HM200制氢机中文说明书

1HM氢气发生器系统说明书苏州威姆自动化设备有限公司2目录第一节系统说明1引言2电解液3电解槽4电解液子系统（1）KOH泵（2）KOH贮罐（3）换热器（4）KOH过滤器（5）流量开关（6）KOH温度传感器（7）KOH液位计5给水子系统（1）给水（2）给水水质监测器（3）给水泵（4）给水控制6气体控制和调节子系统（1）压力变送器（2）产气速率（3）预压（4）备用（5）压力释放（6）背压调节器（7）差压调节器（8）安全阀（9）排空阀（10）冷凝器和捕集器（11）纸型隔膜（12）氮气冲洗7氢气干燥（1）干燥器（2）干燥器阀8冷却及冷凝器冷却水子系统3（1）温度调节阀（2）冷凝器冷却水及其控制9系统安全（1）氧中氢监测器（2）电流监测器（3）氢检测器（4）停车报警10电力和工艺控制子系统（1）DC电源（2）可编程控制器（3）工艺控制及程序（4）干燥器程序11数据显示和工艺监控（1）触摸屏显示（2）发光二极管监控第二节发生器安装1系统类别2发生器安装3设备连接（1）给水（2）冷却水（3）冷凝器冷却水（4）氢、氧排气阀（5）产品气输送（6）电力（7）氮气吹洗4电源的电连接5外部报警连接第三节发生器运行1前言2初次启动3启动模式4运行模式45备用模式6常规运行7压力释放8停车第四节维护和校验规程1前言2电解液（1）电解液混和（2）电解液注入（3）电解液检查（4）电解液排放3电解槽检查（1）外观检查（2）内部检查（3）再紧固规程4纸型隔板更换5渗透渗漏检查6KOH过滤器更换7给水过滤器更换8KOH泵检查9阀门和调节器维修和校验（1）电磁阀（2）差压调节器（3）背压调节器（4）止回阀和安全阀10氧中氢监测器维修及校验（1）流量控制器（2）过滤器罐（3）温度传感器11系统试压512差压变速器13KOH流量开关检查14给水泵起动及冲洗15给水检测器检查16干燥器维修（1）孔板维修（2）止回阀维修（3）分子筛更换（4）气体过滤器更换17温度调节阀检查第五节排除故障指南附录A目录系统组件图1框架组件图号；A-12电解槽组件图号；A-23给水和冷却水组件图号；A-34气体控制组件图号；A-45控制箱组件图号；A-56干燥器组件图号；A-6附录B目录系统图1HM管道图图号；M141562HM-C1D2发生器接线图图号；ES-M-009第一节系统说明61引言HM系统的基本设备配置包括两块，即氢气发生器和电源。前者包括所有的机械部件及满足电解工艺所必需的管阀系统。系统控制和仪表的操作都安置在发生器上。仪表盘面显示出工艺条件和有效操作本系统所必要的数据。工艺所需的必要条件送入发生器内，工艺产品便出来了。HM-CID2发生器设计成在美电气规程（NEC）1类2区位置运行。本电源含有转化交流输入成电解所需的直流电设备。本电源规定安装在一单独无类别（指不防爆）的场所。操作本系统所需的输入包括高纯水、电解电力、开车用的冲洗氮及除去废热的冷却水。消耗了这些输入后，系统会产出100Psig（7kg/cm2）的氢气，排入大气中的氧以氢一半的产率产出。成套的发生器装置必须含有提供给水、氮气、冷却水和电解输入的设备及输送产品氢和分别排放氢、氧的管阀系统。本系统设计成全自动操作。当用预压系统触发操作时，自动启动程序使本系统进入运行状态，直至准备输送气体的压力。本系统气体产率完全符合于用户的需求量直至发生器的最大容量。若气体不需输送，系统则维持在随时可输送的备用模式的压力下。所有重要的操作参数被连续监控。万一系统内条件偏离出容许范围，系统会自动停车。若停车后，系统会维持在一旦恢复供电，就能立即出气的压力下。本系统的设计使操作是安全可靠的，然而预防性的维护应定实施以保持系统的可靠性，这一点是很重要的，日常维护包括部件的检查和校准，电解液校验和更换及控制器和仪表的标定。在部件故障的情况下，本系统的仪表和显示在确定系统停车的原因和故障区位置方面会提供有用的信息。本系统说明采纳的编码字母参见系统部件，这些参改可在本手册附录B的机械简图和线路图的部件表中找到。我们建议读者参照这些简图以帮助理解本HM系统。每个部件的本身位置在附录A的部件分解图中已有说明。2电解液纯水电解是无效的，因为水的电离常数很低且电阻较高。碱水电解使用强碱溶液以提供丰富的氢氧根离子（OH-），从而把电极间的电阻降至最低，当加上一电压后，直流电流会流到电极上，在每个电极上都发生了各自的半电池电化学反应，在正极上：4OH-→+2H2O+4e-在负极上：4H2O+4e→2H2+4OH-总反应是：2H2O→2H2+O2此反应的速率与流经电极间的电量是成正比例的。本HM系统使用的电解液，通常是KOH，为25%重量的KOH水溶液，相应的比重为1.236（20℃）。此电解液是强碱，因此整个系统的管阀和部件需要特殊的材质。当处理KOH时，适当的安全措施应当遵循。此溶液是有害的，会严重的刺激眼睛和皮肤。3电解槽本HM的心脏是电解槽。这里是发生水分解成元素成分这一基本过程的场所。HM电解槽从外观看似乎简单，但内在的工艺却是复杂的。但其结构需要严密的公差，装卸时需要专用设备和工具。电解槽由一排在各自电极表面上产生氢、氧的单个电解室组成。每个电室含有一氢电极及流体网、一隔膜和一氧电极及流体网。每个电室内的电极由一多孔的、浸透电解液的纸型隔膜所分隔开来。湿润的纸型隔膜材料成了一个不透气的膜，从而阻止了生成的气体重新结7合起来。电解槽内薄薄的电室采用双极板电串联的。所有电室由围绕端压板圆周均布的16根螺杆将其压在两端压板之间。这种结构通常称之为双极性或压滤型结构，最终成为一小巧且高效的电解槽。电解槽的装配需要电解液循环流过每一个电室。本HM电解槽是独一无二的，它仅需电解液循环流过每个电室的正极（氧）的半个电室。这种简单的润滑（irriguous）设计大大地简化了电解槽配置的电解液子系统。这种简单润湿工艺通过产氢的压力稍高于产氧的压力下就能实现。该压差能使纸型隔膜保持电解液湿润从而防止每个电室的阴极（氢）半个电解室内溢出电解液。4电解液子系统电解液是在一封闭的管阀回路中作连续循环的。此回路包括贮罐、过滤器、循环泵、流量开关、温度传感器及电解槽本体。电解液经由回路循环能连续地给电槽的各电室供水且除去电解过程所产生的废热。各电室内生成的氧由电解液带出，然后在贮罐内分离。电解液在换热器中被冷下来，固体颗粒被过滤器除掉。流量开关和温度传感器给出了电解液流量和温度监测。如电解液流量低或电解液温度高其结果会导致系统停车。（1）KOH泵电解液是借助磁力偶离心泵来循环的。离心设计能使它连续且长时期的运行，泵电机与泵叶轮之间磁力偶的使用，由于消除了泵轴旋转密封，从而给出了无渗漏操作。除了轴承面外，泵的所有浸湿件都是不锈钢。叶轮轴承是件围着陶瓷轴旋转的石墨和热塑性塑料化合物。建议定期检查这些轴承表面状况并作为预防性维护计划之一。依据电解槽的规格和电解液过滤器的状况，额定的KOH流速在8-11gpm（30-40L/min）之间。（2）KOH贮罐本贮罐为一个不锈钢压力容器，为KOH在电解液管阀回路中提供了一个贮存容积。贮罐的顶、底部的三夹接头给出了一个通向液位传感器和电解液过滤器的入口。本贮罐设置在KOH泵的上游，这样为泵正确的启动和操作提供了必要的吸水状态。氧气和从电解槽折回的电解液在贮罐内分离。必须补足电解中消耗水的补充给水也加入到此贮罐中。（3）换热器本换热器是一个标准的不锈钢管壳结构件。电解液通入到壳层中，由管侧的冷却水进行冷却，热量的耗损速度是靠通过调节冷却水量从而稳定进入电解槽的电解液温度来控制的，冷却水量是用温度调节阀（BV1）来改变的。（4）KOH过滤器本电解液过滤器位于KOH贮罐底部。过滤元件是一个不锈钢管壳。该管壳能除去105微米以上的所有颗粒。对于电解槽而言，维持电解液子系统无颗粒状物特别重要，因为电解槽内的固体颗粒会沉积到带电表面上（指极板），或者阻塞复杂的流体通道。定期的清洗或更换滤筒是日常维护计划的一部分。（5）流量开关为了防止每个电室内的纸型隔膜材料变干及防止电解槽本体过热，电解槽内必须维持适量的电解液流量。本流量开关（FS1）是叶轮式起动装置，当流体流过该装置时便会动作。当流量降至低于叶轮动作的最低值时，磁性开关便会动作，使系统因为低流量而停车。（6）KOH温度传感器两个铁-constantan热电偶（TC1或TC2）用以检测回路中电解液温度，热电偶TC1监测离8开电解液换热器进入电解槽之前的KOH的温度。该温度是用以控制热损速率的，其方法是通过改变进入换热器的冷却水量来实现。TC2热电偶监测离开电解槽的KOH温度以防止过热。如此温度超过了设定的最大值，系统就会停车。（7）KOH液位通过监测KOH贮罐内的液位就控制了系统中电解液量。一安装于顶部有两个舌簧开关（LS1和LS2）和两由磁操作此开关的浮标装置监控了液位。加入到贮罐中的给水由低开关LS1来控制。当KOH液位落下需要给水时，LS1上的浮标落下，磁性开关定位。给水就补入30秒钟，然后LS1复原。假如因为某种原因，KOH液位不能在90秒钟内重新建立，那么LS1就不能复原，这样系统就会在低液位处停车。在高KOH液位情况下，开关LS2就会动作，系统就会停下来以防止贮罐溢流。5给水子系统给水子系统输送电解所需的高纯水到KOH贮罐的电解液中。本系统包括给水水质监测器，高压泵和控制开关及控制阀。（1）给水本HM系统在200SLM（12m3/h）产氢速率下消耗大约3gph（11l/h）水，在其它产气速率下，给水消耗速率是成正比例的。给水应符合ASME规范D1193-72中Ⅳ类水。此水可用蒸馏、离子交换、反渗透或电渗析来制备。最小容许电阻是200KΩ-cm（25℃）。使用劣质水可能导致电槽内形成沉淀，情况严重时会引起电解槽失效。（2）给水水质监测器水的电阻监测器用以监测给水水质。带指示灯的流量探头装在一塑料三通内，且恰好在给水入口处。本探头有一固定的200KΩ-cm设定点。当电阻超过了此设定点，水的纯度是许可的，那么灯是绿色的，若电阻降到设定点下，灯就转成红色，HM就会停车。（3）给水泵本给水泵是一个正位移旋转叶轮型泵。它由给水源的压头增压到贮罐中额定压力100psig（7.0Kg/cm2）。泵从大气状况到100psig（7.0Kg/cm2）释放其容量大约是15gph（1.0L/min）。本泵无须日常维护。内轴承、叶轮和轴瓦都是石墨材料制作的。其它湿润件均为不锈钢。然面，假如干磨30秒以上，那么对泵的内部零件将是危险的。（4）给水控制液位开关LS1触发了给水子系统部件的自动控制，当液位下降引起开关LS1动作，电磁阀SV1打开，给水泵开始运行，给水仅补入很短的时间段。当发生器通电但不产生气时，触摸屏上的按钮可以手动操纵给水泵。从“主菜单”屏上按“系统信息”，然后再按“手动给水泵开关”，此泵会运行按钮被按的时间那么长，在手动操作给水泵期间，给水阀SV1并不打开。此泵的手动操作用于泵的注水或冲洗给水水质监测探头。6气体控制和调节子系统位于氢气发生器上半部的大多数设备与控制和调理氢、氧两工艺产品气相关的。气体控制设定在额定系统压力100psig（7.0Kg/cm2）下产氢。氧在额定的90psig（6.3Kg/cm2）下生产。氢氧之间的压差对维持独特的润滑（irrigaous）工艺是必不可少的。压力的控制和监控包括把系统的压力保持在常规操作范围内，如压力偏离了这一范围，系统就会停下来。在氢需量太大的情况下，背压调节器许可仅以最大的产气量生产。由电解槽出来的氢气和从KOH贮罐出来的氧气，均是以饱和水汽的气体离去。两气体流经9各自的水冷冷凝器和潮气捕集器以除去大部分湿气。从氧冷凝器出来的冷凝液收集到捕集器内，然后再直接返回到KOH贮罐中。从氢冷凝器出来的冷凝液集中到氢捕集器中，到KOH贮罐之前必须流经捕集器底部的纸型隔膜，此纸型隔膜阻止氢气进入到电解液管阀系统。（1）压力变送器要使HM系统自动运行，压力控制是关健。压力变送器（PT1、PT2）连续地监测氢、氧两侧的压力，由压力变送器来的0-10VDC信号