模块化多套水电解制氢系统子母式控制方法与流程

本发明涉及新能源氢能，更具体地说，涉及模块化多套水电解制氢系统子母式控制方法。

背景技术：

1、我国在风光互补利用可再生能源制氢的大型制氢站的示范项目日益增多，成果显著。随着利用可再生能源制氢的水电解制氢装置需求的增加，一个大型项目需要多台套制氢设备、氢气纯化设备的情况显著增多，在满足项目要求的同时，也对控制系统的可靠性、项目成本控制、单套或多套的联动匹配、设备运行维护等提出了更新、更高的要求。

2、目前，在使用的常用控制方法是，用控制室的控制柜io总站控制单套或多套制氢设备，在实际应用中时，则：

3、1、在需要多台设备运行的项目中，需要建立较多的信号传输线路，此时会产生一定的信号传输干扰，严重影响制氢设备的安全稳定运行，同时，由于设备数量的增多，会增加设备故障及排障难度；

4、2、当多台制氢设备中的某一台出现故障时，往往需要把整个系统的所有设备停机检修，严重影响了整个系统的设备利用率及运行生产效率。

5、3、由于气动信号传输管路长，造成气动阀门动作延迟，影响气动阀门反应速度，对设备的稳定运行造成不利的影响。

6、4、在目前的水电解制氢系统作业时，由于需要满足设备的工作需求，需要消耗较多的安装材料，这些安装材料增加了现场的作业成本。

7、于是，有鉴于此，针对现有的结构予以研究改良，提供模块化多套水电解制氢系统子母式控制方法，以期达到更具有更加实用价值的目的。

技术实现思路

1、1.要解决的技术问题

2、针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供模块化多套水电解制氢系统子母式控制方法，它可以降低信号设备之间的信号干扰，提高气动球阀、气动调节阀的反应速度，提高了设备控制的稳定性，解决了当多台制氢设备中的某一台出现故障时，可单台停机检修，不需要把整个系统的所有设备停机检修，提高了设备利用率，提高了生产效率，同时也解决了目前现用设备现场线路过多，线路故障概率高、风险大的问题，该种作业方式，有效节省了气源管用量和信号线缆用量，大幅度降低了作业成本。

3、2.技术方案

4、为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

5、模块化多套水电解制氢系统子母式控制方法，该种控制方法的具体实施步骤如下：

6、步骤一、在制氢站控制室设母控制柜及配电柜，通过数据线建立与现场的各制氢设备的子控制柜的控制联系，收集及发出指令。

7、步骤二、配置现场子控制柜：根据水电解制氢设备的电力要求和操作要求，配置现场子控制柜，并建立子控制柜与总控制室之间的信号交互，子控制柜内部设有plc通讯模块、分布式io模块、24v电源、中间继电器、电磁阀、接线端子和电气转换器；

8、步骤三、对控制室配电柜的供电电路进行控制：从控制室配电柜引出一路220v交流电，并为24v直流电源供电，此时，输出24v直流电为io模块、电磁阀进行供电；

9、步骤四、在子控制柜内进行气源分配：对相关的控制元件进行标记，从控制室引出一路φ10尼龙管或不锈钢管进到子控制柜内，在进气口安装手动球阀“1”，压缩空气进到气源分配装置，分为多路，一路经过“3”气体减压过滤装置，进到“4”电气转换器，通过电气转换器变换信号，控制现场气动阀门及“5”气动薄膜阀。

10、进一步的，所述步骤二的plc通讯模块中，将数据通过通信协议传送到控制室的母控制柜；

11、通讯协议的选择范围包括mp i协议、prof i bus协议和prof i net协议中的一种或者多种。

12、进一步的，所述步骤二的分布式io模块中，进行数据收集和控制信号传递，分布式io模块与plc通讯模块通过背板总线协议，将采集到的数据传送到总控制室母控制柜的plc处理器模块。

13、进一步的，所述步骤二的24v电源中，建立与plc通讯模块、分布式io模块、中间继电器、电磁阀、接线端子和电气转换器的电路，完成对plc通讯模块、分布式io模块、中间继电器、电磁阀、接线端子和电气转换器的电能供给。

14、进一步的，所述步骤二的中间继电器中，通过plc通讯模块进行信号传递，控制电路线圈的通断，进而控制电磁阀的状态。

15、进一步的，所述步骤二的电磁阀中，接收来自plc通讯模块的信号，控制压缩空气通断，操作气动阀门的开启与关闭。

16、进一步的，所述步骤二的电气转换器中，将plc通讯模块输出的4～20ma模拟量电流信号，转换成对应的20kpa～100kpa的气动信号，用来控制气动薄膜阀的开度。

17、进一步的，所述步骤三中，当plc控制器经数据运算输出使得中间继电器线圈得电时，电磁阀导通，然后气路导通，气动球阀开启。

18、进一步的，所述步骤四中，设置25个气动阀门，并控制任一气动阀门距离子控制柜的距离不大于10m。

19、3.有益效果

20、相比于现有技术，本发明的优点在于：

21、①本方案，在多台设备运行的项目中，通过现场的子控制柜的控制，降低信号设备之间的信号干扰，提高气动球阀、气动调节阀的反应速度，提高了设备控制的稳定性，同时，在制氢站内分区域划分，把每台制氢、纯化框架分为一组，当单个系统出现问题时，可单独停运一台设备进行维护检修，可快速确定故障点，检修的同时不影响其他设备运行，可大大提高整个系统的设备利用率及运行生产效率，解决了目前现用设备现场线路过多，线路故障概率高、系统整体运行效率低、风险大的问题。

22、②本方案，在目前的水电解制氢系统作业时，通过子控制柜进行单台现场控制，然后，基于气动阀门计算，可有效节省气源管用量和信号线缆用量，大幅度降低了作业成本，同时，目前现用设备大量工作需要现场完成，现场施工工作量过大，安装人员专业种类多，提高了现场安装的工程质量保证，且可有效保证设备的后期维护和维修。

技术特征：

1.模块化多套水电解制氢系统子母式控制方法，其特征在于：该种控制方法的具体实施步骤如下：

2.根据权利要求1所述的模块化多套水电解制氢系统子母式控制方法，其特征在于：所述步骤二的plc通讯模块中，将数据通过通信协议传送到控制室的母控制柜；

3.根据权利要求1所述的模块化多套水电解制氢系统子母式控制方法，其特征在于：所述步骤二的分布式io模块中，进行数据收集和控制信号传递，分布式io模块与plc通讯模块通过背板总线协议，将采集到的数据传送到总控制室母控制柜的plc处理器模块。

4.根据权利要求1所述的模块化多套水电解制氢系统子母式控制方法，其特征在于：所述步骤二的24v电源中，建立与plc通讯模块、分布式io模块、中间继电器、电磁阀、接线端子和电气转换器的电路，完成对plc通讯模块、分布式io模块、中间继电器、电磁阀、接线端子和电气转换器的电能供给。

5.根据权利要求1所述的模块化多套水电解制氢系统子母式控制方法，其特征在于：所述步骤二的中间继电器中，通过plc通讯模块进行信号传递，控制电路线圈的通断，进而控制电磁阀的状态。

6.根据权利要求1所述的模块化多套水电解制氢系统子母式控制方法，其特征在于：所述步骤三的电磁阀中，接收来自plc通讯模块的信号，控制压缩空气通断，操作设备中气动阀门的开启与关闭。

7.根据权利要求1所述的模块化多套水电解制氢系统子母式控制方法，其特征在于：所述步骤四的电气转换器中，将plc通讯模块输出的4～20ma模拟量电流信号，转换成对应的20kpa～100kpa的气动信号，用来控制气动薄膜阀的开度。

8.根据权利要求1所述的模块化多套水电解制氢系统子母式控制方法，其特征在于：所述步骤四中，当plc控制器经数据运算输出使得中间继电器线圈得电时，电磁阀导通，然后气路导通，气动球阀开启。

9.根据权利要求1所述的模块化多套水电解制氢系统子母式控制方法，其特征在于：所述步骤四中，设置25个气动阀门，并控制任一气动阀门距离子控制柜的距离不大于10m。

技术总结本发明公开了模块化多套水电解制氢系统子母式控制方法，属于新能源氢能技术领域。模块化多套水电解制氢系统子母式控制方法，该种控制方法的具体实施步骤包括配置制氢站控制室母控制柜、现场子控制柜、对控制室配电柜的供电电路进行控制和在子控制柜内进行气源分配，当多台制氢设备中的某一台出现故障时，可单台停机检修，不需要把整个系统的所有设备停机检修，提高了设备利用率及生产效率，也可以降低信号设备之间的信号干扰，提高气动球阀、气动调节阀的反应速度，提高了设备控制的稳定性，解决了目前现用设备现场线路过多，线路故障概率高、风险大的问题，同时，该种作业方式，有效节省了气源管用量和信号线缆用量，大幅度降低了作业成本。技术研发人员：张明瑞,邓雨薇,王霞,王建峰受保护的技术使用者：天津市大陆制氢设备有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/4