CN117538391A - 一种电解槽运行状态检测方法、装置及系统 - Google Patents

一种电解槽运行状态检测方法、装置及系统 Download PDF

Info

Publication number
CN117538391A
CN117538391A CN202311394321.XA CN202311394321A CN117538391A CN 117538391 A CN117538391 A CN 117538391A CN 202311394321 A CN202311394321 A CN 202311394321A CN 117538391 A CN117538391 A CN 117538391A
Authority
CN
China
Prior art keywords
hydrogen
oxygen
change rate
preset
parameter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202311394321.XA
Other languages
English (en)
Inventor
张延伟
梅武
赵宇峰
孙流莉
张赛
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Changchun Lvdong Hydrogen Energy Technology Co ltd
Original Assignee
Changchun Lvdong Hydrogen Energy Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Changchun Lvdong Hydrogen Energy Technology Co ltd filed Critical Changchun Lvdong Hydrogen Energy Technology Co ltd
Priority to CN202311394321.XA priority Critical patent/CN117538391A/zh
Publication of CN117538391A publication Critical patent/CN117538391A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B1/00—Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
    • C25B1/01—Products
    • C25B1/02—Hydrogen or oxygen
    • C25B1/04—Hydrogen or oxygen by electrolysis of water
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B15/00—Operating or servicing cells
    • C25B15/02—Process control or regulation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B15/00—Operating or servicing cells
    • C25B15/02—Process control or regulation
    • C25B15/023—Measuring, analysing or testing during electrolytic production
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D21/00—Measuring or testing not otherwise provided for
    • G01D21/02—Measuring two or more variables by means not covered by a single other subclass
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/416—Systems

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)

Abstract

本发明涉及电解水制氢技术领域，尤其是指一种电解槽运行状态检测方法、装置及系统。本发明所述的电解槽运行状态检测方法，根据实际供电参数及压力变送器参数调整氧中氢及氢中氧预设值，以实际采集氧中氢数值与预设氧中氢数值在一个采集周期内偏差及偏差变化率作为第一模糊控制器的输入，以实际采集氢中氧数值与预设氢中氧数值在一个采集周期内偏差及偏差变化率作为第二模糊控制器的输入，当其中一个模糊控制器输出超过预设状态阀值，停止相对应的电解槽供电电源的输出，并根据电压变化率与预设电压变化率阀值来进一步判断电解槽状态，提高了电解槽的安全性，避免了安全事故的发生。

Description

一种电解槽运行状态检测方法、装置及系统
技术领域
本发明涉及电解水制氢技术领域，尤其是指一种电解槽运行状态检测方法、装置及系统。
背景技术
氢能作为未来最具发展潜力的二次能源，具有清洁低碳、灵活高效等突出优势。在面对全球低碳能源转型，实现世界“双碳”目标可持续发展的大背景下，发展潜力巨大。目前氢气的生产方式主要分为三种，化石燃料制氢、工业副产制氢和电解水制氢。上游制氢工艺目前大部分还是通过化石能源作为原料制取的“灰氢”，但随着清洁能源发电规模的提高以及技术的进步，通过电解水制取的“绿氢”将是未来主流的工艺方式。
目前全球成熟的电解水制氢技术，主要是碱性电解水和PEM电解水两种方式。由于电解制氢装置中核心部件电解槽在运行过程中要适应新能源发电的波动性以及宽范围等要求，对电解槽的安全性提出了更高的要求。目前对于电解槽安全状态检测主要还是基于出现问题后的停机维修，实际过程中存在一定的运行风险，容易发生安全事故。
专利号CN114705251A公开了一种制氢电解槽状态监测装置及方法，包括流量传感器、电流传感器、热敏电阻、信号采集板、中央计算机及显示器；所述流量传感器设置在制氢电解槽的电解液管道内，所述电流传感器设置在制氢电解槽的电源线上，所述热敏电阻设置在制氢电解槽内部，所述信号采集板与所述传感模块、热敏电阻及中央计算机连接。所述中央计算机与所述显示器连接；通过上述技术方案，能够有效实现制氢电解槽健康状态在线检测，进一步能够实时反映制氢电解槽的健康状态，避免大的事故发生。
然而上述专利只针对电解槽的电压及供水流量进行了监测，实际测试过程中发生氢氧互窜的安全风险还是存在。
发明内容
为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中电解槽运行状态检测准确性低的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种电解槽运行状态检测方法，包括：
获取电解槽的供电参数、小室电压、氧中氢参数、氢中氧参数和压力参数；
根据所述供电参数和所述压力参数确定预设氧中氢参数和预设氢中氧参数；
以所述氧中氢参数和所述预设氧中氢参数在一个采集周期内的偏差及偏差变化率作为第一模糊控制器的输入，以所述氢中氧参数和所述预设氢中氧参数在一个采集周期内的偏差及偏差变化率作为第二模糊控制器的输入，得到所述第一模糊控制器和所述第二模糊控制器的输出值；
当任意一个模糊控制器的输出值超过预设状态阀值时，判断电解槽处于风险状态；
当所述电解槽处于风险状态时，根据电压变化率与预设电压变化率阀值进一步判断电解槽运行状态。
优选地，所述氧中氢参数和所述预设氧中氢参数在一个采集周期内的偏差及偏差变化率的计算公式为：
e(k)＝H-H(k)
ec(k)＝[e(k)-e(k-1)]/t
其中，e(k)表示k时刻的氧中氢偏差，ec(k)表示k时刻的氧中氢偏差变化率，e(k-1)表示k-1时刻的氧中氢偏差，H表示预设氧中氢参数，H(k)表示k时刻的氧中氢参数，t表示采集周期。
优选地，所述氢中氧参数和所述预设氢中氧参数在一个采集周期内的偏差及偏差变化率的计算公式为：
e1(k)＝H1-H1(k)
ec1(k)＝[e1(k)-e1(k-1)]/t
其中，e1(k)表示k时刻的氢中氧偏差，ec1(k)表示k时刻的氢中氧偏差变化率，e1(k-1)表示k-1时刻的氢中氧偏差，H1表示预设氢中氧参数，H1(k)表示k时刻的氢中氧参数，t表示采集周期。
优选地，当所述第一模糊控制器和所述第二模糊控制器的输出值均不大于所述预设状态阈值时，判断电解槽运行状态正常。
优选地，所述根据电压变化率与预设电压变化率阀值进一步判断电解槽运行状态前还包括：
停止对应直流电源的输出，同时增大其他正常电解槽的输出功率。
优选地，所述根据电压变化率与预设电压变化率阀值进一步判断电解槽运行状态包括：
采集电解槽小室电压，并计算电压变化率；
当所述电压变化率小于预设电压变化率阀值时，判断电解槽运行状态正常，解除风险提示；
当所述电压变化率不小于预设电压变化率阀值时，判断电解槽处于故障状态。
优选地，所述解除风险提示后还包括：
恢复对应电解槽的正常供电，并对其他正常电解槽的输出功率进行调整。
优选地，所述判断电解槽处于故障状态后还包括：
发出报警信息，将对应电解槽的氧气及氢气侧三通阀门调整为放空状态，同时关闭对应的供水泵及供水管路阀门，并保持其他正常电解槽原有输出功率不变。
本发明还提供了一种电解槽运行检测装置，包括：
参数获取模块，用于获取电解槽的供电参数、小室电压、氧中氢参数、氢中氧参数和压力参数；
预设值调整模块，用于根据所述供电参数和所述压力参数确定预设氧中氢参数和预设氢中氧参数；
模糊控制模块，用于以所述氧中氢参数和所述预设氧中氢参数在一个采集周期内的偏差及偏差变化率作为第一模糊控制器的输入，以所述氢中氧参数和所述预设氢中氧参数在一个采集周期内的偏差及偏差变化率作为第二模糊控制器的输入，得到所述第一模糊控制器和所述第二模糊控制器的输出值；
第一状态判断模块，用于当任意一个模糊控制器的输出值超过预设状态阀值时，判断电解槽处于风险状态；
第二状态判断模块，用于当所述电解槽处于风险状态时，根据电压变化率与预设电压变化率阀值进一步判断电解槽运行状态。
本发明还提供了一种电解槽运行检测系统，包括：
多个气水分离器，所述多个气水分离器的出水口分别与对应的电解槽供水泵连接，所述多个气水分离器分别通过开关阀与对应的电解槽进水口连接；
多个直流电源，所述多个直流电源的输出端分别与对应的电解槽连接，用于给对应的电解槽供电；
多个电压采集模块，用于采集电解槽的小室电压；
多个三通阀，分别与对应电解槽的阳极出水口、阴极排气口以及对应气水分离器的进气口连接，用于将对应电解槽产生的氧气和氢气输送至对应的气水分离器；
多个调节阀，分别与对应的气水分离器连接，用于调节氧气压力，并将其排出；
多个氧中氢分析仪，分别设置于对应电解槽的出水口管路上，用于检测对应电解槽中的氧中氢参数；
多个氢中氧分析仪，分别设置于毒药电解槽的排气口管路上，用于检测对应电解槽中的氢中氧参数
多个压力变送器，分别设置对应于气水分离器的进气口处，用于检测氧气压力和氢气压力；
如上述的电解槽运行检测装置，与上述设备连接，用于根据采集到的数据参数检测电解槽运行状态，并对上述设备发出相应的控制信号。
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
本发明所述的电解槽运行状态检测方法，根据实际供电参数及压力变送器参数调整氧中氢及氢中氧预设值，以实际采集氧中氢数值与预设氧中氢数值在一个采集周期内偏差及偏差变化率作为第一模糊控制器的输入，以实际采集氢中氧数值与预设氢中氧数值在一个采集周期内偏差及偏差变化率作为第二模糊控制器的输入，当其中一个模糊控制器输出超过预设状态阀值，停止相对应的电解槽供电电源的输出，并根据电压变化率与预设电压变化率阀值来进一步判断电解槽状态，提高了电解槽的安全性，避免了安全事故的发生。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中：
图1是本发明所提供的一种电解槽运行状态检测方法的实现流程图；
图2是本发明实施例提供的一种电解槽运行状态检测系统的结构示意图。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种电解槽运行状态检测方法、装置及系统，有效提高了电解槽运行状态的检测准确性。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参考图1，图1为本发明所提供的一种电解槽运行状态检测方法的实现流程图；具体操作步骤如下：
S101:获取电解槽的供电参数、小室电压、氧中氢参数、氢中氧参数和压力参数；
供电参数包括电压、电流、功率。压力参数包括氧气压力参数、氢气压力参数。
S102:根据所述供电参数和所述压力参数确定预设氧中氢参数和预设氢中氧参数；
通过在存储器中预制电解槽函数模型来调取相应参数值。
S103:以所述氧中氢参数和所述预设氧中氢参数在一个采集周期内的偏差及偏差变化率作为第一模糊控制器的输入，以所述氢中氧参数和所述预设氢中氧参数在一个采集周期内的偏差及偏差变化率作为第二模糊控制器的输入，得到所述第一模糊控制器和所述第二模糊控制器的输出值；
模糊规则由专家根据经验给出。
S104:当任意一个模糊控制器的输出值超过预设状态阀值时，判断电解槽处于风险状态；
当所述第一模糊控制器和所述第二模糊控制器的输出值均不大于所述预设状态阈值时，判断电解槽运行状态正常。
S105:当所述电解槽处于风险状态时，根据电压变化率与预设电压变化率阀值进一步判断电解槽运行状态。
本发明所述的电解槽运行状态检测方法，根据实际供电参数及压力变送器参数调整氧中氢及氢中氧预设值，以实际采集氧中氢数值与预设氧中氢数值在一个采集周期内偏差及偏差变化率作为第一模糊控制器的输入，以实际采集氢中氧数值与预设氢中氧数值在一个采集周期内偏差及偏差变化率作为第二模糊控制器的输入，当其中一个模糊控制器输出超过预设状态阀值，停止相对应的电解槽供电电源的输出，并根据电压变化率与预设电压变化率阀值来进一步判断电解槽状态，提高了电解槽的安全性，避免了安全事故的发生。
基于以上实施例，本实施例对步骤S103进行详细说明：
以实际氧中氢参数与预设氧中氢参数在一个采样周期内偏差e(k)及偏差变化率ec(k)作为第一模糊控制器的输入。氧中氢偏差e(k)及偏差变化率ec(k)作为模糊控制器的两个输入变量，对模糊控制器的输出进行调节。氧中氢偏差e(k)为氧中氢预设值与实际值的误差，偏差变化率ec(k)为氧中氢变化的趋势。
计算公式为:e(k)＝H-H(k),ec(k)＝[e(k)-e(k-1)]/t
其中e(k)表示k时刻的氧中氢偏差，e(k-1)表示k-1时刻的氧中氢偏差，H表示氧中氢预设值，H(k)表示k时刻的实际氧中氢值，t表示采集周期。
以实际氢中氧参数与预设氢中氧参数在一个采样周期内偏差e1(k)及偏差变化率ec1(k)作为第二模糊控制器的输入。氢中氧偏差e1(k)及偏差变化率ec1(k)作为模糊控制器的两个输入变量，对模糊控制器的输出进行调节。氢中氧偏差e1(k)为氢中氧预设值与实际值的误差，偏差变化率ec1(k)为氢中氧变化的趋势。
计算公式为:e1(k)＝H1-H1(k),ec1(k)＝[e1(k)-e1(k-1)]/t
其中e1(k)表示k时刻的氢中氧偏差，e1(k-1)表示k-1时刻的氢中氧偏差，H1表示氢中氧预设值，H1(k)表示k时刻的实际氢中氧值，t表示采集周期。
基于以上实施例，本实施例对步骤S104进行详细说明：
对第一模糊控制器与第二模糊控制器输出值与预设状态阀值进行对比判断。当第一模糊控制器与第二模糊控制器输出值都小于预设状态阀值，判断电解槽运行状态正常；当第一模糊控制器与第二模糊控制器输出值有其中一个或者两个大于预设状态阀值，则判断电解槽处于风险状态。
基于以上实施例，本实施例对步骤S105进行详细说明：
所述根据电压变化率与预设电压变化率阀值进一步判断电解槽运行状态前还包括：
停止对应直流电源的输出，同时增大其他正常电解槽的输出功率，保证后端气体产量供应。
所述根据电压变化率与预设电压变化率阀值进一步判断电解槽运行状态包括：
采集电解槽小室电压，并计算电压变化率；
当所述电压变化率小于预设电压变化率阀值时，判断电解槽运行状态正常，解除风险提示；
当所述电压变化率不小于预设电压变化率阀值时，判断电解槽处于故障状态。
监测电解槽电压实际变化率。当直流电源停止输出后，通过电压采集模块，采集电解槽小室电压，通过实际电压变化率与预设电压变化率阀值进行对比判断。当实际电压变化率小于预设电压变化率阀值，则认为电解槽状态正常，解除风险提示，恢复电解槽正常供电，调整其他电解槽输出功率。当实际电压变化率大于预设电压变化率阀值，则认为电解槽处于故障状态。
所述判断电解槽处于故障状态后还包括：
发出故障报警，调整各阀门状态。当判断电解槽处于故障状态时，发出报警信息，同时将电解槽的氧气及氢气侧三通阀门调整为放空状态，保证电解槽氧气侧及氢气侧处于常压状态，同时关闭相对应的供水泵及供水管路阀门，使得电解槽处于可随时拆卸检修状态，并且其他电解槽保持原有输出功率不变。
本发明专利关键点为通过建立电解槽函数模型及气体分析模糊控制器对电解槽安全状态进行初步判断，然后通过电压变化率量化来进行电解槽状态最终判断，保证电解槽运行的安全。
本发明实施例还提供了一种电解槽运行检测装置；具体装置可以包括：
参数获取模块，用于获取电解槽的供电参数、小室电压、氧中氢参数、氢中氧参数和压力参数；
预设值调整模块，用于根据所述供电参数和所述压力参数确定预设氧中氢参数和预设氢中氧参数；
模糊控制模块，用于以所述氧中氢参数和所述预设氧中氢参数在一个采集周期内的偏差及偏差变化率作为第一模糊控制器的输入，以所述氢中氧参数和所述预设氢中氧参数在一个采集周期内的偏差及偏差变化率作为第二模糊控制器的输入，得到所述第一模糊控制器和所述第二模糊控制器的输出值；
第一状态判断模块，用于当任意一个模糊控制器的输出值超过预设状态阀值时，判断电解槽处于风险状态；
第二状态判断模块，用于当所述电解槽处于风险状态时，根据电压变化率与预设电压变化率阀值进一步判断电解槽运行状态。
本实施例的电解槽运行检测装置用于实现前述的电解槽运行检测方法，因此电解槽运行检测装置中的具体实施方式可见前文电解槽运行检测方法的实施例部分，例如，参数获取模块，预设值调整模块，模糊控制模块，第一状态判断模块第二状态判断模块，分别用于实现上述电解槽运行检测方法中步骤S101，S102，S103，S104和S105，所以，其具体实施方式可以参照相应的各个部分实施例的描述，在此不再赘述。
如图2，本发明还提供了一种电解槽运行检测系统，包括多个并联电解槽及配套检测装置，电解槽数量没有限制，并不一定是三个，图中只是示例，有可能5个、7个或者更多，具体包括：
多个气水分离器，所述多个气水分离器的出水口分别与对应的电解槽供水泵连接，所述多个气水分离器分别通过开关阀与对应的电解槽进水口连接；
多个直流电源，所述多个直流电源的输出端分别与对应的电解槽连接，用于给对应的电解槽供电；
多个电压采集模块，用于采集电解槽的小室电压；
多个三通阀，分别与对应电解槽的阳极出水口、阴极排气口以及对应气水分离器的进气口连接，用于将对应电解槽产生的氧气和氢气输送至对应的气水分离器；
多个调节阀，分别与对应的气水分离器连接，用于调节氧气压力，并将其排出；
多个氧中氢分析仪，分别设置于对应电解槽的出水口管路上，用于检测对应电解槽中的氧中氢参数；
多个氢中氧分析仪，分别设置于毒药电解槽的排气口管路上，用于检测对应电解槽中的氢中氧参数
多个压力变送器，分别设置对应于气水分离器的进气口处，用于检测氧气压力和氢气压力；
如上述的电解槽运行检测装置，与上述设备连接，用于根据采集到的数据参数检测电解槽运行状态，并对上述设备发出相应的控制信号。
电解槽运行检测系统包括气水分离器(A101、A201)、供水泵(PU101、PU102、PU103)、三通阀(TV101、TV102、TV103、TV201、TV202、TV203)、开关阀(SV101、SV102、SV103)、直流电源(DC101、DC102、DC103)、电解槽(EC101、EC102、EC103)、电压采集模块(CV101、CV102、CV103)、氧中氢分析仪(CG101、CG102、CG103)、氢中氧分析仪(OX101、OX102、OX103)、压力变送器(PT101、PT201)、调节阀(AV101、AV201)。气水分离器A101出水口与电解槽供水泵(PU101、PU102、PU103)连接，然后经过开关阀(SV101、SV102、SV103)分别与电解槽(EC101、EC102、EC103)进水口连接。每个电解槽分别连接直流电源(DC101、DC102、DC103)输出端获取能量来进行电解反应。通过电压采集模块(CV101、CV102、CV103)来采集每个电解槽的小室电压。产生的氧气通过电解槽阳极出水口经过三通阀(TV101、TV102、TV103)然后回到气水分离器A101。最终氧气经过调节阀AV101调节气体压力后排出。在每个电解槽出水口管路上装有氧中氢分析仪(CG101、CG102、CG103)来检测每个电解槽氧中氢参数，在气水分离器A101进气口处安装有压力变送器PT101来检测氧气压力。产生的氢气通过电解槽阴极的排气口经过三通阀(TV201、TV202、TV203)到达气水分离器A201，最终经过调节阀AV201调节气体压力排出。在每个电解槽排气口管路上装有氢中氧分析仪(OX201、OX202、OX203)来检测每个电解槽氢中氧参数，在气水分离器A201进气口处安装有压力变送器PT201来检测氢气压力。电解槽运行检测装置还包括存储器和处理器将采集到的数据进行分析处理。当通过算法分析判断电解槽处于风险状态时，将停止相对应电解槽供电，并发出警报，将对应电解槽的氧气及氢气侧三通阀门调整为放空状态，保证电解槽氧气侧及氢气侧处于常压状态，关闭相对应的供水泵及供水管路阀门，使得电解槽处于可随时拆卸状态，将剩余电解槽输出功率提高，保证后端气体产量的供应，使整套装置满足正常使用。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种电解槽运行状态检测方法，其特征在于，包括：
获取电解槽的供电参数、小室电压、氧中氢参数、氢中氧参数和压力参数；
根据所述供电参数和所述压力参数确定预设氧中氢参数和预设氢中氧参数；
以所述氧中氢参数和所述预设氧中氢参数在一个采集周期内的偏差及偏差变化率作为第一模糊控制器的输入，以所述氢中氧参数和所述预设氢中氧参数在一个采集周期内的偏差及偏差变化率作为第二模糊控制器的输入，得到所述第一模糊控制器和所述第二模糊控制器的输出值；
当任意一个模糊控制器的输出值超过预设状态阀值时，判断电解槽处于风险状态；
当所述电解槽处于风险状态时，根据电压变化率与预设电压变化率阀值进一步判断电解槽运行状态。
2.根据权利要求1所述的电解槽运行状态检测方法，其特征在于，所述氧中氢参数和所述预设氧中氢参数在一个采集周期内的偏差及偏差变化率的计算公式为：
e(k)＝H-H(k)
ec(k)＝[e(k)-e(k-1)]/t
其中，e(k)表示k时刻的氧中氢偏差，ec(k)表示k时刻的氧中氢偏差变化率，e(k-1)表示k-1时刻的氧中氢偏差，H表示预设氧中氢参数，H(k)表示k时刻的氧中氢参数，t表示采集周期。
3.根据权利要求1所述的电解槽运行状态检测方法，其特征在于，所述氢中氧参数和所述预设氢中氧参数在一个采集周期内的偏差及偏差变化率的计算公式为：
e1(k)＝H1-H1(k)
ec 1(k)＝[e1(k)-e1(k-1)]/t
其中，e1(k)表示k时刻的氢中氧偏差，ec1(k)表示k时刻的氢中氧偏差变化率，e1(k-1)表示k-1时刻的氢中氧偏差，H1表示预设氢中氧参数，H1(k)表示k时刻的氢中氧参数，t表示采集周期。
4.根据权利要求1所述的电解槽运行状态检测方法，其特征在于，当所述第一模糊控制器和所述第二模糊控制器的输出值均不大于所述预设状态阈值时，判断电解槽运行状态正常。
5.根据权利要求1所述的电解槽运行状态检测方法，其特征在于，所述根据电压变化率与预设电压变化率阀值进一步判断电解槽运行状态前还包括：
停止对应直流电源的输出，同时增大其他正常电解槽的输出功率。
6.根据权利要求1所述的电解槽运行状态检测方法，其特征在于，所述根据电压变化率与预设电压变化率阀值进一步判断电解槽运行状态包括：
采集电解槽小室电压，并计算电压变化率；
当所述电压变化率小于预设电压变化率阀值时，判断电解槽运行状态正常，解除风险提示；
当所述电压变化率不小于预设电压变化率阀值时，判断电解槽处于故障状态。
7.根据权利要求6所述的电解槽运行状态检测方法，其特征在于，所述解除风险提示后还包括：
恢复对应电解槽的正常供电，并对其他正常电解槽的输出功率进行调整。
8.根据权利要求6所述的电解槽运行状态检测方法，其特征在于，所述判断电解槽处于故障状态后还包括：
发出报警信息，将对应电解槽的氧气及氢气侧三通阀门调整为放空状态，同时关闭对应的供水泵及供水管路阀门，并保持其他正常电解槽原有输出功率不变。
9.一种电解槽运行检测装置，其特征在于，包括：
参数获取模块，用于获取电解槽的供电参数、小室电压、氧中氢参数、氢中氧参数和压力参数；
预设值调整模块，用于根据所述供电参数和所述压力参数确定预设氧中氢参数和预设氢中氧参数；
模糊控制模块，用于以所述氧中氢参数和所述预设氧中氢参数在一个采集周期内的偏差及偏差变化率作为第一模糊控制器的输入，以所述氢中氧参数和所述预设氢中氧参数在一个采集周期内的偏差及偏差变化率作为第二模糊控制器的输入，得到所述第一模糊控制器和所述第二模糊控制器的输出值；
第一状态判断模块，用于当任意一个模糊控制器的输出值超过预设状态阀值时，判断电解槽处于风险状态；
第二状态判断模块，用于当所述电解槽处于风险状态时，根据电压变化率与预设电压变化率阀值进一步判断电解槽运行状态。
10.一种电解槽运行检测系统，其特征在于，包括：
多个气水分离器，所述多个气水分离器的出水口分别与对应的电解槽供水泵连接，所述多个气水分离器分别通过开关阀与对应的电解槽进水口连接；
多个直流电源，所述多个直流电源的输出端分别与对应的电解槽连接，用于给对应的电解槽供电；
多个电压采集模块，用于采集电解槽的小室电压；
多个三通阀，分别与对应电解槽的阳极出水口、阴极排气口以及对应气水分离器的进气口连接，用于将对应电解槽产生的氧气和氢气输送至对应的气水分离器；
多个调节阀，分别与对应的气水分离器连接，用于调节氧气压力，并将其排出；
多个氧中氢分析仪，分别设置于对应电解槽的出水口管路上，用于检测对应电解槽中的氧中氢参数；
多个氢中氧分析仪，分别设置于毒药电解槽的排气口管路上，用于检测对应电解槽中的氢中氧参数
多个压力变送器，分别设置对应于气水分离器的进气口处，用于检测氧气压力和氢气压力；
如权利要求9所述的电解槽运行检测装置，与上述设备连接，用于根据采集到的数据参数检测电解槽运行状态，并对上述设备发出相应的控制信号。
CN202311394321.XA 2023-10-25 2023-10-25 一种电解槽运行状态检测方法、装置及系统 Pending CN117538391A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311394321.XA CN117538391A (zh) 2023-10-25 2023-10-25 一种电解槽运行状态检测方法、装置及系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311394321.XA CN117538391A (zh) 2023-10-25 2023-10-25 一种电解槽运行状态检测方法、装置及系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN117538391A true CN117538391A (zh) 2024-02-09

Family

ID=89785164

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202311394321.XA Pending CN117538391A (zh) 2023-10-25 2023-10-25 一种电解槽运行状态检测方法、装置及系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN117538391A (zh)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113388856B (zh) 基于ael和pem水电解的制氢系统及态势控制方法
US8152987B2 (en) Method for ensuring and monitoring electrolyzer safety and performances
CN113403645B (zh) 一种电解槽工作状态的确定方法、装置及控制器
CN103887542B (zh) 一种固体氧化物燃料电池控制装置及控制方法
EP2226411B1 (en) Method for ensuring and monitoring electrolyzer safety and performances
CN116995674B (zh) 一种基于aem实现的智能能源调度方法
CN114369849B (zh) 一种电解槽健康度的监控方法、装置及电解槽监控系统
CN113862713A (zh) Pem纯水电解制氢测试系统
CN115679341A (zh) 一种大规模宽功率波动水电解制氢装置及制氢方法
CN114706347A (zh) 一种用于电解加工机床的故障诊断系统及诊断方法
WO2023207635A9 (zh) 燃料电池车辆及排氢阀/排水阀故障诊断方法和装置
CN117538391A (zh) 一种电解槽运行状态检测方法、装置及系统
CN116411313A (zh) 制氢系统及其控制方法
CN115354351A (zh) 电解槽控制装置、电解制氢的控制系统及方法
CN115896866A (zh) 基于pem电解堆测试平台的程序控制保护系统
CN220413538U (zh) 一种制氢系统
CN113612310B (zh) 一种氢氧反应转化电能的系统
CN212319678U (zh) 一种基于soec的蒸汽发生系统
CN116024584B (zh) 一种具有自清洗功能的二氧化碳电催化装置
CN118281263A (zh) 燃料电池在线故障监测和预警的方法、装置及控制系统
EP4339329A1 (en) Sludge formation detection and prevention within a water electrolysis installation and related process
CN116970990A (zh) 氢气的制备系统和方法
CN115900823A (zh) 基于pem电解堆测试平台的程序保护系统
CN116125121A (zh) 一种水电解制氢设备电解槽检测评估系统及其检测方法
CN116876035A (zh) 一种电解槽隔膜故障诊断方法、装置及电子设备

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination