID调节技术，取得了显著的成功案例。

一. 成功案例1：城市污水处理厂以某城市污水处理厂为例，这个大型处理厂每天处理数百吨的污水。

过去，处理厂存在着水质不稳定、污泥处理困难、设备易损坏等问题。

为解决这些问题，处理厂引入了PID调节控制技术。

1. PID调节对水质稳定性的提升通过采集进水和出水的相关水质指标数据，PID调节控制技术能够精准地对处理设备进行调整。

通过调节进水和混合污泥比例、控制溶解氧浓度等参数，处理厂成功地提升了水质的稳定性。

水质不再受到进水波动和环境因素的影响，从而提高了处理效果。

2. PID调节对污泥处理的优化PID调节技术的应用还使得污泥处理变得更加高效、方便。

通过对混合污泥的搅拌、曝气、浓缩等过程的精确控制，降低了处理厂对污泥的处理成本和能耗。

同时，也减少了污泥对系统的影响，延长了设备的使用寿命。

3. PID调节对设备保护的意义在污水处理过程中，设备易受到污染物的侵蚀和损坏。

PID调节控制技术能够实时监测设备的运行状态，通过合理调整处理参数，避免设备超负荷运行，提高设备的稳定性和使用寿命。

二. 成功案例2：工业废水处理厂工业废水的处理难度较大，但通过PID调节控制技术的应用，某废水处理厂取得了令人瞩目的成效。

1. PID调节对污水处理效率的提升工业废水处理厂具有废水种类多、化学成分复杂等特点，因此需要根据实际情况进行灵活调整。

PID调节技术能够根据废水处理需求，智能地调整处理参数，从而提高了废水处理效率和处理能力。

2. PID调节对废水水质的稳定性控制工业废水的水质波动性较大，对处理设备的稳定性提出了更高的要求。

PID调节技术通过精确计算和调整，使得废水的水质能够稳定控制在合理范围内，为处理设备的正常运行提供了保障。

基于AB_PLC的新型槽温控制策略在水电解制氢设备中的应用

电气与信息工程河南科技Henan Science and Technology总第811期第17期2023年9月收稿日期：2023-03-29作者简介：姜朔（1994—），男，硕士，助理工程师，研究方向：水电解制氢。

基于AB PLC 的新型槽温控制策略在水电解制氢设备中的应用姜朔王晓慧龚剑孙俊凯赵振（中国船舶集团有限公司第七一八研究所，河北邯郸056004）摘要：【目的】水电解制氢设备在运行时，电解槽出口温度是决定电解槽能耗的重要参数。

当前槽温控制法是通过设定槽入口温度值来控制冷却水流量的，无法适应风电、光电制氢过程中宽功率波动的工况，有必要对其进行改进。

【方法】提出一种基于AB PLC 的新型槽温控制方法，该方法能将复杂的控制过程转换成温度控制功能块，用户无须知道底层逻辑，可根据设计的引脚功能关联相应变量，从而完成对槽温的控制。

【结果】该方法能满足制氢设备的正常工作需求，且具有可移植性高、应用方便、集成性高等优点。

【结论】测试结果表明，应用该策略的水电解制氢设备使用性能良好，在宽功率波动的工况下能实现对槽温的稳定控制，在风电和光电制氢行业中具有良好的应用前景。

关键词：水电解制氢；槽入口温度；槽出口温度；槽温控制；PLC 中图分类号：TQ116.21文献标志码：A文章编号：1003-5168（2023）17-0005-05DOI ：10.19968/ki.hnkj.1003-5168.2023.17.001Application of a New Cell Temperature Control Strategy Based on ABPLC in Water Electrolysis Hydrogen Production EquipmentJIANG ShuoWANG Xiaohui GONG Jian SUN Junkai ZHAO Zhen(The 718TH Research Institute of CSSC,Handan 056004,China)Abstract ：[Purposes ]During the operation of water electrolysis hydrogen production equipment,the outlet temperature of the electrolytic cell is an important parameter that determines the energy consumption of the electrolytic cell.The current cell temperature control method is achieved by controlling the cooling water flowrate based on the set value of the cell inlet temperature,which cannot adapt to the wide power fluctuation con⁃ditions in wind power and photovoltaic hydrogen production processes,which is necessary to improve it.[Meth⁃ods ]Propose a new cell temperature control method based on AB PLC,which can package complex control processes into temperature control function ers do not need to know the underlying logic,and can as⁃sociate corresponding variables based on the designed pin functions to complete the control of cell tempera⁃ture.[Findings ]This method can meet the normal working requirements of hydrogen production equipment and has the advantages of high portability,convenient application,and high integration.[Conclusions ]Tests have shown that this function has good performance and can achieve stable control of cell temperature under wide power fluctuations.It has high application prospects in the wind power and photovoltaic hydrogen pro⁃duction industries.Keywords:hydrogen production by water electrolysis;cell inlet temperature;cell outlet temperature;celltemperature control;PLC0引言在“碳达峰、碳中和”背景下，清洁能源是未来的发展趋势。

PID参数变化对电解槽温度及制氢控制系统的影响

PID参数变化对电解槽温度及制氢控制系统的影响董淑玲;刘会军;赵旋【摘要】介绍电解槽温度调节的逻辑控制原理和工作原理,通过分析PID参数变化对电解槽温度的影响和电解槽温度时制氢控制系统的影响,可知PID参数的正确设置可使电解槽温度控制在合理范围内,保证制氢控制系统安全稳定运行.【期刊名称】《河北电力技术》【年(卷),期】2009(028)004【总页数】3页(P35-37)【关键词】发电机组;制氢控制系统;电解槽温度;PID控制器【作者】董淑玲;刘会军;赵旋【作者单位】河北电力设备厂,河北,邯郸,056004;河北电力设备厂,河北,邯郸,056004;河北电力设备厂,河北,邯郸,056004【正文语种】中文【中图分类】TM621.4中压水电解制氢装置应用于发电厂汽轮机转子的冷却，是发电厂氢冷发电机组配套专用设备，可为氢冷发电机组提供高质量的氢冷源。

在制氢设备中，电解槽是整个制氢系统中的核心部件，是水电解生成氢气和氧气的电化学中心。

电解槽温度(简称“槽温”)控制的好坏程度直接影响制氢控制系统的运行情况和设备的使用寿命。

因此，可通过运用PID控制器，使槽温控制在75～85 ℃，从而保证制氢控制系统的安全稳定运行。

1 槽温调节原理1.1 逻辑控制原理以德国SIEMENS公司S7-300系列PLC为例，说明槽温PID控制过程。

其逻辑控制原理见图1。

图1 槽温逻辑控制原理由图1可见，该槽温逻辑控制系统通过设定值SP做为设定量，与输入信号反馈量PV进行比较，得到偏差量ΔE=SP-PV, 偏差信号经PID控制器运算，结合设定好的比例参数(P)、积分时间 (I)、微分时间(D)对冷却水调节阀门的开度进行控制。

由于引入了积分参数，使系统实现了无静差调节。

1.2 工作原理槽温调节工作原理见图2。

图2 槽温调节工作原理槽温调节系统工作原理：在电解槽附近取得槽温信号，由温度变送器将温度信号转换成4～20 mA电流信号，送到PLC控制系统中，作为PID控制器的测量信号PV。

水电解制氢系统技术要求

水电解制氢系统技术要求 GB/T 19774—2005（非移动式系统）检查内容5．1．1通用要求5。

1．1．1水电解制氢系统包括下列单体设备或装置:水电解槽及其辅助设备一一分离器、冷却器、，压力调节阀、碱液过滤器、碱液循环泵;原料水制备装置；碱液制备及贮存装置；氢气纯化装置；氢气储罐；氢气压缩机；气体检测装置；直流电源、自控装置等.5．1．1．2水电解制氢系统可采用固定式或移动式5．1．1．3水电解制氢系统的副产品氧气，可根据需要回收利用或直接排入大气。

当回收利用时5．1．3工作条件5．1．3．1水电解制氢系统的工作压力(か)分为：常压、低压和中压三类，它们的压力范围规定为:常压水电解制氢系统，p＜0．1MPa低压水电解制氢系统,0．1MPa≤p＜1．6MPa；中压水电解制氨系统，1．6MPa≤p＜10MPa5．1．3．2环境温度根据用户要求确定水电解制氢系统的工作环境温度。

在没有确定的数据时，宜按工作环境温度小于45℃为依据。

）5．1．3．3水电解制氢系统所处场所有爆炸危险的区域及等级的划分，应符合GB50177的规定5．1．3．4水电解制氢系统的外供电系统的输入电压值由用户确定，电压等级宜为10kV、380V水电解制氢系统每台水电解槽成独立配置直流电源。

）5．1．3．5水电解用原料水的水质应符合表2规定.5．1．3．6水电解制氢系统采用苛性破性水溶液时,所使用的氢氧化钾或氢氧化钠应符合GB／T2306、GB／T629的规定。

在苛性碱性水溶液电解制氢系统运行中，苛性碱性水溶液（电解液）的质量要求应符合表3的规定5．1．3．7水电解制氢系统应设置吹扫置换接口.吹扫置换气采用含氧量小于0．5％的氮气.5．1．3．8冷却水的水压宜为0．15MPa~0．35MPa，循环冷却水的水质应符合表4的要求。

5．1．3．9仪表或气动用压缩空气的气源压力应按仪表或气动要求确定，其质量宜符合GB／T4830的规定或相关产品的要求5．2单体设备5．2．1通用要求5．2．1．1水电解制氢系统的单体设备，应根据水电解制氢系统的规模、用氢特性、氢气品质的不同要求，合理配置不同的单体设备。

水电解制氢的最新进展与应用

水电解制氢的最新进展与应用一、绿色能源氢能及其电解水制氢技术进展摘要：随着环境污染日益严重，越来越多的研究关注于绿色无污染能源,其中氢能清洁无污染、高效、可再生,是未来最有潜力的能源载体。

利用电解水技术制氢是目前最有潜力的技术，也是一种经济有效的技术。

绍了氢能的研究现状和水电制氢技术，着重介绍了碱性电解槽、子交换膜电解技术以及固体氧化物水电解技术,对现有技术进行了总结。

1.氢能的研究现状美国：1990年,美国能源部（DOE)启动了一系列氢能研究项目。

2001年以来,美国政府制订了《自有车协作计划》、《美国氢能路线图》。

2004年2月，美国能源部出台的“氢态势计划”，并提出2040年美国将实现向氢经济的过渡.美国能源部、国防部、交通部、国家科学基金、美国宇航局和商务部以及8个国家实验室、2所大学和19 个公司签署了研发合同。

欧盟：2001 年11 月启动的“清洁能源伙伴计划”，欧盟拨款1850万欧元支持汉堡、伦敦等10个城市的燃料汽车示范项目。

2008年11 月初欧盟、欧洲工业委员会和欧洲研究社团联合制订了2020年氢能与燃料电池发展计划。

日本:1993年就制订了“新阳光计划”，预计到2020年投资30亿美元用于氢能关键技术的研发。

并计划在2020年实现燃料电池汽车500 万辆,建成燃料电池发电系统10000MW。

我国:2003年11月我国加入了“氢能经济国际合作伙伴(IPHE)”，成为IPH首批成员国之一。

《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006—2020年）》和《国家“十一五”科学技术发展规划》中都列入了发展氢能和燃料电池的相关内容。

相对而言，我国在氢能和燃料电池汽车领域的技术研发工作开始得较晚，这方面的标准体系尚未形成，然而通过国内研究单位的协作努力，在材料、基础设施、燃料电池堆、整车集成等方面都已取得阶段性进展，目前已有多家企业与联合国发展计划署和全球环境基金合作，开展燃料电池客车的公交线路试运行。

48. PID控制器在水处理中的应用前景如何？

48. PID控制器在水处理中的应用前景如何？48、 PID 控制器在水处理中的应用前景如何？在当今社会，随着工业的快速发展和人口的持续增长，水资源的保护和有效利用变得愈发重要。

水处理作为保障水资源质量和可持续性的关键环节，其技术和方法也在不断地发展和创新。

其中，PID 控制器因其出色的控制性能，在水处理领域中逐渐崭露头角。

那么，PID控制器在水处理中的应用前景究竟如何呢？要探讨 PID 控制器在水处理中的应用前景，首先得了解什么是 PID 控制器。

PID 控制器，即比例积分微分控制器，是一种常见的反馈控制策略。

它通过对系统误差的比例、积分和微分运算，来计算控制量，从而使系统能够稳定、准确地达到设定的目标值。

在水处理过程中，有许多参数需要进行精确的控制，例如水质的酸碱度（pH 值）、溶解氧（DO）浓度、液位、流量等等。

传统的控制方法可能在面对复杂的水处理系统时显得力不从心，而 PID 控制器则能够有效地应对这些挑战。

以水质的 pH 值控制为例。

在许多水处理工艺中，保持合适的 pH值对于处理效果至关重要。

如果 pH 值过高或过低，都会影响化学药剂的反应效果，甚至导致处理后的水质不达标。

PID 控制器可以实时监测 pH 值的变化，并根据误差快速调整加酸或加碱的量，从而将 pH 值稳定在设定的范围内。

再比如溶解氧浓度的控制。

在生物处理工艺中，微生物的正常代谢需要一定浓度的溶解氧。

PID 控制器能够根据溶解氧传感器反馈的数据，精确地控制曝气设备的运行，确保溶解氧浓度始终满足微生物的需求，从而提高处理效率和出水质量。

从目前的应用情况来看，PID 控制器在水处理中已经取得了一定的成果。

它不仅提高了水处理系统的稳定性和可靠性，还降低了能耗和运行成本。

然而，这并不意味着 PID 控制器在水处理中的应用已经完美无缺。

一方面，水处理系统往往具有非线性、时变性和不确定性等特点，这可能会导致PID 控制器的参数整定变得困难。

水电解制氢操作手册

一、开车前的检查：1、检查现场工艺流程阀门是否正确。

2、开启水封进水阀，使少量水从水封流出。

3、检查除盐水补水箱、冷却水箱的液位正常，电解液质量符合标准。

4、压缩空气压力正常（0.6－0.8Mpa），保证系统气动阀门正确灵活启闭及正压保护气的供给。

5、电解槽上面不得有杂物，电解槽基础附近及底部绝缘胶木应处于干燥状态。

6、碱液循环泵、补水泵处于良好的备用状态。

7、配电柜电源电压正常，仪表电源正常。

8、在同一信号值下，分别检查气动调节阀开度，手动方式进行变化信号值（0-100%方向变化），相应的气动调节阀开度（氢氧侧调节阀的开度从小到大增大，水阀调节阀的开度从大到小减小）。

可适当进行零点调节。

相应的动作。

9、打开冷却水阀门及给整流柜冷却用的闭式循环冷却水系统。

10、最后证实所有有关的设定值是否正确。

以备开车二、开停车1、在控制柜上将“工作/调试“旋钮打到“工作”。

2、检查上位机的各项参数设置正确无误，运行参数显示正常。

3、若氢氧分离器液位偏高或偏低，将液位联锁解除，补水泵选择手动位置。

4、进行氮气置换。

充氮前将充氮手动阀（SV103）。

在泄压过程中要控制氢氧分离器液位差不得过大，可以通过氢、氧侧手动截止阀SV108A、SV109A进行调节。

5、在上位机上启动碱液循环泵，启动之前，从过滤器上放排气，直到碱液均匀流出，启动碱液循环泵P101A、P102A，调节阀BV101AH、BV102AH的开度，使碱液循环量（14~16m3/h）逐渐达到工艺要求。

观察泵的运行是否正常。

6、将槽温设置在85℃，槽压设置在0.8Mpa，开阀BV114A和保压阀BV111A、BV112A，以便产出的气体排空。

7、将整流柜电流调节电位器反时针方向旋到“0”位，再将选择开关放在稳压档；主回路指示灯亮；合主令开关，控制电源指示灯亮；按下运行按钮（启动的同时氢放空球阀AV103A会自动打开），运行指示灯亮；缓慢地按顺时针方向旋转电流调节电位器，调输出总电压(222V)，保持工艺要求的总电压，此时电解开始，分离器中液位上升，槽温逐渐升高。

电解制氢水处理流程

电解制氢水处理流程
电解制氢水处理流程主要包括以下几个步骤：
1．预处理：预处理主要是去除水中的悬浮物、胶体颗粒和有机物等杂质，以确保后续处理过程的顺利进行。

预处理方法包括沉淀、过滤和吸附等。

2．除盐：除盐是去除水中的溶解盐分，如钠、钙、镁等离子。

常用的除盐方法有离子交换法、电渗析法和反渗透法等。

3．调节pH值：为了确保电解槽的正常运行，需要将水的pH 值调节至适当的范围。

通常情况下，水的pH值应控制在6-8之间。

4．电解制氢：经过预处理和除盐的水进入电解槽进行电解。

在电解过程中，水分子被分解为氢气（H2）和氧气（O2）。

氢气从阴极收集，氧气从阳极收集。

5．后处理：电解产生的氢气可能含有一定量的水分、氧气和其他杂质，需要进行后处理以去除这些杂质。

常用的后处理方法有干燥、脱氧和净化等。

6．储存与输送：经过后处理的氢气可以储存在高压气瓶或氢气储罐中，然后通过管道或气瓶车等方式输送到用户端。

总之，电解制氢水处理流程是一个涉及多个处理步骤的复杂过程，旨在确保生产出高纯度、高质量的氢气。