[发明专利]氢气在线输送及集装格充装自动控制系统及其方法

说明书

技术领域

本发明属于制氢生产技术领域，通过优化氢气在线输送系统，并添加集装格充装自动控制系统，有效减少了氢气生产过程中的放散，避免了能源浪费，提高了经济效益，可广泛应用于气体输出系统。

背景技术

首钢1850冷轧带钢工程配套设计有氢气站，氢气站产气一部分在线输送到冷轧带钢连退线、镀锌线用作退火保护气，剩余的则全部放散到空气中。实际生产中，根据冷轧主线氢气用量，适量输送及放散。制氢站的产能约为400Nm3/h，冷轧主线用量通常为200Nm3/h，而原配置的氢气罐储能很有限，故生产中氢气放散率高达40％。为提高氢气产能利用率，减少放散，在原有氢气罐的基础上，新配置集装格充装设备，并通过自动化控制手段，实现氢气在线输送及充装集装格全自动控制。在确保冷轧生产用氢气的同时，有效提高氢气站产能利用率，带来新的经济增长点。

发明内容

本发明的目的在于：通过优化氢气在线输送系统，添加集装格充装自动化控制系统，实现了根据氢气实际应用情况，合理有效地对进行分配及输送的功能，氢气利用率达到96％，减少浪费，提高效益。

本发明在原有氢气罐的基础上，新配置集装格充装设备，并根据实际应用情况设计了新的自动化控制程序，使产品氢气的放散率降到最低。具体控制原理如下：

首先是通过压力调节阀保证冷轧主线氢气的满足供应和正常使用，其次通过分析产品氢气剩余量，进而选定充装模式。如果剩余的氢气产量比较多，那么集装格需要充装则通过氢气压缩机加压后进行集装格充装；不需要充装则收集到氢气罐中；氢气罐中储存的氢气既可以外送冷轧主线也可对集装格进行充装。

一种氢气在线输送及集装格充装自动控制系统包括：电源模块1，中央处理器2，模拟量输入器(AI)3，模拟量输出器(AO)4，送冷轧管路压力变送器安全栅5，送冷轧管路压力变送器10，氢气总管压力变送器安全栅6，氢气总管压力变送器11，送冷轧管路压力调节阀安全栅7，送冷轧管路压力调节阀12，充装管路压力调节阀安全栅8，充装管路压力调节阀13，送球罐管路压力调节阀安全栅9，送球罐管路压力调节阀14。电源模块1与中央处理器2相连接，模拟量输入器3通过送冷轧管路压力变送器10采集送冷轧氢气管道压力值，模拟量输入器3通过氢气总管压力变送器11采集制氢站氢气总管压力值，中央处理器2通过模拟量输入器3采集到的送冷轧氢气管道压力值和制氢站氢气总管压力值，进行数据对比分析；通过数据对比分析后，中央处理器2通过设定控制方式，确定控制指令。控制指令由模拟量输出器4分别发送给送冷轧管路压力调节阀12、充装管路压力调节阀13、送球罐管路压力调节阀14。进而由PLC系统CPU模块进行数据对比分析，并通过模拟量输出器(AO)4输出控制指令，在确保送冷轧管路压力的条件下，根据在线实际情况，进行集装格或气罐充装。氢气在线输送网络控制图见附图1。

为了安全，可在送冷轧管路压力变送器10与模拟量输入器3中间安装送冷轧管路压力变送器安全栅5，在氢气总管压力变送器11与模拟量输入器3中间安装氢气总管压力变送器安全栅6，在送冷轧管路压力调节阀12与模拟量输出器4中间安装送冷轧管路压力调节阀安全栅7，在充装管路压力调节阀13与模拟量输出器4中间安装充装管路压力调节阀安全栅8，在送球罐管路压力14与模拟量输出器4中间安装送球罐管路压力调节阀安全栅9。

所述的设定控制方式主要包括送冷轧氢气压力控制、氢气集装格充装控制、氢气球罐充装控制；

所述的送冷轧氢气压力控制：通过送冷轧管路压力调节阀12，使在线输送氢气阀后压力保持恒定，具体量值0.6MPa。

所述的氢气集装格充装控制：当制氢站氢气总管压力大于1.05MPa，打开充装管路压力调节阀(13)，对集装格进行充装。

所述的氢气球罐充装控制：当制氢站氢气总管压力大于1.05MPa，具备集装格充装条件而集装格暂时不需要充装时，打开送球罐管路压力调节阀14，将多余氢气充装到氢气球罐。球罐的安全压力为1.5MPa，当球罐内氢气压力大于1.5MPa时，关闭送球罐管路压力调节阀14，禁止球罐充装。

一种氢气在线输送及集装格充装自动控制方法，具体方法如下：

在送冷轧氢气压力控制上，通过调节送冷轧管路压力调节阀12，使在线输送氢气阀后压力保持恒定，具体量值0.6MPa。

当制氢站氢气总管压力大于1.05MPa，打开充装管路压力调节阀13，对集装格集装格进行充装。