提高制氢装置的稳定性

刘丁丁，米海军，李专成

(陕西北元化工集团，陕西 榆林 719000)

提高制氢装置的稳定性

刘丁丁*，米海军，李专成

(陕西北元化工集团，陕西 榆林 719000)

制氢装置；电流波动；不稳定;事故

某制氢装置系统开车以来一直运行不稳定，电流有波动情况。分析电流波动原因可能有：整流柜控制电源与动力配电接在一起，并且公用零线串接在一起，如果零线有1个点断开就会造成停车事故；3台制氢整流柜的控制电源与动力配电装置电源取自同一段，如果启动大型负荷的设备也会引起制氢的电流波动；在操作过程中电流提升太快也会引起电流波动；提升电流旋钮的选择不当等原因导致制氢装置不稳定运行。从多个方面提高制氢装置的稳定性，从而达到安全、稳定、长周期、满负荷、优质高效的运行的目的。

1 制氢装置简介及制氢工艺

1.1制氢装置简介

制氢装置由3台制氢变压器和3台整流柜以及3台电解槽和3台配电高压柜，后台监控组成，制氢装置的连锁共有20个。

1.2制氢工艺

电解制氢系统包括了水电解制氢装置，主要设备有电解槽、附属设备框架、整流变压器、整流柜、仪表柜、碱液箱等。水在电解槽内在直流电的作用下被分解为1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内的气液分离器进行气液分离，氢气和氧气分别经过气液分离器、氢气、氧气冷却器、捕滴器、汽水分离器，然后在控制系统的控制下外送；电解液在循环泵的作用下经过氢、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。系统的压力是通过压力控制系统和差压控制系统自身形成的，从而满足后级工艺和贮存的要求。

水电解制氢设备流程示意图如图1所示。

图1 水电解制氢设备流程示意图Fig.1 Process flow diagram of hydrogen preparation by water electrolysis

2 调查现状

2.1制氢故障调查

制氢有3台制氢变及3台整流柜，3台电解槽，1号制氢变和3号制氢变于2015年出现单台停车共10次。3台连锁跳停共4次。

2.2疑难故障

经常出现氢氧差连锁跳停，碱液循环泵于2015年7月至11月出现跳停4次，但查不出跳停原因。

2.3电流波动

1号及3号电流调节旋钮于2015年出现8次故障，导致电流波动，须停电处理。

2.4接线不规范

控制柜内共用零线串接，没有独立，不易检修，易造成停车事故。

3 制氢跳闸原因分析

3.1制氢连锁程控柜跳闸原因

制氢连锁程控柜跳闸原因包括：氢分离液位高，氢分离液位低，氧分离液位高，氧分离液位低，氢氧分离液位差大，氢侧碱液流量低，氧侧碱液流量低，程控柜急停按钮，氧分离器压力高 (变送器) ，氧分离器压力高 (压力表) 连锁，槽温高，仪表气压力低等。

3.2制氢连锁整流柜跳闸原因

制氢连锁整流柜跳闸原因有：缺相(熔断器烧断)，直流电流过流(大于7 200 A) ，整流柜急停按钮，整流柜冷却水压力低，可控硅超温，变压器油温高报警，变压器油温高连锁，变压器重瓦斯等。

4 制氢设备运行不稳定因素的分析及防范措施

4.1电流波动较大的原因

(1)工艺电解液流量不稳定引起电流波动。

(2)升、降电流操作不规范引起电流波动，升、降电流过快导致电流波动。

(3)升、降电流的旋钮品质差引起电流波动，因为升、降电流应在后台电脑上远程控制，因现场都用旋钮操作，只有在后台故障的情况下才用旋钮操作。

(4)整流控制柜内元件及电路板故障引起电流波动。

(5)电流传感器接线接触不良也能引起电流波动。

(6)供电电压波动大也可引起电流波动。

4.2控制柜接线分析

整流柜控制电源与动力配电接在一起并且与公用零线串接在一起，如果有1个点断开，就会造成停车事故。

4.3碱液循环泵跳停原因的分析

(1)电网系统不稳定，导致跳停。

改进措施：加装UPS 装置，提供优质稳定的电源。

(2)电动机长时间运行，绝缘老化，故障跳停。

改进措施：岗位人员加强巡检，按时润滑电动机，定期检维修。

(3)氢氧差连锁导致碱液循环泵跳停。

改进措施：将氢氧差液位控制在合理范围内，严禁触发连锁。

(4)碱液流量过大，超出泵体扬程，导致跳停。

改进措施：控制碱液流量在合理范围内。

4.4制氢电流波动较大防范措施

(1)控制稳定的电解液的流量。

(2)严格按规程要求进行升、降电流的操作，杜绝违章操作。

(3)升、降电流时将旋钮打到远控，在后台操作。

(4)维护整流控制柜内元件，须更换的及时更换，加强巡检。

(5)检查电流传感器的接线。

(6)提供供电质量。

防范措施：技改整流柜控制电源，由原来的公用零线串接改为零线小母排。

此外，分流器接线松动容易引起电流波动，须定期紧固。

5 技改措施

针对以上影响制氢装置稳定运行的因素进行了一系列的技改。

(1)技改公用零线串接而导致连锁跳停制氢。

(2)后台增加提升电流程序，降低人员操作的不稳定性，避免电流调节旋转(易损件)的损坏。

(3)技改因防晃电电源模块故障造成软水泵跳闸进而引起制氢跳闸。

通过技改，有效地保障了制氢装置的稳定运行。

技改前：整流柜控制电源与动力配电接在一起并且公用零线串接在一起，如果有一个点断开就会造成停车事故。

技改后：技改整流柜控制电源，由原来的公用零线串接改为零线并联回零。

技改前：现场电流调节为旋钮式，主要由人工手动调节，易造成电流较大波动。

技改后：电流调节控制精确，不易造成提电流时出现较大波动及正常运行时出现电流波动的现象。

6 实施后效果

(1)制氢稳定长周期运行未出现人员或电气的直接原因造成制氢跳停。

(2)未出现电流波动现象。

(3)保障了氢气的供应，未出现因氢气而造成降流量的现象。

(4)为公司创造了效益，达到了降本增效的目的。

7 结语

通过对制氢稳定性研究与学习，达到了制氢安全、稳定、长周期、满负荷、优质高效的运行的最终目的，同时增强了业务技能，提高了员工自主钻研、自主创新的能力，形成了团队合作、共同学习、共同研究、共同成长的良好氛围。

[1] 马骥.水电解制氢装置在氯碱生产中的应用[J].氯碱工业，2015，51(9):22-24.

[编辑：蔡春艳]

Improvedstabilityofhydrogenproductionplant

LIUDingding,MIHaijun,LIZhuancheng

( Shaanxi Beiyuan Chemical Industry Group,Yulin 719000 ,China )

hydrogen production equipment; current fluctuation; instability; accident

A hydrogen production system had operated unstably since its commissioning and current had fluctuated. The possible causes of current fluctuation were analyzed. The rectifier control power supply and power distribution were connected together,and the common zero lines were connected in series,so one point off-contact in the zero line would cause a shutdown accident. The control power supply for three sets of hydrogen rectifier and the power supply for power distribution device were taken from the same grid,so the current for hydrogen production would fluctuated if a large load of device started-up. Too-fast-rise of current during operation would cause current fluctuations. Improper knob for rising current would lead to unstable operation of hydrogen plant. The stability of hydrogen production device were improved from many aspects so as to realize safe,stable,long-period,full-load,high-quality and efficient operation.

TQ028.2

B

1008-133X(2017)07-0017-03

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刘丁丁(1991—)，男，助理工程师，2011年参加工作， 一直从事供配电维护、检修、运行方面工作，现任陕西北元化工集团化工分公司动力检修分厂305运行一班主操。

2017-02-02