水电解制氢装置计算机控制系统的设计与开发

【摘要】： 水电解制氢技术是比较成熟的氢气获取技术之一,具有工艺流程简单、环境污染小、氢气纯度高等特点,因而广泛应用在电力、冶炼、化工、食品、电子等行业。但氢气具有易燃易爆的危险性,要求装置安全稳定运行,并对突发事件能够迅速反应,因此对水电解制氢装置的工艺流程和控制系统设计提出了较高的要求。 随着计算机控制技术的发展,水电解制氢装置也逐渐采用计算机控制方式,装置中大量使用自动化仪表、阀门,大大的提高了装置运行的安全性、可靠性,降低了人工劳动强度。 针对水电解制氢装置自动控制的设计与开发过程中存在的问题,本文作者通过与工艺设计人员协作,在总结先前制氢装置控制系统的基础上,并参考国内外先进工业控制技术,在制氢装置自动控制的研究与设计中采用先进的软硬件技术,形成一套完整的自动控制方案,在一定程度上解决了制氢装置控制系统存在的问题。 通过水电解制氢装置计算机控制系统的研究开发和应用,得出如下结论: 1.本文提出的控制策略和程序开发思路,能够安全、稳定的控制制氢装置运行。随动报警、联锁点的设置,完善的解决了装置的可靠报警、联锁问题。 2.过程控制程序的结构化子程序设计方式,使程序具有稳定性、连续性和扩展性,提高了程序的维护性能,缩短了程序维护时间。 3.两层结构的水电解制氢装置计算机控制系统实现了装置生产过程控制和管理的自动化,提高了生产过程的控制、操作及管理水平,产生了显著的经济效益与社会效益。 【关键词】：水电解制氢 计算机控制系统 过程控制 PID
【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】：TP273.5
【目录】：

• 中文摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 绪论8-14
• 1.1 课题背景及意义8-9
• 1.2 水电解制氢装置自动化控制技术的现状9-12
• 1.2.1 工业自动化控制技术现状9-12
• 1.2.2 水电解制氢自动化控制技术现状12
• 1.3 水电解制氢装置自动控制目前存在的问题12
• 1.4 本文的主要工作12-13
• 1.5 论文的组织结构13-14
• 第二章 水电解制氢装置工艺设计及控制要求14-25
• 2.1 水电解制氢原理15-19
• 2.1.1 水电解原理16-17
• 2.1.2 电解液的选择17
• 2.1.3 电解电压17
• 2.1.4 电解液的电导率与浓度和温度的关系17-18
• 2.1.5 物料衡算18-19
• 2.2 工艺流程19-20
• 2.3 水电解制氢装置控制要求20-22
• 2.3.1 压力控制要求20-21
• 2.3.2 温度控制要求21
• 2.3.3 液位控制要求21-22
• 2.3.4 电解电流控制要求22
• 2.3.5 氢氧纯度控制要求22
• 2.3.6 电解液循环控制要求22
• 2.3.7 安全性要求22
• 2.4 水电解制氢装置防爆要求22-24
• 2.4.1 氢气的爆炸性及爆炸范围22-23
• 2.4.2 爆炸气体分组和爆炸区域划分23-24
• 2.5 小结24-25
• 第三章 水电解制氢装置计算机控制策略研究25-32
• 3.1 压力调节系统25-27
• 3.1.1 压力检测点的选取25
• 3.1.2 压力控制点的选取25
• 3.1.3 调节阀的选取25-26
• 3.1.4 调节系统组成26-27
• 3.2 温度调节系统27-29
• 3.2.1 温度检测点的确定27
• 3.2.2 温度控制点确定27
• 3.2.3 温度调节阀的选取27-28
• 3.2.4 温度调节系统组成28-29
• 3.3 液位调节系统29-30
• 3.3.1 监测点的选取29
• 3.3.2 控制点的选取29
• 3.3.3 调节阀的选择29
• 3.3.4 液位调节系统组成29-30
• 3.4 电解电流的控制30
• 3.5 氢、氧气体纯度监测30-31
• 3.6 安全性设计策略31
• 3.7 小结31-32
• 第四章 水电解制氢装置计算机控制系统设计32-38
• 4.1 计算机控制系统体系结构32-33
• 4.2 计算机控制系统硬件平台33-34
• 4.2.1 系统网络结构33-34
• 4.2.2 系统硬件选择34
• 4.3 计算机控制系统软件平台34
• 4.4 计算机控制系统软件功能设计34-35
• 4.4.1 过程控制系统35
• 4.4.2 过程监控系统35
• 4.5 小结35-38
• 第五章 水电解制氢装置计算机控制程序开发及其应用38-59
• 5.1 过程控制程序开发38-55
• 5.1.1 变量定义38-44
• 5.1.2 程序开发44-55
• 5.2 过程监控程序开发55-58
• 5.3 小结58-59
• 第六章 结论59-60
• 参考文献60-63
• 发表论文和科研情况说明63-64
• 致谢64

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