加氢站水电解制氢装置控制系统设计

【摘要】： 随着我国经济的持续发展,汽车消费不断升温。城市汽车尾气排放对大气的污染问题已对我国的可持续发展战略产生巨大的影响,因而氢能的发展越来越受到世界各国的重视,目前各国均将燃料电池汽车作为自己的研发方向,但随着燃料电池汽车的全面推向市场,汽车燃料加注的问题就会变得越来越尖锐,因此加氢站基础设施系统特别是供氢装置的研究是非常必要的。 本文主要完成了加氢站水电解制氢设备控制系统的原理设计、控制系统的安全性设计及PLC程序的设计。 (1)控制系统的原理设计。主要完成了调节、监控、报警联锁等子系统的原理及电路设计,在该部分的设计过程中,对于影响设备运行的压力、液位、温度等通过合理设置控制点、选用PLC完成相关的控制等措施大大提高了设备的控制精度及运行的可靠性。 (2)控制系统的安全性设计。针对加氢站对设备安全性的要求,将系统的联锁保护分为了报警、软联锁及硬联锁三个等级,其联锁设定值按照报警、软联锁、硬联锁的顺序依次由低到高进行设置,其中硬联锁的设置使系统能够在PLC失效的情况下依然能够完成对设备的保护,可以大大提高整体设备运行的安全。 (3)PLC程序的设计。在程序的设计中,通盘考虑到设备的控制及与计算机通讯的需求,将整个程序分为主程序、控制程序和子功能三层结构,程序的编制中,针对不同的控制功能编制了各种功能模块使整套程序的结构更为合理,便于程序的修改和复用。 本设备整体采用了集装箱式氢站设计,大大减小了设备的体积,降低了安装工程难度;控制系统采用PLC控制,提高了控制精度和整体的自动化程度;在安全性设计中引入了硬联锁概念,使系统在PLC失效的情况下仍能完成对设备的保护;这使得整套装置体积小,对外界环境要求低,降低了设备的运行成本,极大地提高了设备运行的安全性和可靠性。 【关键词】：加氢站 水电解 控制 PLC
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TP273
【目录】：

• 中文摘要3-4
• ABSTRACT4-7
• 第一章 绪论7-12
• 1.1 课题研究的背景及意义7-8
• 1.2 课题研究现状8-10
• 1.2.1 水电解制氢装置的发展概况8-9
• 1.2.2 水电解制氢设备在加氢站中的应用及存在的问题9-10
• 1.3 本课题的主要研究内容10-12
• 第二章 水电解制氢设备的结构及控制系统设计12-33
• 2.1 水电解制氢设备的结构12-13
• 2.2 水电解制氢设备工作原理13
• 2.3 工艺流程简介13-17
• 2.3.1 制氢系统13-15
• 2.3.2 原料水生产和补充系统15
• 2.3.3 低温水冷却系统15-16
• 2.3.4 纯化干燥系统16-17
• 2.4 设备对控制系统的要求17-19
• 2.4.1 制氢系统18-19
• 2.4.2 纯化干燥系统19
• 2.4.3 辅助系统的控制19
• 2.5 控制系统的设计19-27
• 2.5.1 制氢系统20-23
• 2.5.2 纯化干燥系统23-26
• 2.5.3 辅助系统26-27
• 2.6 设备控制系统的安全性设计27-33
• 2.6.1 现场仪器仪表的防爆27-30
• 2.6.2 控制系统设计中所采取的联锁保护30-32
• 2.6.3 断电保护32-33
• 第三章 PLC 程序设计33-53
• 3.1 PLC 硬件选型33-36
• 3.1.1 设备的 I/O 点表33-36
• 3.1.2 PLC 硬件的选择36
• 3.2 PLC 程序的编制36-53
• 3.2.1 控制程序的结构设计37-38
• 3.2.2 程序设计38-53
• 第四章 总结与展望53-55
• 参考文献55-58
• 致谢58

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