[实用新型]一种氢液化系统

说明书

本实用新型公开了一种氢液化系统，包括PLC主控模块、真空模块、杂质分析模块、氦压机模块、上位机模块、冷箱、除油模块、气体管理模块、冷水机组模块、配气模块、氮气和液氮供应模块和冷阱模块；将真空模块、杂质分析模块、氦压机模块、冷箱、除油模块、气体管理模块、冷水机组模块、配气模块、氮气和液氮供应模块和冷阱模块中IO点位数量小于设定阈值的模块通过信号线与PLC主控模块连接；将其中IO点位数量大于设定阈值的模块通过交换机与PLC主控模块连接，PLC主控模块通过上位机模块以通讯的方式控制所述模块的运行。本实用新型能够解决PLC主控模块IO控制点位不足的问题，可靠性性高并实现科学布线。

技术领域

本实用新型涉及自动化控制技术领域，具体涉及一种氢液化系统。

背景技术

氢液化工艺流程主要包括预冷型Linde-Hampson流程、氦气布雷顿流程和氢气克劳德流程。目前氢液化控制系统搭建于氦气布雷顿流程，氦气布雷顿流程采用氦气膨胀制冷，其原理图如图1所示：

氢气换热路线a(与气氮换热降温)→b(与液氮换热降温)→c(与回流氦换热降温)→d(与低温氦换热降温)→e(变为液氢)

氦气换热路线1(分别与气氮和液氮换热降温)→2(与回流氦换热降温)→3(进入氦透平膨胀机)→4(膨胀降温后出氦透平膨胀机)→5(与氢气换热升温)→6(换热升温)→7(回到氦压缩机进口)

目前的氢液化系统主要采用一套PLC或者DCS系统对换热流程涉及的温度、压力、流量、转速等模拟量输入参数进行检测，同时通过DO模块(数字量输出模块),AO模块(模拟量输出模块)对流程涉及的气动开关阀、调节阀进行调节。DI模块(数字量输入模块)用于采集联锁反馈信息和气动开关阀阀位检测，AI模块(模拟量输入模块)用于采集调节阀的反馈信息。

但是随着液氢产能的增加，基于单套PLC主控模块采集所有控制点位方式的模式缺点越来越多。第一，由于氢液化系统功能的改进完善需要增加很多分系统，例如液氢转注、氮气回收等系统。目前氢液化系统IO点位(输入输出点位)会出现不足。第二，所有分系统的控制点位集中在一套PLC中，一旦PLC出现故障，所有分系统都会停止，可靠性低。第三，分系统一般和氢液化主设备距离较远，若只用一套PLC主控模块采集点位，会给布线带来麻烦。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种氢液化系统，能够解决PLC主控模块IO控制点位不足的问题，可靠性性高并实现科学布线。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种氢液化系统，包括PLC主控模块、真空模块、杂质分析模块、氦压机模块、上位机模块、冷箱、除油模块、气体管理模块、冷水机组模块、配气模块、氮气和液氮供应模块和冷阱模块；

将真空模块、杂质分析模块、氦压机模块、冷箱、除油模块、气体管理模块、冷水机组模块、配气模块、氮气和液氮供应模块和冷阱模块中IO点位数量小于设定阈值的模块通过信号线与PLC主控模块连接；将其中IO点位数量大于设定阈值的模块通过交换机与PLC主控模块连接，PLC主控模块通过上位机模块以通讯的方式控制所述模块的运行；

所述真空模块对冷箱抽真空；所述杂质分析模块用于冷箱中氦气和氢气气体纯度的分析；氮气和液氮供应模块用于为冷箱提供需要预冷使用的液氮、冷阱模块需要的液氮以及提供冷箱需要的吹扫用氮气；所述吹扫用氮气由配气模块输送；所述冷阱模块与气体管理模块相连接，用于循环除掉氦气中的氧氮杂质；所述冷水机组模块用于对冷箱、真空模块、氦压机模块冷却；

常温低压氦气进入氦压机模块后压缩为常温高压氦气，常温高压氦气经过除油模块除去杂质后，经过气体管理模块稳压送入冷箱；常温高压氦气经液氮预冷后在冷箱中膨胀降温为低温常压氦气，之后与氢气热交换变为常温低压氦气重新进入气体管理模块回流至氦压机模块进行下一次循环；氢气液化成为液氢。