一种碱性水电解制氢系统及其压力、液位调节阀控制方法与流程

1.本发明涉及一种碱性水电解制氢系统及其压力、液位调节阀控制方法，属于水电解制氢的技术领域。


背景技术：

2.中国是世界上产量最高的氢气制备国家，当前以化石燃料制氢为主，占比约64%，工业副产制氢和电解水制氢分别占比约32%和4%。但化石燃料制氢和工业副产制氢一方面原料受能源转型的影响原料供给减少；另一方面制氢过程二氧化碳排放增加，无法作为最优的制氢选择。电解水制氢技术设备简单，工艺流程稳定可靠，产生的氢气纯度高（》99%），同时生产过程基本实现零碳排放。未来随着电解水技术和可再生能源发电的发展，电解水制氢有望成为中国主流的制氢方式，实现“绿氢”的规模化应用。
3.工业生产中常用的氢气制备方法有电解水制氢法、矿物燃烧转化制氢法以及石油化工生产过程中副产氢气等。电解水制氢法具有工艺简单、操作方便、生产过程不会产生co2等温室气体，且产品纯度高等优点，是目前重要的制氢方法之一，被视为未来“氢经济时代”的主要生产方式。
4.目前，水电解制氢的在运行过程中，如何实现多种不同厂家的部件、不同部件采集的不同物理参数之间的整合，是主要难点和痛点，让水电解制氢平稳运行，是行业目前亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

5.为了解决上述存在的问题，本发明公开了一种碱性水电解制氢系统及其压力、液位调节阀控制方法，其具体技术方案如下：一种碱性水电解制氢系统，包括碱液循环系统、氢气回路、氧气回路、冷却水回路和补水回路，所述碱液循环系统：包括电解槽、氢气液分离器、氧气液分离器、换热器、碱液过滤器和循环泵，所述电解槽中盛放碱液，碱液在电解槽中电解后，产生夹带碱液的氢气和氧气，夹带碱液的氢气经循环泵进入氢气液分离器，夹带碱液的氧气进入氧气液分离器，在氢气液分离器、氧气液分离器内进行气液分离，分离后的碱液经汇管汇流后进入换热器，冷却后的碱液进入碱液过滤器过滤，滤去杂质，再由循环泵打回电解槽内，完成一个碱液循环；氢气回路：经过氢气液分离器分离后的氢气，经过捕滴、洗涤和冷却后，成为产品氢气，在氢中氧分析仪的监测下，合格的产品氢气送给用户使用，未达指标的氢气转入放空处理；氧气回路：经过氧气液分离器分离后的氧气，经过捕滴、洗涤和冷却后，成为产品氧气，在氢中氧分析仪的监测下，合格的产品氧气送给用户使用，未达指标的氧气转入放空处理；冷却水回路：冷却水流经换热器，冷却换热器中的循环碱液，循环碱液回到电解槽
中，再次电解夹带在氢气和氧气中，带出电解槽内产生的热量，再次经过氢气液分离器、氧气液分离器后，进入换热器；补水回路：电解所消耗的水分由纯水箱经加水泵加压后注入氢侧或氧侧的洗涤器，先稀释洗涤器中的碱液浓度，后经溢流管流入氢气液分离器或氧气液分离器，再进入碱液循环系统；在氧气回路设置压力调节系统控制点，选择氧侧气液分离器的压力作为系统压力测量点，在氧气出口管道上设置调节阀，调节阀选用单座式薄膜调节阀，控制策略采用单闭环定值调节系统，采用pid调节；在氢气回路设置液位调节系统控制点，液位调节系统与压力调节系统联系紧密，氢、氧两侧气液分离器底部相通，两侧气量不同，使用差压变送器测量液位信号，选用单座式薄膜调节阀，控制策略将氢侧信号作为给定，与氧侧液位信号进行比较、计算，属于单闭环随动调节系统，采用pid调节。
6.碱性水电解制氢系统的压力、液位调节阀控制方法，所述氧气回路和氢气回路中的单座式薄膜调节阀包括5个功能控制块，分别为参数设定模块、输入接口模块、pid控制模块、斜坡函数功能块和输出接口模块；参数设定模块，用于人工定义运行工况下的重要参数、起始方向设定、目标值设定，手/自动模式设定；输入接口模块，用于将输入制氢系统中仪表所检测的实际瞬时数据，通过相应的数模转换得到pid控制功能块自动条件下需要的过程变量；pid控制模块，根据被检测到的过程变量pv及跟pid控制功能块设定值进行微积分计算闭环比较得出控制设备的百分比开度值，并进行追踪；斜坡函数功能块：用于稳态pid控制功能块的震荡输出，使其pid控制功能块的输出趋向稳态、波动小，且存在延时性，给整套系统预留一定的缓冲控制，避免相应重要物理参数发生剧烈波动，影响装置运行；输出接口模块：用于将经过斜坡函数功能块的数字量转成模拟量4-20ma电流信号控制氢氧两侧出口单座式薄膜调节。
7.进一步的，所述pi d调节的具体过程为：dcs或plc系统中的cpu模块根据现场远程仪表反馈回来的pv值进行确定比例p、i、d，得到输出开度，输出开度值启动ramp函数块，ramp在可调范围内恒速升降输出给定值，给定值开度4-20ma，通过计算机屏蔽电缆控制调节阀的行程平滑开启与关闭。
8.进一步的，所述p的确定方法为：确定比例系统p的时候首先不考虑积分和微分，i为0、d为0，这个时候就成了纯比例调节的方法，适当把比例从大放到小，观察输出曲线，震荡变小稳定则停止；所述i的确定方法为：积分是越小越强，所以当p设定好后，积分时间要确定dcs或plc中cpu的积分单位时间是毫米还是分钟，然后再从高往低调，观察系统的输出直到稳态；所述d的确定方法为：微分常数的调节一般用到温度参数的调节，微分时间要确定dcs或plc中cpu的微分单位时间是毫米还是分钟，然后再从高往低调，观察系统的输出直到稳态。
9.进一步的，所述参数设动模块具体执行过程为：在整套系统运行前设定此参数，起
起始方向分为正作用，正作用意义为调节阀开度增大，相对应控制的系统压力、系统液位则增加，反作用意义为调节阀开度增大，相应控制的系统压力、系统液位则减少；当单座式调节阀硬件选择故障开时（fo）一般方向选择为正作用，当单座式调节阀硬件选择故障开时（fc）一般方向选择反作用；系统压力的目标值写入1.5mpa，符合满工况的实际要求，系统液位则需要把氢侧分离器的液位pv值作为目标设定值固定值；手/自动模式设定，在无特殊情况下，为保证整体系统稳定运行，选择自动模式。
10.进一步的，所述输入接口模块具体执行过程为：整套水电解制氢装置系统中不同类型的仪表物理参数数据非常多，而这些物理参数数据统一通过变送器输出4-20ma，给控制系统及控制功能模块提供相应的瞬时数据，而瞬时数据的正确性来自仪表自身的硬件及仪表出厂及现场根据工况下的校准值，或者利用手操器进行现场实际工况校准。
11.进一步的，所述pid控制功能模块具体执行过程为：用于将输入接口模块转换过来可识别的瞬时量与参数设定模块进行比较、计算得出符合要求的4-20ma的模拟量信号，控制氢侧出口单座式薄膜式调节阀和氧侧出口单座式薄膜式调节阀。
12.进一步的，所述斜坡函数功能块具体执行过程为：用于稳态pid功能块的输出的标准电流信号4-20ma，供给输出接口模块控制氢氧两侧出口单座式薄膜调节阀的开度比例使其处于上下限值内，减小波动，减小系统压力的震荡导致的电解槽隔膜穿透、损坏问题，同时也具有匀速攀爬值目标值的功能，适应多种场合的物理参数；斜坡函数功能运用plc系统或者dcs系统自带的结构化编辑语言（st）进行算法封装成固定功能只针对整套系统内某个物理参数的单个功能调用；但在其他场合需要用时，可将其打开，修改内部固定常量，即可做到反复在其他场合使用。
13.本发明的工作原理是：电解水制氢的工艺流程为30％koh水溶液（即电解液）在电解槽中阴极产生氢气，反应式为4h2o+4e=2h2↑
+4oh-，阳极产生氧气，反应式为：4oh-=o2↑
+2h2o+4e。含有碱液的氢气进氢分离器，在重力作用下进行气液分离，冷却后再由氢气捕滴器将其中的游离水除去，经氢气缓冲罐进脱氧器，将微量的氧杂质在催化剂的作用下反应生成水，再由氢气冷却器将气体中的水蒸汽冷凝排出，然后进装有分子筛的吸附塔，利用分子筛对水、二氧化碳及其他杂质的吸附作用，达到净化氢气的目的。
14.碱性水电解制氢系统包括了全套水电解制氢装置，主要设备有电解槽、后处理系统、整流变压器、整流柜、plc程控柜、仪表柜、碱液箱、原料水箱等。
15.在电解制氢单元，水在电解槽内在直流电的作用下被分解为一份氢气和1/2份氧气，生成的氢气和氧气与电解液一起被送至附属设备框架的气液分离内进行分离，氢气和氧气分别经过氢气、氧气冷却器冷却、捕滴除水，然后在控制系统的控制下外送；电解液在循环泵的作用下分别经过氢、氧碱液过滤器、氢、氧碱液冷却器然后返回电解槽继续进行电解。
16.系统的压力是通过压力控制系统和差压控制系统调节形成的，从而满足后级工艺和贮存的要求。
17.水电解制取的氢气具有纯度高、杂质少等优点，通常水电解氢气中的杂质仅为氧气和水，无其它组份（可避免某些催化剂中毒），这就为制取高纯氢提供了方便，提纯后它所
制取的气体可以达到电子级工业用气体的指标。
18.本发明的有益效果是：本发明在碱性水电解制氢自动化系统中，温度、流量、压力、液位的调节全部采用单座式薄膜调节阀，而调节阀的响应时间和自动化系统输出的响应时间，及pid恒温、恒流、恒压、恒液位的调节尤为重要，是保证系统的重要组成部分，单独采用pid控制会出现阶跃性跳变，使得阀门行程突变，引起的泄压速度过快、温度、压力失调，且产氢量效率低，耗电量大，不环保等。对整套系统的安全及设备长期的使用寿命不利，轻则导致停机，重则导致安全事故。所以在此基础上加入ramp方式进行稳状态调节，采用pid+ramp方式调节重要参数控制的单座式气动薄膜调节阀，使得重要参数，在一定范围进行恒速率变化，避免阶跃性跳变引起的问题。
附图说明
19.图1是本发明的碱性水电解制氢系统图，图2是本发明的单座式薄膜调节阀位置图，图3是本发明的液位控制模块单元示意图，图4是本发明的压力控制模块单元示意图。
实施方式
20.下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明。应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
21.结合附图1可见，本碱性水电解制氢系统，包括碱液循环系统、氢气回路、氧气回路、冷却水回路和补水回路，所述碱液循环系统：包括电解槽、氢气液分离器、氧气液分离器、换热器、碱液过滤器和循环泵，所述电解槽中盛放碱液，碱液在电解槽中电解后，产生夹带碱液的氢气和氧气，夹带碱液的氢气经循环泵进入氢气液分离器（图1上简写为氢分离器），夹带碱液的氧气进入氧气液分离器（图1中简写为氧分离器），在氢气液分离器、氧气液分离器内进行气液分离，分离后的碱液经汇管汇流后进入换热器（即碱液冷却器），冷却后的碱液进入碱液过滤器过滤，滤去杂质，再由循环泵打回电解槽内，完成一个碱液循环。
22.氢气回路：经过氢气液分离器分离后的氢气，经过捕滴、洗涤和冷却后，（在图1中的氢综合塔、氢气水冷却器中完成），成为产品氢气，在氢中氧分析仪的监测下，合格的产品氢气送给用户使用，未达指标的氢气转入放空处理。
23.氧气回路：经过氧气液分离器分离后的氧气，经过捕滴、洗涤和冷却后，（在图1中的氧综合塔、氧气水冷却器中完成），成为产品氧气，在氢中氧分析仪的监测下，合格的产品氧气送给用户使用，未达指标的氧气转入放空处理。
24.冷却水回路：冷却水流经换热器，冷却换热器中的循环碱液，循环碱液回到电解槽中，再次电解夹带在氢气和氧气中，带出电解槽内产生的热量，再次经过氢气液分离器、氧气液分离器后，进入换热器。
25.补水回路：电解所消耗的水分由纯水箱经加水泵加压后注入氢侧或氧侧的洗涤器，先稀释洗涤器中的碱液浓度，后经溢流管流入氢气液分离器或氧气液分离器，再进入碱
液循环系统。
26.本发明的核心改进在于：在氧气回路设置压力调节系统控制点，选择氧侧气液分离器的压力作为系统压力测量点，在氧气出口管道上设置调节阀，调节阀选用单座式薄膜调节阀，控制策略采用单闭环定值调节系统，采用pid调节。
27.在氢气回路设置液位调节系统控制点，液位调节系统与压力调节系统联系紧密，氢、氧两侧气液分离器底部相通，两侧气量不同，使用差压变送器测量液位信号，选用单座式薄膜调节阀，控制策略将氢侧信号作为给定，与氧侧液位信号进行比较、计算，属于单闭环随动调节系统，采用pid调节。
28.本发明的单座式薄膜调节阀的连接位置参见图2。
29.下面具体介绍单座式薄膜调节阀各个部分的功能：1.参数设动模块：用于人工定义运行工况下的重要参数、起始方向设定、目标值设定,手/自动模式设定。在整套系统运行前设定此参数，起起始方向分为正作用，正作用意义为调节阀开度增大，相对应控制的系统压力、系统液位则增加，反作用意义为调节阀开度增大，相应控制的系统压力、系统液位则减少。当单座式调节阀硬件选择故障开时（fo）一般方向选择为正作用，当单座式调节阀硬件选择故障开时（fc）一般方向选择反作用。系统压力的目标值的一般写入1.5mpa，符合满工况的实际要求。系统液位则需要把氢侧分离器的液位pv值作为目标设定值固定值。手/自动模式设定，在无特殊情况下，为保证整体系统稳定运行，选择自动模式。
30.2.输入接口模块：用于将现场仪表所检测到的瞬时数据（标准4-20ma电流信号）转换成plc系统或dcs系统可以识别的数字量信号。整套水电解制氢装置系统中不同类型的仪表数据非常多例如：温度、压力、液位、液体流量、气体流量、电压、电流等的物理参数，而它们统一通过变送器输出4-20ma，给控制系统及控制功能模块提供相应的瞬时数据，而瞬时数据的正确性来自仪表自身的硬件及仪表出厂及现场根据工况下的校准值，也可以利用手操器进行现场实际工况校准。例如：双法兰差压变送器液位的检测，需要将双法兰在现场实际安装后，将双法兰拆开对空，并用手操器通过hart的协议进入仪表校准界面将出厂的零点进行迁移。一般通过p=ρgh压强公式进行验算，从而保证进入plc系统或dcs系统的仪表检测的氢氧分离器液位数据为准确值，用于后端pid恒液位调节，控制系统整体稳态。
31.3.pid控制功能模块：用于将输入接口模块转换过来可以识别的瞬时量与参数设定模块进行比较、计算得出符合要求的4-20ma的模拟量信号控制氢侧出口单座式薄膜式调节阀和氧侧出口单座式薄膜式调节阀。根据整套系统在运行过程中现场调试经验所得pid调节所有参数（温度、压力、液位、液体流量、气体流量、电压、电流）比例p的选取范围：1.5-5，积分i选取范围：1-10/min，微分选取范围：1-3/min。水电解制氢系统中系统压力的pid取值一般比例取：2 积分一般选取：1.5，因为压力对象的滞后不大，就不引入微分，能满足现场整套装置系统的压力控制，保证系统不超压,并且能按人工要求逐步升降压。针对整套系统在运行过程中的液位pid调节对应的参数比例p取：3.5, 积分i取：6，d不取值 液位允许有静差时，所以不用微分只需调整好比例,积分即可，最终可以实现工业现场氢氧分离罐内两侧液位平衡。
32.4.斜坡函数功能块：用于稳态pid功能块的输出的标准电流信号4-20ma,供给输出接口模块控制氢氧两侧出口单座式薄膜调节阀的开度比例使其处于上下限值内，减小波
动，减小系统压力的震荡导致的电解槽隔膜穿透、损坏问题同时也具有匀速攀爬值目标值的功能,可适应多种场合的物理参数。斜坡函数功能运用plc系统或者dcs系统自带的结构化编辑语言（st）进行算法封装成固定功能只针对整套系统内某个物理参数的单个功能调用。但在其他场合需要用时，可将其打开修改内部固定常量即可也能做到反复在其他场合使用。
33.5.输出接口模块：用于将控制功能块内的标准的4-20ma电流信号输入给氢氧两侧出口单座式薄膜调节阀自动根据系统压力和系统液位进行比例开度控制。
34.综上所述：水电解制氢行业内，常规的pid调节可能会出现阶跃性跳变，遇到不同类型的plc系统和dcs系统，（例如：亚系三菱、欧姆龙，欧系：西门子，施耐德。国产dcs：浙大中控，北京和利时。）由于每家硬件构造不一样，会有不同的pid参数调节方法。而通过本发明的程序功能块以及参数经验，不仅可以保证系统压力、系统液位的稳定和操作方便，应用场合多，而且还可以适用于不同控制系统品牌间的使用。针对水电解制氢系统行业内，系统压力调节阀和系统液位调节阀的控制参数经验如附图3和4所示。
35.水电解制氢自控系统在原本技术的基础上加入ramp方式进行稳状态调节，采用pid+ramp方式调节重要参数控制的单座式气动薄膜调节阀，使得重要参数，在一定范围进行恒速率变化，避免阶跃性跳变引起的问题。
36.本发明水电解制氢dcs或plc系统中的cpu模块根据现场远程仪表反馈回来的pv值进行确定比例p（确定比例系统p的时候首先不考虑积分和微分，i为0、d为0，这个时候就成了纯比例调节的方法，适当把比例从大放到小，观察输出曲线，震荡变小稳定则停止）、i（积分是越小越强，所以当p设定好后，积分时间要确定dcs或plc中cpu的积分单位时间是毫米还是分钟然后再从高往低调，观察系统的输出直到稳态）、d（微分常数的调节一般用到温度参数的调节，微分时间要确定dcs或plc中cpu的微分单位时间是毫米还是分钟然后再从高往低调，观察系统的输出直到稳态），得到输出开度。输出开度值启动ramp函数块，ramp在可调范围内恒速升降输出给定值，给定值开度4-20ma,通过计算机本案屏蔽电缆控制调节阀的行程平滑开启与关闭。
37.本发明中dcs或plc品牌和型号的选型，选的cpu型号不单单要有pid功能控制块，还应具备c语言或vb脚本编辑环境或者携带ramp斜坡函数功能块，方可实现软件部分的编程。
38.单座式薄膜调节阀品牌和型号的选型，符合工艺要求的开度行程的响应时间、材质的使用寿命，接收4～20ma定位器的稳定性及ip防护等级等。
39.信号传输上使用的本案屏蔽电缆，要保证信号不失真、传输连续、抗干扰、压降少等。
40.运行压力的范围从0.8～4mpa均有，要求装置在运行过程中压力稳定，且在运行压力范围内50%～100%连续可调。
41.液位控制要保证的平衡，偏差不超过
±
5水柱的高度。
42.温度控制，水电解制氢装置最佳运行温度为85
±
5℃，要求温度80℃～90℃范围内连续可调，并且控制系统温度稳定在设定值，偏差不超过
±
2℃。在装置正常停机或者故障停机时，应迅速降温。
43.报警连锁 控制为保障设备和人员的安全，在相关参数项出现故障时，应能及时发
出声光报警信号，提醒注意，在出现严重故障时应能够自动进行停机操作。
44.在运行过程中，还有其他如电解电压和电解电流的控制、氢氧纯度的控制、自动补水的控制以及一些逻辑和时序上的控制等等，所有的这些控制有机结合在一起，才能保证水电解制氢装置的平稳、可靠、安全的运行。
45.本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述技术手段所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。
46.以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

技术特征：
1.一种碱性水电解制氢系统，其特征在于，包括碱液循环系统、氢气回路、氧气回路、冷却水回路和补水回路，所述碱液循环系统：包括电解槽、氢气液分离器、氧气液分离器、换热器、碱液过滤器和循环泵，所述电解槽中盛放碱液，碱液在电解槽中电解后，产生夹带碱液的氢气和氧气，夹带碱液的氢气经循环泵进入氢气液分离器，夹带碱液的氧气进入氧气液分离器，在氢气液分离器、氧气液分离器内进行气液分离，分离后的碱液经汇管汇流后进入换热器，冷却后的碱液进入碱液过滤器过滤，滤去杂质，再由循环泵打回电解槽内，完成一个碱液循环；氢气回路：经过氢气液分离器分离后的氢气，经过捕滴、洗涤和冷却后，成为产品氢气，在氢中氧分析仪的监测下，合格的产品氢气送给用户使用，未达指标的氢气转入放空处理；氧气回路：经过氧气液分离器分离后的氧气，经过捕滴、洗涤和冷却后，成为产品氧气，在氢中氧分析仪的监测下，合格的产品氧气送给用户使用，未达指标的氧气转入放空处理；冷却水回路：冷却水流经换热器，冷却换热器中的循环碱液，循环碱液回到电解槽中，再次电解夹带在氢气和氧气中，带出电解槽内产生的热量，再次经过氢气液分离器、氧气液分离器后，进入换热器；补水回路：电解所消耗的水分由纯水箱经加水泵加压后注入氢侧或氧侧的洗涤器，先稀释洗涤器中的碱液浓度，后经溢流管流入氢气液分离器或氧气液分离器，再进入碱液循环系统；在氧气回路设置压力调节系统控制点，选择氧侧气液分离器的压力作为系统压力测量点，在氧气出口管道上设置调节阀，调节阀选用单座式薄膜调节阀，控制策略采用单闭环定值调节系统，采用pid调节；在氢气回路设置液位调节系统控制点，液位调节系统与压力调节系统联系紧密，氢、氧两侧气液分离器底部相通，两侧气量不同，使用差压变送器测量液位信号，选用单座式薄膜调节阀，控制策略将氢侧信号作为给定，与氧侧液位信号进行比较、计算，属于单闭环随动调节系统，采用pid调节。2.基于权利要求1所述的碱性水电解制氢系统的压力、液位调节阀控制方法，其特征在于，所述氧气回路和氢气回路中的单座式薄膜调节阀包括5个功能控制块，分别为参数设定模块、输入接口模块、pid控制模块、斜坡函数功能块和输出接口模块；参数设定模块，用于人工定义运行工况下的重要参数、起始方向设定、目标值设定，手/自动模式设定；输入接口模块，用于将输入制氢系统中仪表所检测的实际瞬时数据，通过相应的数模转换得到pid控制功能块自动条件下需要的过程变量；pid控制模块，根据被检测到的过程变量pv及跟pid控制功能块设定值进行微积分计算闭环比较得出控制设备的百分比开度值，并进行追踪；斜坡函数功能块：用于稳态pid控制功能块的震荡输出，使其pid控制功能块的输出趋向稳态、波动小，且存在延时性，给整套系统预留一定的缓冲控制，避免相应重要物理参数发生剧烈波动，影响装置运行；输出接口模块：用于将经过斜坡函数功能块的数字量转成模拟量4-20ma电流信号控制氢氧两侧出口单座式薄膜调节。3. 根据权利要求1所述的碱性水电解制氢系统的压力、液位调节阀控制方法，其特征
在于，所述pi d调节的具体过程为：dcs或plc系统中的cpu模块根据现场远程仪表反馈回来的pv值进行确定比例p、i、d，得到输出开度，输出开度值启动ramp函数块，ramp在可调范围内恒速升降输出给定值，给定值开度4-20ma，通过计算机屏蔽电缆控制调节阀的行程平滑开启与关闭。4.根据权利要求3所述的碱性水电解制氢系统的压力、液位调节阀控制方法，其特征在于，所述p的确定方法为：确定比例系统p的时候首先不考虑积分和微分，i为0、d为0，这个时候就成了纯比例调节的方法，适当把比例从大放到小，观察输出曲线，震荡变小稳定则停止；所述i的确定方法为：积分是越小越强，所以当p设定好后，积分时间要确定dcs或plc中cpu的积分单位时间是毫米还是分钟，然后再从高往低调，观察系统的输出直到稳态；所述d的确定方法为：微分常数的调节一般用到温度参数的调节，微分时间要确定dcs或plc中cpu的微分单位时间是毫米还是分钟，然后再从高往低调，观察系统的输出直到稳态。5.根据权利要求2所述的碱性水电解制氢系统的压力、液位调节阀控制方法，其特征在于，所述参数设动模块具体执行过程为：在整套系统运行前设定此参数，起起始方向分为正作用，正作用意义为调节阀开度增大，相对应控制的系统压力、系统液位则增加，反作用意义为调节阀开度增大，相应控制的系统压力、系统液位则减少；当单座式调节阀硬件选择故障开时（fo）一般方向选择为正作用，当单座式调节阀硬件选择故障开时（fc）一般方向选择反作用；系统压力的目标值写入1.5mpa，符合满工况的实际要求，系统液位则需要把氢侧分离器的液位pv值作为目标设定值固定值；手/自动模式设定，在无特殊情况下，为保证整体系统稳定运行，选择自动模式。6.根据权利要求2所述的碱性水电解制氢系统的压力、液位调节阀控制方法，其特征在于，所述输入接口模块具体执行过程为：整套水电解制氢装置系统中不同类型的仪表物理参数数据非常多，而这些物理参数数据统一通过变送器输出4-20ma，给控制系统及控制功能模块提供相应的瞬时数据，而瞬时数据的正确性来自仪表自身的硬件及仪表出厂及现场根据工况下的校准值，或者利用手操器进行现场实际工况校准。7.根据权利要求2所述的碱性水电解制氢系统的压力、液位调节阀控制方法，其特征在于，所述pid控制功能模块具体执行过程为：用于将输入接口模块转换过来可识别的瞬时量与参数设定模块进行比较、计算得出符合要求的4-20ma的模拟量信号，控制氢侧出口单座式薄膜式调节阀和氧侧出口单座式薄膜式调节阀。8.根据权利要求2所述的碱性水电解制氢系统的压力、液位调节阀控制方法，其特征在于，所述斜坡函数功能块具体执行过程为：用于稳态pid功能块的输出的标准电流信号4-20ma，供给输出接口模块控制氢氧两侧出口单座式薄膜调节阀的开度比例使其处于上下限值内，减小波动，减小系统压力的震荡导致的电解槽隔膜穿透、损坏问题，同时也具有匀速攀爬值目标值的功能，适应多种场合的物理参数；斜坡函数功能运用plc系统或者dcs系统自带的结构化编辑语言（st）进行算法封装成固定功能只针对整套系统内某个物理参数的单个功能调用；但在其他场合需要用时，可将其打开，修改内部固定常量，即可做到反复在其他场合使用。

技术总结
本发明公开了一种碱性水电解制氢系统及其压力、液位调节阀控制方法，该系统包括碱液循环系统、氢气回路、氧气回路、冷却水回路和补水回路，该方法包括设置在氧气回路和氢气回路中的单座式薄膜调节阀，单座式薄膜调节阀包括5个功能控制块，分别为参数设定模块、输入接口模块、PID控制模块、斜坡函数功能块和输出接口模块。本发明采用PID+RAMP方式调节重要参数控制的单座式气动薄膜调节阀，使得重要参数，在一定范围进行恒速率变化，避免阶跃性跳变引起的问题。的问题。的问题。


技术研发人员：余靖 盛斌 詹水华 马健 庞成伟 金浩 柳文青 徐子烨
受保护的技术使用者：江苏双良氢能源科技有限公司
技术研发日：2023.07.18
技术公布日：2023/9/16