氫氣在線輸送及集裝格充裝自動控制系統(tǒng)及其方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明屬于制氫生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，通過優(yōu)化氫氣在線輸送系統(tǒng)，并添加集裝格充裝自動控制系統(tǒng)，有效減少了氫氣生產(chǎn)過程中的放散，避免了能源浪費，提高了經(jīng)濟(jì)效益，可廣泛應(yīng)用于氣體輸出系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]首鋼1850冷乳帶鋼工程配套設(shè)計有氫氣站，氫氣站產(chǎn)氣一部分在線輸送到冷乳帶鋼連退線、鍍鋅線用作退火保護(hù)氣，剩余的則全部放散到空氣中。實際生產(chǎn)中，根據(jù)冷乳主線氫氣用量，適量輸送及放散。制氫站的產(chǎn)能約為400Nm3/h，冷乳主線用量通常為200Nm3/h，而原配置的氫氣罐儲能很有限，故生產(chǎn)中氫氣放散率高達(dá)40 % ο為提高氫氣產(chǎn)能利用率，減少放散，在原有氫氣罐的基礎(chǔ)上，新配置集裝格充裝設(shè)備，并通過自動化控制手段，實現(xiàn)氫氣在線輸送及充裝集裝格全自動控制*_。在確保冷乳生產(chǎn)用氫氣的同時，有效提高氫氣站產(chǎn)能利用率，帶來新的經(jīng)濟(jì)增長點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于:通過優(yōu)化氫氣在線輸送系統(tǒng)，添加集裝格充裝自動化控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了根據(jù)氫氣實際應(yīng)用情況，合理有效地對進(jìn)行分配及輸送的功能，氫氣利用率達(dá)到96%，減少浪費，提高效益。
[0004]本發(fā)明在原有氫氣罐的基礎(chǔ)上，新配置集裝格充裝設(shè)備，并根據(jù)實際應(yīng)用情況設(shè)計了新的自動化控制程序，使產(chǎn)品氫氣的放散率降到最低。具體控制原理如下:
[0005]首先是通過壓力調(diào)節(jié)閥保證冷乳主線氫氣的滿足供應(yīng)和正常使用，其次通過分析產(chǎn)品氫氣剩余量，進(jìn)而選定充裝模式。如果剩余的氫氣產(chǎn)量比較多，那么集裝格需要充裝則通過氫氣壓縮機(jī)加壓后進(jìn)行集裝格充裝;不需要充裝則收集到氫氣罐中；氫氣罐中儲存的氫氣既可以外送冷乳主線也可對集裝格進(jìn)行充裝。
[0006]—種氫氣在線輸送及集裝格充裝自動控制系統(tǒng)包括:電源模塊I，中央處理器2，模擬量輸入器(Al) 3，模擬量輸出器(A0)4，送冷乳管路壓力變送器安全柵5，送冷乳管路壓力變送器10，氫氣總管壓力變送器安全柵6，氫氣總管壓力變送器11，送冷乳管路壓力調(diào)節(jié)閥安全柵7，送冷乳管路壓力調(diào)節(jié)閥12，充裝管路壓力調(diào)節(jié)閥安全柵8，充裝管路壓力調(diào)節(jié)閥13，送球罐管路壓力調(diào)節(jié)閥安全柵9，送球罐管路壓力調(diào)節(jié)閥14。電源模塊I與中央處理器2相連接，模擬量輸入器3通過送冷乳管路壓力變送器10采集送冷乳氫氣管道壓力值，模擬量輸入器3通過氫氣總管壓力變送器11采集制氫站氫氣總管壓力值，中央處理器2通過模擬量輸入器3采集到的送冷乳氫氣管道壓力值和制氫站氫氣總管壓力值，進(jìn)行數(shù)據(jù)對比分析；通過數(shù)據(jù)對比分析后，中央處理器2通過設(shè)定控制方式，確定控制指令?？刂浦噶钣赡M量輸出器4分別發(fā)送給送冷乳管路壓力調(diào)節(jié)閥12、充裝管路壓力調(diào)節(jié)閥13、送球罐管路壓力調(diào)節(jié)閥14。進(jìn)而由PLC系統(tǒng)CHJ模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)對比分析，并通過模擬量輸出器A04輸出控制指令，在確保送冷乳管路壓力的條件下，根據(jù)在線實際情況，進(jìn)行集裝格或氣罐充裝。氫氣在線輸送網(wǎng)絡(luò)控制圖見附圖1。
[0007]為了安全，可在送冷乳管路壓力變送器10與模擬量輸入器3中間安裝送冷乳管路壓力變送器安全柵5，在氫氣總管壓力變送器11與模擬量輸入器3中間安裝氫氣總管壓力變送器安全柵6，在送冷乳管路壓力調(diào)節(jié)閥12與模擬量輸出器4中間安裝送冷乳管路壓力調(diào)節(jié)閥安全柵7，在充裝管路壓力調(diào)節(jié)閥13與模擬量輸出器4中間安裝充裝管路壓力調(diào)節(jié)閥安全柵8，在送球罐管路壓力14與模擬量輸出器4中間安裝送球罐管路壓力調(diào)節(jié)閥安全柵9。
[0008]所述的設(shè)定控制方式主要包括送冷乳氫氣壓力控制、氫氣集裝格充裝控制、氫氣球罐充裝控制；
[0009]所述的送冷乳氫氣壓力控制:通過送冷乳管路壓力調(diào)節(jié)閥12，使在線輸送氫氣閥后壓力保持恒定，具體量值0.6MPa。
[0010]所述的氫氣集裝格充裝控制:當(dāng)制氫站氫氣總管壓力大于1.05MPa，打開充裝管路壓力調(diào)節(jié)閥(13)，對集裝格進(jìn)行充裝。
[0011 ]所述的氫氣球罐充裝控制:當(dāng)制氫站氫氣總管壓力大于1.05MPa，具備集裝格充裝條件而集裝格暫時不需要充裝時，打開送球罐管路壓力調(diào)節(jié)閥(14)，將多余氫氣充裝到氫氣球罐。球罐的安全壓力為I.5MPa，當(dāng)球罐內(nèi)氫氣壓力大于I.5MPa時，關(guān)閉送球罐管路壓力調(diào)節(jié)閥(14)，禁止球罐充裝。
[0012]—種氫氣在線輸送及集裝格充裝自動控制方法，具體方法如下:
[0013]在送冷乳氫氣壓力控制上，通過調(diào)節(jié)送冷乳管路壓力調(diào)節(jié)閥12，使在線輸送氫氣閥后壓力保持恒定，具體量值0.6MPa。
[0014]當(dāng)制氫站氫氣總管壓力大于1.05MPa，打開充裝管路壓力調(diào)節(jié)閥(13)，對集裝格集裝格進(jìn)行充裝。
[0015]當(dāng)制氫站氫氣總管壓力大于1.05MPa，具備集裝格充裝條件而集裝格暫時不需要充裝時，打開送球罐管路壓力調(diào)節(jié)閥(14)，將多余氫氣充裝到氫氣球罐。球罐的安全壓力為
1.5MPa，當(dāng)球罐內(nèi)氫氣壓力大于1.5MPa時，關(guān)閉送球罐管路壓力調(diào)節(jié)閥(14)，禁止球罐充裝。
[0016]本發(fā)明的優(yōu)點及積極效果在于:通過對氫氣輸送系統(tǒng)增加集裝格自動控制系統(tǒng)，使400Nm3制氫站的產(chǎn)出氫氣輸送更趨合理，氫氣利用率達(dá)到96%以上。新增集裝格充裝，不僅避免了氫氣的大量浪費，而且能在突發(fā)情況下通過球罐對產(chǎn)線供給氫氣。綜合的自動控制系統(tǒng)，確保了氫氣輸送的合理化、有序化，經(jīng)濟(jì)效益可觀。
【附圖說明】
[0017]圖1為氫氣輸送網(wǎng)絡(luò)控制圖:電源模塊I，中央處理器2，模擬量輸入器(AI)3，模擬量輸出器(AO) 4，送冷乳管路壓力變送器安全柵5，送冷乳管路壓力變送器10，氫氣總管壓力變送器安全柵6，氫氣總管壓力變送器11，送冷乳管路壓力調(diào)節(jié)閥安全柵7，送冷乳管路壓力調(diào)節(jié)閥12，充裝管路壓力調(diào)節(jié)閥安全柵8，充裝管路