Комплексная автоматизация установки мембранного электролиза

Основные задачи автоматики электролизера

• Поддержание расхода в соответствии с током, который поступает от выпрямителей.
• Поддержание нагрузки электролиза
• Регулирование перепада давления на выходе между аналитом и католитом
• Регулирования температуры
• Регулирование концентрации электролита

1. Соотношение расхода и тока ячейки 

Данной задачей как и всем процессом руководит контроллер китайской фирмы SUPCON. Для управления этой схемой на контроллер приходят аналоговые сигналы от расходомера и измерителя тока. В соответствии с заданным алгоритмом в контроллере производятся операции и выдается сигнал либо на выпрямитель либо на регулирующий расход рассола клапан . Сигналы являются аналоговыми 4-20мА, как входные так и выходные. Данные с расходомера приходят на шкаф аналоговых входов и дискретных (рисунок-14). Расходомеры, которые ставятся в данном цеху имеют класс взрывозащиты EXIA (искробезопасная цепь).

Регулирующий клапан имеет позиционер и арматуру. Позиционер, так же имеет класс взрывозащиты EXIA (искробезопасная цепь). Входной сигнал для управления 4-20мА. Управление арматурой пневматическое - сжатым воздухом от системы нагнетания давления воздуха. Это сделано для того чтобы исключить возможность возгораний и не штатных ситуаций, как в случае с клапанами, которые имеют электрическое управление 220В. Цех является взрывоопасной зоной.

Для управления током ячейки электролизера существует целая система контроля электрических параметров построенная на отдельном контроллере

фирмы Siemens. Данный контроллер управляет электрической частью системы. А именно собирает электрические параметры : напряжение и ток. В соответствии с алгоритмом работы он управляет подачей тока на элекролизер через выпрямители. Данный контроллер связан цифровой линией связи RS-485 с главным контроллером. В соответствии с командами главного контроллера идет перераспределение тока на ячейки. Такой режим регулирования, которое осуществляется между током-расходом рассола, называется каскадным

2. Поддержание нагрузки электролизера 

Данной задачей занимается система построенная на базе контроллера Siemens. Контроллер собирает данные по напряжению и току с каждой ячейки электролизера. И в соответствии с программой поддерживает заданные значения тока и напряжения, путем подачи сигналов на выпрямитель тока. Он так же управляет трансформаторной системой и системой подачи тока к электролизеру. 

3. Регулирование перепада давления на выходе между хлором и водородом 

Одной из основных задач автоматики является поддержание перепада давления между хлором и водородом. Для этого в трех местах стоят датчики избыточного давления (6 штук). 2 датчика давления стоят непосредственно на выходе католита и анолита, они измеряют,показывают и передают данные о давлении сред. В контроллере между ними вычисляется разница и поддерживается 4кПа. Еще 2 датчика работают по такому же принципу, еще 2 служат резервом, и в случае превышения уставок производятся аварийные сбросы среды в санитарную колонну или отключение электролизера с последующим выдавливанием среды из него. Все датчики передают сигнал от 4 до 20 мА на модули аналогового ввода, которые в последствии передают данные на контроллер.От датчиков давления сигнал поступает  на контроллер, в котором происходит обработка данных и выдача управляющих сигналов на регулирующие клапана. Поддержание давления производится регулирующими клапанами, а так же отсечными и сбросными клапанами в случае аварийных ситуаций. Данная задача важна по следующим причинам: при повышении давления в одном из контуров неминуемо приведет к деформации мемраны электролизера, что в свою очередь приведет к ее разрыву и дальнейшей неконтролируемой реакции. Как самых плохой вариант развития данной реакции - это взрыв большой мощности.

4. Поддержание температуры католита

Данная задача основывается на поддержании температуры путем регулирования потока католита через регулирующий клапан. Датчик температуры имеет НСХ - РТ1000. Так же имеет встроенные нормирующий преобразователь, который на выходе имеет унифицированный сигнал тока 4-20мА. Этот сигнал поступает на модуль аналогового ввода, далее идет обработка в соответствии с алгоритмом программы и выдается управляющий сигнал(аналоговый) на клапан.

Проведенные работы: 

1. Монтаж первичных преобразователей 
2. Разработка проектной и сопроводительной документации на шкаф автоматизации. 
3. Сборка и коммутация и расключение контроллера, управляющих реле, блоков питания, кроссов и других элементов шкафа управления, 
4. Доработка программ на контроллеры и SCADA совместно с производителем (SUPCON) 
5. Установка, калибровка и настройка датчиков и исполнительных механизмов 
6. Шеф-монтаж 
7. Пуско-Наладочные Работы 
8. Разработка руководства по эксплуатации 
9. Правка исполнительной документации 
10. Техническое обслуживание системы 

Список использованного оборудования: 

1. Программируемый логический контроллер фирмы SUPCON
2. Рабочие места оператора – SUPCON SCADA
3. Датчики контроля техпроцесса - Endress+Hauser /Yokogawa/Sichuan Vacorda Instruments/
4. Исполнительные механизмы - Yokogawa/Yong Tech Co/Norgren