1.本发明涉及水电解制氢设备的液位平衡控制系统及方法

1.本发明涉及水电解制氢技术领域，具体涉及一种水电解制氢设备的液位平衡控制系统及方法。

背景技术：

2.现有水电解制氢设备的液位平衡控制通常依靠单个气动膜控制阀来控制氢氧分离器的液位平衡；在实际生产中，单个气动膜控制阀的有效调节范围一般为30%～90%，满足常规水电解质制氢设备的工况要求；但是气动调节阀的组成，对于大容量水电解制氢设备，气动膜控制阀在初次启动或低负荷时操作。开度低于10%；或在高负荷运行时，气动薄膜调节阀的开度高于90%；此时气动膜控制阀处于不可控状态，影响水电解制氢设备的稳定运行；因此，单一气动膜控制阀的控制方式只能满足功率波动较小的水电解制氢设备的液位平衡控制；位平衡。

3.可再生能源电力（绿色电力）制氢（绿色氢）因其环保和零碳而备受推崇。大容量水电解制氢设备应运而生并迅速进入市场；但是，可再生能源发电受到昼夜、季节、天气等自然条件的限制，导致可再生能源发电的波动性和不连续性明显。这对水电解和制氢设备的液位平衡控制和调节提出了更高的要求，既要提高可再生能源电力的利用率，又要保证在大负荷功率波动下的稳定运行。显然，现有的单一气动隔膜阀的调节方式已不能满足相应的控制要求；因此，业界迫切需要一种新型的水电解制氢设备液位平衡控制系统及方法。

技术实施要素：

4.本发明的目的是提供一种水电解制氢设备的液位平衡控制系统及方法，以适应宽负载水电解制氢设备的稳定生产运行功率波动，在水电解制氢设备的生产和运行中，可以对整个过程进行有效的调节和控制，控制水电解制氢设备的氢氧分离器的液位平衡；氢氧分离器液位平衡指的是氢分离器和氧分离器的液位平衡。

5.本发明提供一种水电解制氢设备液位平衡控制系统，包括第一液位检测器、第二液位检测器、阀门定位器、控制器和气动隔膜控制阀组;

6.气动隔膜调节阀组包括至少两个气动隔膜调节阀；气动隔膜调节阀组由两个或多个气动隔膜调节阀并联组成；

7.第一液位检测器设置在氢气分离器上，用于检测氢气分离器的液位，并将检测到的液位信息传送给控制器；氢气分离器氢气洗涤器与氢气洗涤器连接，氢气洗涤器出口管路上设有气动膜调节阀组，用于控制氢气洗涤器出口管路的流量；

8.第二液位检测器设置在氧气分离器上，用于检测氧气分离器的液位，并将检测到的液位信息传送给控制器；

9.阀门定位器对应气动隔膜调节阀组的气动隔膜调节阀设置。每个气动隔膜控制阀都配有阀门定位器。阀门定位器用于将指令电信号转换成气动

控制气动膜控制阀开度的信号，并将检测到的气动膜控制阀开度反馈给控制器；

10.控制器与第一液位检测器、第二液位检测器和阀门定位器连接；控制器用于监控第一液位检测器和第二液位检测器对阀门定位器传输的实时信号进行数据分析处理，并根据数据分析处理结果发出相应的执行指令进行控制气动膜控制阀组的运行，实现水电解制氢设备的液位平衡控制。

11.进一步，气动隔膜调节阀组是由两个或多个不同流量的气动隔膜调节阀并联组成。优选地，气动膜阀组中并联的两个或多个气动膜控制阀的流量按比例差排序，例如：第一块气动膜控制阀的流量为1-500个单位，第二片气动薄膜调节阀阀门流量为500-1000阀门厂家，第三片气动薄膜调节阀流量为1000-1500。控制器通过控制气动膜阀组中各气动膜调节阀的开度，有效实现水电解制氢设备在各负载电源运行下的液位平衡。比例差异。

12.进一步，氢气分离器与氢气洗涤器连接，氢气洗涤器出口管路上设置气动膜调节阀组，气动膜调节阀组用于控制氢气洗涤器的出口管道。流。

13.进一步，第一液位检测器和第二液位检测器为差压变送器。

14.进一步合资阀门品牌，控制器为PLC可编程控制器。

15.本发明还提供了一种水电解制氢设备的液位平衡控制方法，包括以下步骤：

16.液位检测，分别检测并获取水电解制氢设备中氢气分离器和氧气分离器的液位信息；

17.液位信息分析处理，对比分析获取的氢气分离器和氧气分离器的液位信息，根据氢气分离器和氧气的液位信息对比分析结果分隔符，执行相应的命令操作。

18.进一步，所述的水电解制氢设备中氢分离器和氧分离器液位信息的检测和获取分别包括：

19.使用第一液位检测仪检测氢气分离器的液位，并将检测到的液位信号转换为电信号传输给控制器江苏阀门厂家，获取氢气分离器的液位信息氢气分离器；

20.利用二次液位检测仪检测氧气分离器的液位，并将检测到的液位信号转换为电信号传输给控制器，获取氧气分离器的液位信息氧气分离器。

21.进一步对获取的氢气分离器和氧气分离器的液位信息进行对比分析，根据氢气分离器和氧气分离器的液位信息对比分析结果，执行相应的命令操作；具体包括：利用控制器对得到的氢分离器和氧分离器的液位信息进行分析比较；

22.如果氢气分离器的液位值大于氧气分离器的液位值，控制器会发出递减执行指令，降低气动膜调节阀组中的气动膜在氢分离器侧调节阀门的开度，直到氢分离器和氧分离器的液位差稳定在阈值范围内；

23.如果氢气分离器的液位值小于氧气分离器的液位值，控制器将发出增加执行命令，增加气动膜调节阀组中的气动膜氢气分离器侧调节阀门开度，直到氢气分离器和氧气分离器的液位差稳定在阈值范围内。

24.进一步，氢气分离器与氧气分离器液位差的阈值范围为

±

5 毫米。

25.好处

26.本发明上述技术方案具有以下优点：本发明提供一种水电解制氢设备液位平衡控制系统，包括第一液位检测器、第二液位探测器、阀门定位器、控制器和气动膜

控制阀组；由多个气动薄膜调节阀并联组成的气动薄膜调节阀组，用于调节水电解制氢设备中氢气分离器和氧气分离器的液位平衡，提高了气动薄膜调节阀组的效能。调节范围满足水电解制氢设备在宽负载功率波动范围下的稳定运行，实现水电解制氢设备氢气分离器和氧气分离器液位平衡的有效调节和控制；该制氢设备应用范围更广，为“绿色氢”的大规模应用奠定了基础。

27.本技术的水电解制氢设备液位平衡控制方法对应平衡控制系统所获得的有益效果，此处不再赘述。

图纸说明

28.图。附图说明图1为本发明水电解制氢装置液位平衡控制系统的结构示意图；

29.其中：1001、电解槽，1002、氢分离器，1003、氧分离器，1004、氢洗涤器，1005、氧气洗涤器、1006、换热器、l1、第一液位检测器、l2、第二液位检测器、lv1、气动隔膜调节阀（小阀)、lv2、气动隔膜调节阀（大阀）、m、循环泵、ly1、阀门定位器、plc、可编程控制器。

具体实现方法

30.下面结合附图和实施例对本发明的具体实施作进一步的详细说明。以下实施例旨在说明本发明，但不限制本发明的范围。

31.在本发明的描述中，应当理解术语“中心”、“纵向”、“水平”、“顶部”、“底部”、“前”、“后” ", " “左”、“右”、“垂直”、“水平”、“上”、“下”、“内”、“外”等表示的方向或位置关系是基于方向或附图中所示的位置关系，仅是为了便于对本发明的描述和简化描述，而不是指示或暗示所提及的装置或元件必须具有特定的方向，以特定的方向构造和操作，因此不应解释为限制本发明。此外，术语“第一”和“第二”仅用于描述目的，不应解释为指示或暗示相对重要性。

32.在本发明的描述中气动调节阀的组成，需要注意的是，除非另有明确规定和限制，否则“已安装”、“已连接”和“已连接”等术语应广义理解。 可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，也可以是整体连接；可以是机械连接，也可以是电气连接；它可以是直接连接，也可以是通过中间介质的间接连接，也可以是两个组件之间的内部通信。对于本领域的普通技术人员来说，本发明中上述术语的具体含义可以在具体情况下理解。

33. 参考图。 1、本发明的水电解制氢设备液位平衡控制系统，包括第一液位检测器、第二液位检测器、阀门定位器、控制器和气动薄膜控制阀组；气动薄膜控制阀组包括至少两个气动薄膜控制阀；气动薄膜控制阀组由两个或多个气动薄膜控制阀并联组成。

34.本发明的水电解制氢设备包括：电解槽1001、氢分离器1002、氧分离器1003、氢洗涤器1004、氧气洗涤器1005、换热器1006和循环泵m；

35.氢气分离器和氧气分离器与电解槽并联，氢气分离器出口端接氢气洗涤器；氧气分离器的出口端与氧气洗涤器相连；氧气和氢气通过氢气分离器1002和氢气洗涤器1004输出。氧气通过氧气分离器1003和氧气洗涤器1005输出。氢气分离器1002和氧气分离器1003的底部与管道连接，以保持两者的气体压力气水分离器相等。换热器1006的一端通过循环泵与电解槽相通，换热器的另一端与氢分离器和氧分离器的底部连通管线相通。冷却介质通过换热器入口和循环泵m流入电解槽阀门公司，经过底部的氢分离器和氧分离器

连通管路返回换热器出口端，实现电解槽循环换热。

36.作为一种可能的实现方式，第一液位检测器和第二液位检测器均采用差压变送器，气动膜片控制阀组采用两个不同流量的气动气动阀。隔膜控制阀并联构成。

37.第一液位检测器l1安装在氢气分离器1002上；第二液位检测器l2安装在氧分离器1003上；气动膜调节阀（小阀）lv1和气动膜调节阀（大阀）lv2并联安装在氢气洗涤器1004的出口管路上；气动薄膜调节阀（小阀）lv1和气动薄膜调节阀（大阀）lv2分别装有阀门定位器ly1。

38.第一液位检测器l1实时检测氢气分离器的液位，并将检测到的液位信号转换成4-20ma的标准电信号传输给可编程序控制器plc 第二液位检测器l1 液位检测器l2实时检测氧气分离器的液位，并将检测到的液位信号转换成4-20ma的标准电信号传输给可编程序控制器。可编程控制器接收变送器发送的实时液位信号并对响应数据进行分析处理，然后向阀门定位器发送指令电信号；阀门定位器将此电信号转换成气动信号，调节气动膜控制阀的开度，控制制氢设备分离器的液位平衡。

39.水电解制氢设备在初次启动或小负载运行时，控制器控制气动膜调节阀（大阀）关闭，气动膜调节阀（小阀门）有效调节和控制氢/氧分离器液位平衡；水电解制氢设备在大负荷或过载运行时，控制气动膜调节阀（小阀）关闭，通过气动膜调节阀（大阀）有效调节控制氢气/氧气分离器液位平衡;同时打开气动膜调节阀（小阀）和气动膜调节阀（大阀），通过整个气动膜调节阀组的并联阀门公司，有效调节和控制氢氧分离器的液位平衡在满足水电解制氢设备在宽负载功率波动范围下稳定运行的同时，气动膜控制阀组可全程对氢氧分离器液位平衡进行有效调节和控制。

40.作为一个可实施的实施例，本发明还提供一种水电解制氢设备的液位平衡控制方法，包括以下步骤：

41.液位检测，分别检测并获取水电解制氢设备中氢气分离器和氧气分离器的液位信息；详情包括：

42.用第一台液位检测仪检测氢气分离器的液位，并将检测到的液位信号转换成电信号传输给可编程序控制器，获取氢气分离器的液位信息氢气分离器；

43.用第二个液位检测器检测氧气分离器的液位，并将检测到的液位信号转换成电信号传输给可编程序控制器，获取氧气分离器的液位信息氧气分离器。

44.液位信息分析处理，对比分析获取的氢气分离器和氧气分离器的液位信息，根据氢气分离器和氧气的液位信息对比分析结果分隔符，执行相应的命令操作；具体包括：

45.用可编程序控制器分析比较氢气分离器和氧气分离器的液位信息；

46.如果氢气分离器的液位值大于氧气分离器的液位值，则可编程控制器发出递减执行指令，减少气动膜调节中的空气量氢气分离器侧面的阀组。气动膜控制阀的开启，直到氢气分离器和氧气分离器的液位差稳定在设定的阈值范围内

±

5mm以内的波动；在保证水电解制氢设备在10%～120%的宽负载功率波动范围内稳定运行的同时，可以在整个过程中有效调节制氢设备氢氧分离器的液位平衡。

47.如果氢气分离器的液位值低于氧气分离器的液位值，可编程控制器会发出增加执行命令，增加气动膜中的气体量氢气分离器侧的调节阀组。气动膜控制阀的开启，直到氢气分离器和氧气分离器的液位差稳定在设定的阈值范围内

±

5mm以内波动；保证水电解制氢设备在10%~120%以内

在大范围负载功率波动下稳定运行的同时，能有效调节制氢设备氢氧分离器全过程的液位平衡。

48.本技术的水电解制氢设备液位平衡控制方法对应平衡控制系统所获得的有益效果，此处不再赘述。

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