DE102006058045B4

DE102006058045B4 - Überwachungsvorrichtung zur Überwachung und Notfallsteuerung von Elektrolyseeinrichtungen

Info

Publication number: DE102006058045B4
Application number: DE200610058045
Authority: DE
Inventors: Andreas Brinner
Original assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 2006-12-07
Filing date: 2006-12-07
Publication date: 2012-11-22
Anticipated expiration: 2026-12-08
Also published as: DE102006058045A1

Abstract

Überwachungsvorrichtung (1) zur Überwachung und Notfallsteuerung einer Elektrolyseeinrichtung, welche einen Elektrolyseur zur Erzeugung wenigstens einung aufweist, die Messwertsensoren zur Erfassung von Messwerten hat, wobei die Überwachungsvorrichtung mehrere Überwachungseinrichtungen aufweist, die Komparatoren zum Vergleich von Messwerten mit vorgegebenen Grenzwerten haben, über die ein Abschalten der Elektrolyseeinrichtung bewirkbar ist, wenn ein oberer Grenzwert überschritten und/oder ein unterer Grenzwert unterschritten wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungseinrichtungen eigene Überwachungssensoren aufweisen, die mit zu den Überwachungseinrichtungen gehörenden Komparatoren gekoppelt sind, und dass die Überwachungsvorrichtung wenigstens eine erste und eine zweite Überwachungskette (8, 13) aufweist, denen jeweils Überwachungseinrichtungen zugeordnet sind, wobei die erste Überwachungskette (8) mit einem ersten Abschalter (6, 16) und die zweite Überwachungskette mit einem zweiten Abschalter (11, 17) gekoppelt sind und wobei mit dem ersten Abschalter (6, 16) eine Abschaltung der gesamten Elektrolyseeinrichtung und mit dem zweiten Abschalter (11, 17) eine Abschaltung oder Betriebsunterbrechung nur eines Teils der...

Description

Die Erfindung betrifft eine Überwachungseinrichtung zur Überwachung und Notfallsteuerung einer Elektrolyseeinrichtung, welche einen Elektrolyseur zur Erzeugung wenigstens eines Produktgases und eine zugehörige Steuereinrichtung aufweist, die Messwertsensoren zur Erfassung von Messwerten hat, wobei die Überwachungsvorrichtung mehrere Überwachungseinrichtungen aufweist, die Komparatoren zum Vergleich von Messwerten mit vorgegebenen Grenzwerten haben, über die ein Abschalten der Elektrolyseeinrichtung bewirkbar ist, wenn ein oberer Grenzwert überschritten und/oder ein unterer Grenzwert unterschritten wird.
Die Erzeugung eines Produktgases wie Wasserstoff kann auf der Basis einer elektrochemischen Wasserspaltung in einem alkalischen Elektrolyseur geschehen. Dabei besteht die Möglichkeit, den für den Betrieb eines solchen Elektrolyseurs erforderlichen elektrischen Strom mit Fotovoltaikanlagen oder anderen Energiewandlern bereitzustellen.
Zum Betrieb eines Elektrolyseurs ist eine Steuereinrichtung vorgesehen. Zu einer solchen Steuereinrichtung gehören Messwertsensoren zur Erfassung bestimmter Werte, wie beispielsweise der Druck in dem Produktgas bzw. in den Produktgasen, deren Reinheit und Austrittstemperatur etc. Der Steuereinrichtung zugeordnet ist eine Überwachungsvorrichtung, die dazu bestimmt ist, die Messwerte mit zugehörigen Grenzwerten zu überwachen und die Elektrolyseeinrichtung bei Überschreiten bzw. Unterschreiten eines Grenzwertes in einen sicheren Betriebszustand überzuführen. Dabei ist die Überwachungsvorrichtung in mehrere, separate Überwachungseinrichtungen aufgeteilt, die jeweils Komparatoren zum Vergleich von bestimmten Messwerten mit vorgegebenen Grenzwerten aufweisen.
Die bekannten Überwachungsvorrichtungen sind als integrierte Bestandteile der Steuereinrichtung ausgebildet und machen dabei auch Gebrauch von den Messwertsensoren der Steuereinrichtung. Es hat sich herausgestellt, dass die Sicherheit solcher Überwachungsvorrichtungen nicht befriedigend ist. Außerdem sind solche Überwachungsvorrichtungen speziell an die jeweilige Konstruktion der Elektrolyseeinrichtung und deren Steuerung angepasst und eignen sich nicht für eine universelle Anwendung.
In der EP 0 017 731 A1 ist eine elektrochemische Zelle mit einer Referenzelektrode offenbart, wobei der Zelle Steuerungsmittel zugeordnet sind, die einen Vergleicher beinhalten. In diesem Vergleicher wird das Potential der Referenzelektrode und eine Spannung verglichen. Sofern die Differenz einen bestimmten Wert überschreitet, wird der Strom in der Zelle abgeschaltet.
In der US 4,009,091 A ist eine Kontrolleinrichtung für ein galvanisches Bad beschrieben, mit der die Stromzuführung zu den Elektroden gesteuert wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Überwachungsvorrichtung der eingangs genannten Art so zu gestalten, dass sie eine hohe Sicherheit und zudem die Voraussetzung bietet, mit verschiedenen Elektrolyseeinrichtungen kombiniert zu werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Überwachungseinrichtungen eigene Überwachungssensoren aufweisen, die mit zu den Überwachungseinrichtungen gehörenden Komparatoren gekoppelt sind, und dass die Überwachungsvorrichtung wenigstens eine erste und eine zweite Überwachungskette aufweist, denen jeweils Überwachungseinrichtungen zugeordnet sind, wobei die erste Überwachungskette mit einem ersten Abschalter und die zweite Überwachungskette mit einem zweiten Abschalter gekoppelt sind und wobei mit dem ersten Abschalter eine Abschaltung der gesamten Elektrolyseeinrichtung und mit dem zweiten Abschalter eine Abschaltung nur eines Teils der Elektrolyseeinrichtung, vorzugsweise nur des Elektrolyseurs selbst, bewirkbar ist, und wobei der ersten Überwachungskette eine Raumluft-Überwachungseinrichtung zur Überwachung von Gasbestandteilen, insbesondere von Produktgasbestandteilen, in der Raumluft, eine Sensor-Überwachungseinrichtung zur Funktionsüberwachung von Überwachungssensoren und/oder eine Betriebs-Überwachungseinrichtung zur Überwachung von Betriebsparametern des Elektrolyseurs zugeordnet sind. Grundgedanke der Erfindung ist es also, die Überwachungseinrichtung weitgehend unabhängig von der Steuereinrichtung der Elektrolyseeinrichtung zu machen, indem neben den Messwertsensoren für die Steuereinrichtung eigene Überwachungssensoren vorgesehen werden, die nur mit der Überwachungsvorrichtung zusammenarbeiten, wobei die einzelnen Überwachungseinrichtungen jeweils ihnen zugeordnete Komparatoren aufweisen, durch die der Vergleich zwischen Überwachungsmesswert und vordefiniertem Grenzwert vorgenommen wird. Auf Grund der weitgehend autarken Ausbildung der Überwachungsvorrichtung lässt sie sich so weit standardisieren, dass sie mit verschiedenen Elektrolyseeinrichtungen kuppelbar ist, d. h. ihre Konzeption ist nicht abhängig von der Ausbildung der jeweils verwendeten Steuereinrichtung.
Die Aufteilung in eine erste und zweite Überwachungskette der Überwachungsvorrichtung eröffnet die Möglichkeit, die Überwachungseinrichtungen je nach Wichtigkeit und Gefahrenpotential der überwachten physikalischen oder chemischen Messgröße der einen oder der anderen Überwachungskette zuzuordnen, und zwar in der Weise, dass diejenigen Überwachungseinrichtungen der zweiten Überwachungskette zugeordnet werden, welche Messgrößen überwachen, bei deren Über- bzw. Unterschreiten ein Abschalten der gesamten Elektrolyseeinrichtung nicht erforderlich ist, vielmehr ist es ausreichend, dann nur den Elektrolyseur selbst, d. h. dessen Gasproduktion auszuschalten. Auf diese Weise ist nach Beseitigung einer Störung in dieser Überwachungskette ein sofortiges Anlaufen der Elektrolyseeinrichtung möglich. Eine Abschaltung der gesamten Elektrolyseeinrichtung wird nur dann vorgenommen, wenn durch Über- oder Unterschreiten eines Grenzwertes ernsthafte Gefahr für die Elektrolyseeinrichtung oder die damit befassten Bedienungspersonen droht. Es versteht sich, dass auch weitere Überwachungsketten vorgesehen sein können, um je nach Gefahrenpotential eine noch weitergehende Differenzierung hinsichtlich der Abschaltung einzelner Teile der Elektrolyseeinrichtung vornehmen zu können.
Mit der Raumluft-Überwachungseinrichtung sollen Undichtigkeiten erfasst werden, welche zu einem Entweichen des bzw. der Produktgase(s), insbesondere des Wasserstoffs, aber auch von Sauerstoff, in die Raumluft derjenigen Räume führt, in denen der Elektrolyseur und/oder die zugehörigen Gasspeicher und/oder Abfülleinrichtungen angeordnet sind. Die Betriebs-Überwachungseinrichtung stellt eine Zusammenfassung sämtlicher Überwachungseinrichtungen dar, die den Betrieb des Elektrolyseurs direkt überwachen.
In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass jede Überwachungseinrichtung wenigstens einen in der zugehörigen Überwachungskette angeordneten Überwachungsschalter aufweist, der bei Überschreiten eines oberen Grenzwertes und/oder bei Unterschreiten eines unteren Grenzwertes angesteuert wird, insbesondere geöffnet wird, wobei die Überwachungsschalter in einer Überwachungskette vorzugsweise in Reihe geschaltet sind. Durch öffnen auch nur eines der Überwachungsschalter einer Überwachungskette wird die Stromzufuhr unterbrochen, was mittels eines Relais oder anderer Einrichtungen zur Ansteuerung des zugehörigen Abschalters führt und somit ein Abschalten der Elektrolyseeinrichtung bzw. eines Teils derselben bewirkt.
Um die Elektrolyseeinrichtung trotz eingeschalteter Überwachungsvorrichtung störungsfrei hochfahren zu können, sollte zumindest ein Teil derjenigen Überwachungsschalter, die zu Überwachungseinrichtungen gehören, bei denen beim Anfahren der Elektrolyseeinrichtung ein außerhalb eines zulässigen Bereichs liegender Messwert anfallen kann, durch eine Parallelleitung zur Überwachungskette überbrückt sein, wobei die Parallelleitung einen Überbrückungsschalter aufweist. Mit Hilfe der Parallelleitung und des darin angeordneten Überbrückungsschalters kann der beim Anfahren zunächst geöffnete und deshalb in Alarmstellung befindliche Überwachungsschalter überbrückt werden, so dass der jeweils zugehörige Abschalter nicht angesteuert wird, vielmehr der Anfahrvorgang störungsfrei ablaufen kann. Vorzugsweise sollten alle Überwachungsschalter derart ausgerüstet sein, die zu Überwachungseinrichtungen gehören, bei denen beim Anfahren der Elektrolyseeinrichtung ein außerhalb eines zulässigen Bereichs liegender Messwert anfallen kann.
Dabei ist es vorteilhaft, wenn zumindest ein Teil der Überbrückungsschalter derart ausgebildet ist, dass er nach einer vorbestimmten Zeit selbsttätig öffnet. Diese Zeit sollte so bemessen sein, dass gesichert ist, dass bei einem normalen Betriebsanlauf der Überwachungsmesswert nach Ablauf dieser Zeit im zulässigen Bereich liegt, so dass dann keine Abschaltung erfolgt. Zusätzlich kann in der Parallelleitung zumindest ein Zusatzschalter angeordnet sein, der durch Handbetätigung schließ- und öffenbar ist. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass die Überbrückung ein aktives Handeln der Bedienungsperson erfordert und erst dann ein Anfahren der Elektrolyseeinrichtung möglich ist.
Nach der Erfindung ist ferner vorgesehen, dass zumindest ein Teil der Überbrückungsschalter mit einem Schalter für die Stromzufuhr des Elektrolyseurs derart verbunden ist, dass der Überbrückungsschalter bei Anschalten der Stromzufuhr zum Elektrolyseur temporär schließt. Auf diese Weise werden die zugehörigen Parallelleitungen nur dann geschlossen, wenn die Elektrolyseeinrichtung tatsächlich angefahren wird.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass zumindest diejenigen Überwachungsschalter, die zu einer Überwachungseinrichtung gehören, bei denen beim Anfahren der Elektrolyseeinrichtung ein außerhalb eines zulässigen Bereichs liegender Messwert anfallen kann, bei Eintritt in den zulässigen Bereich nicht selbsttätig umschalten und dass diese Überwachungsschalter eine Handbetätigung zum Umschalten aufweisen. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass nach dem Anlaufen der Elektrolyseeinrichtung der bzw. die zunächst offene(n) Überwachungsschalter einer solchen Überwachungseinrichtung nicht selbständig in den Schließzustand übergehen, sondern dass dies bewusst durch eine Bedienungsperson erfolgen muss.
Die Raumluft-Überwachungseinrichtung kann mit einer Belüftungseinrichtung derart verbunden sein, dass die Belüftungseinrichtung bei Überschreiten zugehöriger Grenzwerte aktivierbar ist, beispielsweise durch Ansteuerung eines Lüfters und/oder durch Öffnen von Belüftungsöffnungen. Dabei sollte die Belüftungseinrichtung eine Stromzufuhr haben, in der ein handbetätigbarer Schalter angeordnet ist, damit die Belüftungseinrichtung nur dann aktiviert wird, wenn dies gefahrlos möglich ist.
Die Betriebs-Überwachungseinrichtung kann beispielsweise eine Elektrolysestrom-Überwachungseinrichtung zur Überwachung des für den Betrieb des Elektrolyseurs erforderlichen elektrischen Stroms, eine Produktgasdruck-Überwachungseinrichtung, mit der der Druck des bzw. der erzeugten Produktgase(s) – hier insbesondere des Wasserstoffs – überwacht wird, eine Produktgasaustrittstemperatur-Überwachungseinrichtung, eine Produktgastemperatur-Überwachungseinrichtung nach einem zum Elektrolyseur gehörenden Kühler, eine Elektrolyseurtemperatur-Überwachungseinrichtung, eine Elektrolytumlauf-Überwachungseinrichtung, eine Produktgasqualitäts-Überwachungseinrichtung, mit der der Wasserstoffgehalt in dem Produktgassauerstoff und der Sauerstoffgehalt in dem Produktgaswasserstoff überwacht wird, und/oder eine Elektrolytniveau-Überwachungseinrichtung vorgesehen sein. Störungen in diesem Bereich sollen grundsätzlich zur Abschaltung der gesamten Elektrolyseeinrichtung führen, da ansonsten deren Betrieb ernsthaft gefährdet ist.
Da bei der Elektrolytumlauf-Überwachungseinrichtung ein unterer Grenzwert überwacht wird und der Elektrolytumlauf beim Anlauf zwangsläufig zunächst unterhalb dieses Grenzwertes liegt, sollten der bzw. die Überwachungsschalter dieser Überwachungseinrichtung durch eine Parallelleitung zur Überwachungskette überbrückt sein, wobei die Parallelleitung einen Überbrückungsschalter aufweist, so dass die Elektrolyseeinrichtung problemlos angefahren werden kann. Dabei ist es zweckmäßig, wenn der Überbrückungsschalter mit einem Schalter für die Stromzufuhr des Elektrolyseurs derart verbunden ist, dass der Überbrückungsschalter bei Anschalten der Stromzufuhr zum Elektrolyseur temporär schließt. Auf diese Weise wird vermieden, dass sich das System bei Betriebsstillstand ständig im Alarmzustand befindet. Der Überbrückungsschalter sollte derart ausgebildet sein, dass er nach einer vorbestimmten Zeit selbsttätig öffnet. Vorzugsweise sollte die Elektrolytumlauf-Überwachungseinrichtung einen bei Überschreiten des unteren Grenzwertes nichtselbstschließenden, jedoch von Hand betätigbaren Überwachungsschalter aufweisen.
Die Produktgasqualitäts-Überwachungseinrichtung sollte so ausgebildet sein, dass sie den Wasserstoffgehalt im Sauerstoff und/oder den Sauerstoffgehalt im Wasserstoff des jeweils vom Elektrolyseur erzeugten Produktgases erfassen kann. Dabei sollte auch hier eine Parallelleitung mit jeweils einem Überbrückungsschalter vorgesehen sein, der den Überwachungsschalter dieser Überwachungseinrichtung überbrückt. Aus den schon oben angegebenen Gründen ist es gleichfalls zweckmäßig, wenn der bzw. die Überbrückungsschalter mit einer Stromzufuhr versehen ist bzw. sind, die mit der Stromzufuhr zum Elektrolyseur derart gekoppelt ist bzw. sind, dass bei Anschalten der Stromzufuhr zum Elektrolyseur der bzw. die Überbrückungsschalter temporär schließt bzw. schließen. Dabei sollte in der Stromzufuhr zu dem bzw. den Überbrückungsschalter(n) ein Schalter angeordnet sein, der bei Stromzufuhr zum Elektrolyseur schließt.
Vorzugsweise sollte jedem Überbrückungsschalter ein Zeitglied zugeordnet sein. Außerdem ist es zweckmäßig, wenn in der bzw. den Parallelleitung(en) jeweils ein Zusatzschalter angeordnet ist, der durch Handbetätigung schließ- und öffenbar ist und somit eine aktive Überbrückung erfordert. Dabei kann dies in der Weise geschehen, dass in der Stromzufuhr zu dem bzw. den Überbrückungsschalter(n) ein handbetätigbarer Schalter angeordnet ist, der mit den Zusatzschaltern über ein Relais gekoppelt ist. Zusätzlich sollte eine Signaleinrichtung mit den Zusatzschaltern derart gekoppelt sein, dass die Signaleinrichtung bei geschlossenen Zusatzschalter(n) ein Signal abgibt, um anzuzeigen, dass eine Überbrückung stattfindet. Auch hier sollte der Überwachungsschalter der Produktgasqualitäts-Überwachungseinrichtung nichtselbstschließend und handbetätigbar sein, um eine aktive Rückstellung des Schalters nach der Anlaufphase erforderlich zu machen.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Elektrolytniveau-Überwachungseinrichtung einen ersten Elektrolytniveausensor zur Erfassung des Elektrolytniveaus im Wasserstoffseparator des Elektrolyseurs und einen zweiten Elektrolytniveausensor zur Erfassung des Elektrolytniveaus im Sauerstoffseparator des Elektrolyseurs aufweist. Durch diese doppelte Überwachung ist sichergestellt, dass das Erreichen eines kritischen unteren oder oberen wertes bezüglich des Elektrolytniveaus zuverlässig erfasst wird. Zweckmäßigerweise sollte die Elektrolytniveau-Überwachungseinrichtung ein Schaltrelais aufweisen, das dem zugehörigen Überwachungsschalter zu dessen Betätigung zugeordnet ist. Ferner sollte der bzw. die Überwachungsschalter der Elektrolytniveau-Überwachungseinrichtung von einer Parallelleitung mit einem Überbrückungsschalter überbrückt sein, um ein Anfahren der Elektrolyseeinrichtung zu ermöglichen, wenn das Elektrolytniveau zunächst außerhalb des zulässigen Bereichs liegt. Dabei sollte dem Überbrückungsschalter ein Zeitglied zugeordnet sein, das den Überbrückungsschalter nach einer bestimmten Zeit wieder öffnet.
Vorzugsweise ist auch hier vorgesehen, dass der Überbrückungsschalter mit der Stromzufuhr des Elektrolyseurs derart gekoppelt ist, dass er beim Anschalten der Stromzufuhr schließt. Auf diese Weise wird vermieden, dass sich die Überwachungsvorrichtung bei Betriebsstillstand im Alarmzustand befindet.
Es ist ferner vorgesehen, dass in der Stromzufuhr zum Überbrückungsschalter ein Selbsthalteschalter eingebaut ist, der mit Ablauf des Zeitglieds öffnet. Zusätzlich sollte in der Stromzufuhr zum Überbrückungsschalter ein handbetätigbarer Schalter angeordnet sein. Der Selbsthalteschalter und der handbetätigbare Schalter sind zweckmäßigerweise parallel geschaltet.
Nach der Erfindung ist ferner vorgesehen, dass in der Stromzufuhr zum Überbrückungsschalter ein Unterbrechungsschalter eingebaut ist, der die Stromzufuhr unterbricht, wenn die Elektrolytniveau-Überwachungseinrichtung den zugehörigen Überwachungsschalter in der ersten Überwachungskette schließt. Des weiteren ist auch hier vorgesehen, dass die Elektrolytniveau-Überwachungseinrichtung zu jedem Elektrolytniveausensor jeweils einen nicht schließenden, handbetätigbaren Schalter aufweist.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der bzw. die Überwachungsschalter der Elektrolytniveau-Überwachungseinrichtung in der ersten Überwachungskette mit einem zugehörigen Überwachungsschalter in der zweiten Überwachungskette derart verbunden sind, dass beide Überwachungsschalter gleichzeitig entweder geöffnet oder geschlossen sind. Auf diese Weise ist doppelt gesichert, dass der Elektrolyseur bei Verlassen des zulässigen Bereichs für das Elektrolytniveau sofort abgeschaltet wird.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgeschlagen, dass der zweiten Überwachungskette eine Elektrolytniveau-Überwachungseinrichtung, eine Produktgasqualitätssensor-Überwachungseinrichtung zur Funktionsüberwachung von Produktgasqualitätssensoren, eine Spülgasdruck-Überwachungseinrichtung zur Überwachung des Spülgasdrucks in einem Gasreservoir, eine Elektrolytdruck-Überwachungseinrichtung und/oder eine Prüfgasüberwachungseinrichtung zur Überwachung eines für die Produktgasqualitäts-Überwachungseinrichtung abgezweigten Prüfgases zugeordnet ist bzw. sind. Bei Störungen in diesem Bereich ist es grundsätzlich nicht erforderlich, dass die gesamte Elektrolyseeinrichtung abgeschaltet wird. Vielmehr reicht es aus, wenn lediglich der Betrieb des Elektrolyseurs selbst gestoppt wird, die Anlage als solche aber startbereit bleibt, so dass der Elektrolyseur nach Beheben der Störung in den vorgenannten Bereichen sofort wird hochgefahren werden kann.
In weiterer Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Spülgasdruck-Überwachungseinrichtung wenigstens einen Spülgasdruckschalter aufweist, der wenigstens einen Spülgasdrucksensor zur Erfassung des Spülgasdruckes in dem Gasreservoir zugeordnet ist. Vorzugsweise sind wenigstens zwei Gasreservoirs vorgesehen, denen jeweils ein Spülgasdrucksensor zugeordnet ist, welche parallel in der Weise auf den Überwachungsschalter der Spülgasdruck-Überwachungseinrichtung einwirken, dass er nur öffnet, wenn beide Gasreservoirs einen unterhalb des zugehörigen Grenzwertes liegenden Druck haben. Dies kann konstruktiv in der Weise ausgebildet sein, dass dem Überwachungsschalter ein erstes Schaltrelais zugeordnet ist und dass den Spülgasdrucksensoren jeweils ein zweites Schaltrelais zugeordnet ist, die jeweils auf einen Zwischenschalter einwirken, welche bei Unterschreiten des Grenzwertes für den Spülgasdruck die Stromzufuhr zum ersten Schaltrelais nur dann unterbrechen, wenn sie beide geöffnet sind. Vorzugsweise sollten die Zwischenschalter beim Öffnen gleichzeitig eine Stromzufuhr zu einer Signaleinrichtung bewirken, um optisch oder akustisch auf die Zustandsänderungen hinzuweisen.
Nach der Erfindung ist ferner vorgesehen, dass die Elektrolytdruck-Überwachungseinrichtung ein Schaltrelais aufweist, das mit dem Überwachungsschalter der Elektrolytdruck-Überwachungseinrichtung zusammenwirkt. Zweckmäßigerweise sollte ein Schalter zum Ausschalten einer Elektrolytpumpe vorgesehen sein, der eine Stromzufuhr mit einem Schalter hat, der mit dem Überwachungsschalter der Elektrolyt-Überwachungseinrichtung gleichzeitig entweder öffnet oder schließt. Auf diese Weise wird die Elektrolytpumpe bei Überschreiten des Elektrolytdruckes automatisch mit abgeschaltet.
Was die Prüfgas-Überwachungseinrichtung betrifft, sollte eine Prüfgasanwesenheits-Überwachungseinrichtung zur Erfassung der Anwesenheit von Produktgas in der Prüfgasleitung vorgesehen sein. Auf diese Weise werden Verstopfungen in der Prüfgasleitung erfasst und rechtzeitig gemeldet. Zusätzlich sollte die Prüfgasanwesenheits-Überwachungseinrichtung einen ersten Prüfgasanwesenheitssensor für ein erstes Produktgas und einen zweiten Prüfgasanwesenheitssensor für ein zweites Produktgas aufweisen, bei der Wasserspaltung also für Wasserstoff und Sauerstoff. Zweckmäßigerweise sollten die Prüfgasanwesenheitssensoren jeweils auf eigene Überwachungsschalter einwirken.
Nach der Erfindung ist ferner vorgesehen, dass der bzw. die Prüfgasanwesenheitssensor(en) direkt oder indirekt über den zugehörigen Überwachungsschalter mit der Steuerung des Elektrolyseurs verbunden ist bzw. sind.
Nach der Erfindung ist ferner vorgesehen, dass die Prüfgas-Überwachungseinrichtung eine Flüssigkeitsanwesenheits-Überwachungseinrichtung aufweist, um eventuelle Flüssigkeitsansammlungen in der Prüfgasleitung zu erfassen. Vorzugsweise sollte die Flüssigkeitsanwesenheits-Überwachungseinrichtung einen ersten Flüssigkeitsanwesenheitssensor für die Erfassung von Flüssigkeit in einem ersten Prüfgas – bei der Wasserspaltung kann dies Wasserstoff sein – und einen zweiten Flüssigkeitsanwesenheitssensor zur Erfassung von Flüssigkeit in einem zweiten Prüfgas – in dem Falle Sauerstoff – aufweisen. Dabei sollte auch hier vorgesehen sein, dass die Flüssigkeitsanwesenheitssensoren jeweils auf einen eigenen Überwachungsschalter einwirken. Zusätzlich sollte der bzw. die Flüssigkeitsanwesenheitssensoren bei Überschreitung des zugehörigen Grenzwertes eine Stromzufuhr zu einer Warneinrichtung bewirken, um in diesem Falle eine Anzeige über ein akustisches oder optisches Signal zu bewirken.
Nach der Erfindung ist des weiteren vorgesehen, dass die Überwachungsvorrichtung eine Warnkette aufweist, der Überwachungseinrichtungen zugeordnet sind, die bei Überschreiten eines oberen Grenzwertes und/oder Unterschreiten eines unteren Grenzwertes die Stromzufuhr zu wenigstens einer Warneinrichtung bewirken. Hierfür kommen insbesondere eine Produktgasqualitäts-Überwachungseinrichtung, eine Raumluft-Überwachungseinrichtung und/oder eine Spülgasdruck-Überwachungseinrichtung für ein Spülgasreservoir in Frage. Die für die Alarmgabe vorgesehenen Grenzwerte liegen niedriger als der jeweils obere Grenzwert im Alarmfall bzw. höher als der jeweils untere Grenzwert im Alarmfall und sollen dafür sorgen, dass bei Gefahr eines weiteren Ansteigens bzw. Absinkens rechtzeitig eine Warnung erfolgt, damit eine Bedienungsperson in den Prozess eingreifen kann, bevor die Anlage durch Öffnen eines Überwachungsschalters in einer der Überwachungsketten teilweise oder ganz abgeschaltet wird.
In der Zeichnung ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher veranschaulicht. Es zeigen:
1 die generelle Darstellung der Schaltung bezüglich der Einbindung der beiden Überwachungsketten in die Steuerrechner-Alarmkette der Elektrolyseeinrichtung gemäß der Erfindung
2 den ersten Teil der ersten Überwachungskette mit Raumluftsensoren-Überwachungseinrichtungen und Raumluft-Überwachungseinrichtungen;
3 den zweiten Teil der ersten Überwachungskette mit den den Elektrolysebetrieb betreffenden Überwachungseinrichtungen
4 den dritten Teil der ersten Überwachungskette mit der Produktgasqualitäts-Überwachungseinrichtung;
5 den letzten Teil der ersten Überwachungskette und den ersten Teil der zweiten Überwachungskette der Elektrolytniveau-Überwachungseinrichtung;
6 den zweiten Teil der zweiten Überwachungskette mit der Produktgasqualitätssensor-Überwachungseinrichtung und den Stickstoffdruck-Überwachungseinrichtung;
7 den dritten Teil der zweiten Überwachungskette mit der Elektrolytdruck-Überwachungseinrichtung;
8 den letzten Teil der zweiten Überwachungskette mit den Prüfgas-Überwachungseinrichtungen; und
9 eine Warnkette der Überwachungsvorrichtung mit den Produktgasqualitäts-Überwachungseinrichtungen, den Raumluft-Überwachungseinrichtungen und den Stickstoffdruck-Überwachungseinrichtungen.
Sämtliche vorgenannten Figuren mit den Schaltungsdarstellungen zeigen die Steuerrechner-Alarmkette, die Überwachungsketten und die Warnkette im Normalzustand, d. h. im Zustand ohne Alarmauslösung bzw. Warnauslösung.
1 zeigt schematisch die Einbindung der Überwachungsketten in die Steuerrechner-Alarmkette einer Elektrolyseeinrichtung. Die insgesamt mit 1 bezeichnete Überwachungsvorrichtung ist zwischen einer Eingangsschnittstelle 2 und zwei Ausgangsschnittstellen 3, 4 angeordnet und befindet sich in einem vom Elektrolyseur und von den Speicher- und Abfülleinrichtungen abgetrennten Raum. Der Elektrolyseur selbst ist in einem Prozessraum untergebracht, während die von dem Elektrolyseur durch Wasserspaltung hergestellten Produktgase Wasserstoff und Sauerstoff in einem ebenfalls davon separaten Gasspeicherraum gesammelt werden. In einer mit der Eingangsschnittstelle 2 beginnenden Hauptalarmkette 5 ist ein Hauptschalter 6 angeordnet, der mit einem Abschalterrelais 7 gekoppelt ist. Das Abschalterrelais 7 befindet sich am Ende einer ersten Überwachungskette 8, deren näherer Aufbau sich aus den 2 bis 5 ergibt. Dem Hauptschalter 6 nachgeschaltet ist ein Notaustaster 9 für den manuellen Eingriff in die Hauptalarmkette 5.
Zu der Überwachungsvorrichtung 1 gehört eine Nebenalarmkette 10. In der Nebenalarmkette 10 sitzt ein Nebenschalter 11, der mit einem Abschaltrelais 12 verbunden ist. Das Abschaltrelais 12 ist am Ende einer zweiten Überwachungskette 13 angeordnet, deren Aufbau sich aus den 5 bis 8 ergibt.
Außerhalb der beiden Ausgangsschnittstellen 3, 4 setzen sich Hauptalarmkette 5 und Nebenalarmkette 10 fort und weisen dort manuelle Betriebstaster 14, 15 mit Abschaltfunktion auf. Haupt- und Nebenalarmkette 5, 10 enden in Alarmabschalterrelais 16, 17. Über eine Abzweigung 18 hat die Hauptalarmkette 5 Verbindung zu dem Steuerrechner der Elektrolyseeinrichtung.
Die Abschalterrelais 7, 12 und die Alarmabschalterrelais 16, 17 stehen normalerweise unter einem Steuerstrom von 24 V Gleichstrom. Fällt der Steuerstrom in dem Abschalterrelais 7 durch Öffnung eines Schalters in der ersten Überwachungskette 8 aus, öffnet der Hauptschalter 6 mit der Folge, dass die Hauptalarmkette 5 und die Nebenalarmkette 10 stromlos werden, so dass die gesamte Elektrolyseeinrichtung, d. h. der Elektrolyseur selbst, die Gasspeichereinrichtung für die Produktgase sowie die Energieversorgung sämtlicher elektrischer Komponenten, abgeschaltet werden. In diesem Fall wird eine kontrollierte Entspannung aller Gas- und Flüssigkeitskreisläufe des Elektrolyseurs und der Zuleitungen zu der Gasspeichereinrichtung vorgenommen. Wird nur das Abschaltrelais 12 stromlos, weil in der zweiten Überwachungskette 13 ein Schalter öffnet, wird nur das Alarmabschaltrelais 17 angesteuert mit der Folge, dass ausschließlich der Elektrolyseur und nicht auch die Gasspeichereinrichtung und alle zugehörigen Betriebseinrichtungen abgeschaltet werden.
In 2 ist ein erster Teil der ersten Überwachungskette 8 dargestellt. Die erste Überwachungskette 8 hat eine 24 V-Gleichstromversorgung. In dem dargestellten Teil der ersten Überwachungskette 8 befinden sich insgesamt sechs Überwachungsschalter 19 bis 24, die hintereinander geschaltet und sämtlich geschlossen sind. Die Überwachungsschalter 19 bis 24 gehören zu einzelnen Überwachungseinrichtung der Überwachungsvorrichtung 1, die hier nicht näher dargestellt sind und denen jeweils zumindest ein Überwachungssensor und ein Komparator zum Vergleich des jeweils von dem Überwachungssensor erfassten Überwachungsmesswertes mit einem Grenzwert zugeordnet sind.
Der erste Überwachungsschalter 19 ist Teil einer Raumluftsensor-Überwachungseinrichtung, mit der der Raumluftsensor überwacht wird, der zur Erfassung des Wasserstoffgehalts im Prozessraum bestimmt ist. Der zweite Überwachungsschalter 20 gehört ebenfalls zu der Raumluftsensor-Überwachungseinrichtung und überwacht den Raumluftsensor, der für die Überwachung des Wasserstoffgehalts in dem Gasspeicherraum zuständig ist. Der dritte Überwachungsschalter 21 ist gleichfalls Teil der Raumluftsensor-Überwachungseinrichtung und ist mit dem Raumluftsensor zur Feststellung des Sauerstoffgehalts im Prozessraum gekoppelt. In allen drei Fällen handelt es sich um eine Funktionsüberwachung bezüglich der jeweiligen Raumluftsensoren, um sicherzustellen, dass die Sensoren ordnungsgemäß arbeiten. Fällt ein Raumluftsensor aus, öffnet der zugehörige Überwachungsschalter 19 bzw. 20 bzw. 21 mit der Folge, dass die Elektrolyseeinrichtung über das Abschaltrelais 7 und das Alarmabschaltrelais 16 vollständig abgeschaltet wird.
Auch der vierte Überwachungsschalter 22 gehört zu der Raumluft-Überwachungseinrichtung und ist dem Raumluftsensor zugeordnet, der den Wasserstoffgehalt im Prozessraum überwacht. Der hierzu eingestellte Grenzwert kann beispielsweise 2 Vol.% betragen. Bei Überschreiten dieses Grenzwertes öffnet der Überwachungsschalter 22, und die Elektrolyseeinrichtung schaltet ab.
Der fünfte Überwachungsschalter 23 gehört gleichfalls zu der Raumluft-Überwachungseinrichtung, soweit sie den Wasserstoffgehalt im Gasspeicherraum überwacht. Auch hier ist als Grenzwert 2 Vol.% Wasserstoffgehalt vorgesehen, bei dessen Überschreitung der Überwachungsschalter 23 öffnet. Der sechste Überwachungsschalter 24 ist Teil der Raumluft-Überwachungseinrichtung, soweit sie den Sauerstoffgehalt im Prozessraum überwacht, wobei der Überwachungsschalter 24 öffnet, wenn der Sauerstoffgehalt in der Luft 23 Vol.% überschreitet. Es versteht sich, dass auch andere Grenzwerte vorgesehen sein können. Dies gilt auch für nachstehend erwähnte und deshalb nur beispielhaft zu verstehende Grenzwerte.
Von der ersten Überwachungskette 8 geht eine Zweigleitung 25 ab, an der parallel zwei Relais 26, 27 angeschlossen sind. Diese wirken auf Schalter 28, 29, die parallel zueinander in einer Stromzuführung 30 sitzen. Den Schaltern 28, 29 nachgeordnet ist jeweils ein Relais 31, 32. Das Relais 31 ist mit drei Schaltern 34, 35, 36 verbunden, die sich in Offenstellung befinden und Teile von Stromkreisen sind, die mit elektrisch gesteuerten Abluftöffnungen für den Prozessraum und den Gasspeicherraum verbunden sind. Das Relais 32 ist ebenfalls mit drei Schaltern 37, 38, 39 verbunden, die sich in Offenstellung befinden und in Stromkreisen zum Antrieb von Lüftern angeordnet sind.
Sofern einer der Überwachungsschalter 19 bis 24 öffnet, wird die Zweigleitung 25 stromlos mit der Folge, dass die Schalter 28, 29 auf Grund Einwirkung der zugehörigen Relais 26, 27 schließen. Über die Stromzuführung 30 werden die Relais 31, 32 derart aktiviert, dass die Schalter 34 bis 36 und 37 bis 39 schließen. Auf diese Weise werden die Abluftöffnungen geöffnet und die Lüfter angeschaltet. Dies dient dazu, die möglicherweise mit einem zu hohen Gehalt an Wasserstoff oder Sauerstoff angereicherte Luft im Prozessraum und im Gasspeicherraum gegen Frischluft auszutauschen und somit die Gefahr der Entstehung von explosionsfähigen Gasen zu beseitigen.
In die Stromzuführung 30 ist noch ein Schlüsselschalter 40 eingebaut. Insbesondere in Gegenden, in denen die Öffnung der Abluftöffnungen und das Anschalten der Lüfter gefährliche Situationen heraufbeschwören könnte, ist der Schlüsselschalter 40 normalerweise geöffnet, so dass das öffnen der Abluftöffnungen und das Anschalten der Lüfter nur dann geschehen kann, wenn im Alarmfall der Schlüsselschalter 40 geschlossen wird. Dies setzt allerdings einen überwachten Betrieb voraus.
In 3 ist ein zweiter Abschnitt der ersten Überwachungskette 8 mit sechs Überwachungsschaltern 41 bis 46 dargestellt. Die Überwachungsschalter 41 bis 46 sind Teile von Überwachungseinrichtungen für verschiedene Überwachungsmesswerte, die den Betrieb des Elektrolyseurs betreffen.
Der Überwachungsschalter 41 gehört zu einer Elektrolysestrom-Überwachungseinrichtung. Er öffnet, wenn dieser Strom zu hoch wird, beispielsweise 1300 A übersteigt.
Der Überwachungsschalter 42 gehört zu einer Wasserstoffdruck-Überwachungseinrichtung im Elektrolyseur. Er öffnet, wenn der zugehörige Drucksensor einen Wasserstoffdruck von über 8,5 bar feststellt.
Der Überwachungsschalter 43 ist Teil einer Sauerstoffdruck-Überwachungseinrichtung im Elektrolyseur. Der Überwachungsschalter 41 öffnet bei Überschreitung von 8,5 bar.
Der Überwachungsschalter 44 ist Teil einer Wasserstoffaustrittstemperatur-Überwachungseinrichtung, mit der die Austrittstemperatur des Produktgases Wasserstoff am Elektrolyseur gemessen wird. Der Überwachungsschalter 44 öffnet, sofern die Temperatur 85°C übersteigt.
Der Überwachungsschalter 45 ist Teil einer Temperatur-Überwachungseinrichtung, die die Temperatur des Wasserstoffs nach einem dem Elektrolyseur nachgeschalteten Kühler misst. Sofern diese Temperatur 40°C übersteigt, öffnet dieser Überwachungsschalter 45.
Der Überwachungsschalter 46 gehört zu einer Elektroniktemperatur-Überwachungseinrichtung, die die Temperatur der Elektronik des Elektrolyseurs überwacht. Ein öffnen dieses Überwachungsschalters 46 erfolgt bei mehr als 50°C.
An die Überwachungsschalter 41 bis 46 schließt sich ein weiterer Überwachungsschalter 47 an, der Teil einer Elektrolytumlauf-Überwachungseinrichtung ist. Diese Überwachungseinrichtung misst den Volumenstrom des in dem Elektrolyseurs verwendeten Elektrolyts. Unterschreitet der Elektrolytumlauf beispielsweise einen Grenzwert von 1000 l/h, öffnet dieser Überwachungsschalter 47.
Der Überwachungsschalter 47 wird durch eine Parallelleitung 48 überbrückt, in der ein Überbrückungsschalter 49 angeordnet ist. Er ist mit dem Hauptschütz des Elektrolyseurs derart verbunden, dass er beim Anfahren des Elektrolyseurs aus der gezeigten offenen Stellung in Schließstellung schaltet. Der Überbrückungsschalter 49 ist als Rücksprungschalter ausgebildet und öffnet selbsttätig nach etwa 5 Sekunden. Innerhalb dieser Zeit ist bei normaler Funktion der Elektrolytumlauf derart angestiegen, dass der Überwachungsschalter 47 schließt. Zu Beginn des Anfahrens ist der Überwachungsschalter 47 geöffnet, weil der Elektrolytumlauf noch nicht ausreichend ist. Ware die Parallelleitung 48 mit dem Überbrückungsschalter 49 nicht vorhanden, wäre ein Anfahren nicht möglich, denn in der geöffneten Stellung des Überwachungsschalters 47 wäre dann – wie oben beschrieben – der Hauptschalter 6 geöffnet.
In 4 ist ein dritter Teil der ersten Überwachungskette 8 dargestellt. In diesem Teil der ersten Überwachungskette 8 befinden sich hintereinander zwei weitere Überwachungsschalter 50, 51. Sie gehören zu einer Produktgasqualitäts-Überwachungseinrichtung.
Der Überwachungsschalter 50 gehört zu einem Überwachungssensor für den Wasserstoffgehalt im Sauerstoff, also für die Reinheit des Produktgases Sauerstoff. Sofern der Wasserstoffgehalt beispielsweise 1,9 Vol.% übersteigt, wird der Überwachungsschalter 50 geöffnet mit der Folge, dass die Elektrolyseeinrichtung komplett abschaltet. Eine solche Vermischung der beiden Produktgase kann sich z. B. bei längerer Betriebsunterbrechung einstellen.
Der Überwachungsschalter 51 gehört zu dem Überwachungssensor, der den Sauerstoffgehalt im Wasserstoff misst. Bei Überschreitung von beispielsweise 1,8 Vol.% öffnet dieser Überwachungsschalter 51.
Sofern sich infolge einer Betriebsunterbrechung in dem Produktgaswasserstoff ein zu hoher Sauerstoffgehalt und/oder in dem Produktgassauerstoff ein zu hoher Wasserstoffgehalt einstellt, würde der Überwachungsschalter 50 bzw. der Überwachungsschalter 51 öffnen und so ein Anfahren der Elektrolyseeinrichtung verhindern. Deswegen sind die Überwachungsschalter 50, 51 durch jeweils zugeordnete Parallelleitungen 52, 53 überbrückt. In jeder der beiden Parallelleitungen 52, 53 befindet sich ein Überbrückungsschalter 54, 55 sowie ein Zusatzschalter 56, 57 jeweils hintereinander angeordnet. Den Überbrückungsschaltern 54, 55 sind jeweils Relais 58, 59 zugeordnet, die parallel zueinander geschaltet sind und an eine Stromzufuhr 60 mit 24 V Betriebsspannung angeschlossen sind. In der Stromzufuhr 60 befindet sich zusätzlich ein Hilfskontakt 61, der mit dem Hauptschütz des Elektrolyseurs derart in Verbindung steht, dass er – wie dargestellt – bei Betrieb des Elektrolyseurs geschlossen ist und nur öffnet, wenn der Hauptschütz den Elektrolyseur abgeschaltet hat.
Des weiteren ist in der Stromzufuhr 60 ein Schlüsselschalter 62 mit nachgeschaltetem Relais 63 angeordnet. Das Relais 63 ist mit den Zusatzschaltern 56, 57 sowie einem weiteren Schalter 64 verbunden, der parallel zu dem Schlüsselschalter 62 angeordnet ist und von einer Alarmleuchte 65 gefolgt wird.
Beim Anlaufen des Elektrolyseurs wird der Schalter 61 geschlossen, so dass die Relais 58, 59 derart aktiviert werden, dass die Überbrückungsschalter 54, 55 entgegen der Darstellung geschlossen werden. Da die Relais 58, 59 Zeitglieder aufweisen, beschränkt sich das Schließen der Überbrückungsschalter 54, 55 auf eine bestimmte Zeit, beispielsweise 60 Sekunden. Damit die Überwachungsschalter 50, 51 tatsächlich auch überbrückt werden, ist es zusätzlich erforderlich, dass der Schlüsselschalter 62 von Hand geschlossen und somit das Relais 63 aktiviert wird mit der Folge, dass die Zusatzschalter 56, 57 ebenfalls schließen. Da dabei auch der Schalter 64 geschlossen wird, wird dieser Zustand optisch erkennbar durch die Alarmleuchte 65 angezeigt. Nach Ablaufen der Timer der Relais 58, 59 öffnen die Überbrückungsschalter 54, 55 wieder. Selbst wenn dann der Wasserstoffgehalt im Produktgassauerstoff und umgekehrt der Sauerstoffgehalt im Produktgaswasserstoff wieder Werte unterhalb der oben angegebenen Grenzwerte erreicht haben, stellen sich die Überwachungsschalter 50, 51 nicht selbsttätig in die gezeigte geschlossene Stellung zurück. Vielmehr ist hierfür eine Quittierung durch aktive Betätigung der Überwachungsschalter 50, 51 von Hand erforderlich.
5 zeigt den letzten Teil der ersten Überwachungskette 8 und den ersten Teil der zweiten Überwachungskette 13. In der ersten Überwachungskette 8 befindet sich ein weiterer Überwachungsschalter 66, der zu einer Elektrolytniveau-Überwachungseinrichtung gehört und mit einem Relais 67 zusammenwirkt. Diese Elektrolyt-Überwachungseinrichtung hat eine eigene Stromversorgung über die Leitung 68, in der zwei Subüberwachungsschalter 69, 70 in Reihe hintereinander geschaltet sind.
Der eine Subüberwachungsschalter 69 ist mit einem Überwachungssensor gekoppelt, der das Elektrolytniveau in dem Wasserstoff-Separator des Elektrolyseurs überwacht, und der andere Subüberwachungsschalter 70 wirkt mit einem Überwachungssensor zusammen, der das Elektrolytniveau im Sauerstoffseparator überwacht. Im vorliegenden Fall ist in beiden Separatoren ein oberer Grenzwert von 470 mm und ein unterer Grenzwert von 50 mm eingestellt. Bei Überschreiten des oberen und bei Unterschreiten des unteren Grenzwerts öffnet der jeweils betroffene Subüberwachungsschalter 60 bzw. 70. Das öffnen eines dieser beiden Schalter 69, 70 hat zur Folge, dass das Relais 67 stromlos wird und der Überwachungsschalter 66 öffnet. Hierdurch fällt das am Ende der ersten Überwachungskette 8 angeordnete Abschalterrelais 7 ab, und es wird das Abschalten der gesamten Elektrolyseeinrichtung veranlasst.
Der Überwachungsschalter 66 wird von einer Parallelleitung 71 überbrückt, in der ein Überbrückungsschalter 72 angeordnet ist. Dieser wird von einem Relais 73 betätigt, das mit einem Zeitglied ausgestattet ist. Eine Stromzufuhr 74 mit 24 V zu dem Relais 73 ist in zwei Zuführzweigleitungen 75, 76 aufgeteilt. In der linken Zuführzweigleitung 75 sind hintereinander ein Schlüsselschalter 77 und ein von dem Relais 67 beaufschlagter Zusatzschalter 78 angeordnet. In der rechten Zuführzweigleitung 76 befindet sich ein Selbsthaltekontakt eines Relais 79.
Im Normalbetrieb, d. h. wenn das Elektrolytniveau sich in dem zulässigen Bereich befindet, ist der Überwachungsschalter 66 geschlossen und sind der Überbrückungsschalter 72 sowie Schlüsselschalter 77, Zusatzschalter 78 und Selbsthalteschalter 79 – wie dargestellt – geöffnet. Bei einer Betriebsunterbrechung beispielsweise aus Reparaturgründen kann es passieren, dass das Elektrolytniveau in den Separatoren des Elektrolyseurs außerhalb des zulässigen Bereichs zu liegen kommt. Dann öffnet sich der Überwachungsschalter 66, und der Zusatzschalter 78 wird geschlossen. Um in diesem Fall ein Anlaufen der Elektrolyseeinrichtung zu ermöglichen, wird der Überwachungsschalter 66 dadurch überbrückt, dass der Schlüsselschalter 77 von Hand geschlossen wird, so dass das Relais 73 mit Strom beaufschlagt wird und hierdurch der Überbrückungsschalter 72 geschlossen wird. Da der Schlüsselschalter 77 als Springschalter ausgebildet ist, der nur einen Stromimpuls erzeugt, erfolgt die weitere Stromversorgung zum Relais 73 über die rechte Zuführzweigleitung 76 und den Selbsthaltekontakt des Relais 79. Nach Ablaufen des Zeitgliedes des Relais 73 springt dieser Selbsthaltekontakt wieder zurück. Gleichzeitig wird der Überbrückungsschalter 72 wieder geöffnet. Liegt das Flüssigkeitsniveau dann immer noch im unzulässigen Bereich, wird die Elektrolyseeinrichtung wegen des dann noch offenen Überwachungsschalters 66 wieder abgeschaltet. Ansonsten muss der Überwachungsschalter 66 zum Zwecke der Quittierung von Hand geschlossen werden, d. h. er springt nicht von selbst in die geschlossene Stellung, wenn das Elektrolytniveau den zulässigen Bereich erreicht.
In 5 ist auch der erste Teil der zweiten Überwachungskette 13 dargestellt, die gleichfalls eine 24 V-Gleichstromversorgung hat. In dieser Überwachungskette 13 ist ein Überwachungsschalter 80 angeordnet, der zu der Elektrolytniveau-Überwachungseinrichtung gehört und wie der Überwachungsschalter 66 in der ersten Überwachungskette 8 von dem Relais 67 derart angesteuert wird, dass beide Überwachungsschalter 66, 80 immer die gleiche Stellung einnehmen. Auf diese Weise entsteht eine zusätzliche Sicherung dafür, dass der Elektrolyseur, welcher von der zweiten Überwachungskette 13 allein überwacht wird, im Falle eines nicht zulässigen Elektrolytniveaus abgeschaltet wird, d. h. eine Abschaltung erfolgt sowohl über die erste Überwachungskette 8 als auch über die zweite Überwachungskette 13. Hierdurch wird dem Umstand Rechnung getragen, dass das Elektrolytniveau ein besonders kritischer Wert für die Funktion des Elektrolyseurs ist.
6 zeigt den zweiten Abschnitt der zweiten Überwachungskette 13 mit zunächst zwei hintereinander geschalteten Überwachungsschaltern 81, 82. Sie gehören jeweils zu einer Produktgassensor-Überwachungseinrichtung, d. h. sie überwachen die Funktion der Überwachungssensoren, mit denen der Wasserstoffgehalt im Produktgassauerstoff und der Sauerstoffgehalt im Produktgaswasserstoff ermittelt wird (vgl. 4 mit zugehöriger Beschreibung). Sollte einer dieser Überwachungssensoren nicht ordnungsgemäß arbeiten, wird der zugehörige Überwachungsschalter 81 bzw. 82 aus der dargestellten geschlossenen Stellung in die Offenstellung gebracht mit der Folge, dass der Elektrolyseur über den Nebenschalter 11 und das Alarmabschaltrelais 17 abgeschaltet wird (vgl. 1).
In der zweiten Überwachungskette 13 befindet sich ein weiterer Überwachungsschalter 83, der Teil einer Stickstoffdruck-Überwachungseinrichtung ist. Der Stickstoff wird in sechs Gasspeicherflaschen vorgehalten, um nach dem Abschalten der Elektrolyseeinrichtung alle gasführenden Leitungen mit Stickstoff spülen zu können. Jeweils drei Gasspeicherflaschen sind einem Subüberwachungsschalter 84 bzw. 85 zugeordnet, die über eine eigene Stromzufuhr 86 mit 24 V verfügen. Sie sind parallel geschaltet und wirken jeweils auf ein Relais 87, 88. Diese Relais 87, 88 bedienen jeweils zwei Schalter 89, 90 bzw. 91, 92, die – ausgehend von der Stromzufuhr 86 – in zueinander parallelen Zweigleitungen 93, 94 bzw. 95, 96 angeordnet sind. In den jeweils ersten Zweigleitungen 93 bzw. 95 ist hinter den daran angeordneten Schaltern 89, 91 eine Alarmleuchte 97 bzw. 98 vorgesehen. Die jeweils zweiten Zweigleitungen 94, 96 vereinigen sich vor einem Hauptrelais 99, das mit dem Überwachungsschalter 83 zusammenwirkt.
Sofern alle Gasspeicherflaschen ausreichenden Druck haben, beispielsweise zumindest einen Druck von 10 bar, haben die einzelnen Schalter die in 6 gezeigte Stellung, d. h. es sind die beiden Subüberwachungsschalter 84, 85 geschlossen, die Schalter 89, 91 geöffnet, die Schalter 90, 92 geschlossen und der Überwachungsschalter 83 ebenfalls geschlossen. Sinkt der Stickstoffdruck beispielsweise in den ersten drei Gasspeicherflaschen unter den vorgenannten Wert, öffnet der Subüberwachungsschalter 84 mit der Folge, dass das Relais 87 den Schalter 89 schließt und den Schalter 90 öffnet. Dies hat zwar eine Alarmgabe durch die Alarmleuchte 97 zur Folge, nicht jedoch ein Abfallen des Hauptrelais 99, da dies nach wie vor von der Stromzufuhr 86 über die zweite Zweigleitung 96 und den dort vorhandenen Schalter 92 versorgt wird. Der Überwachungsschalter 83 bleibt dann geschlossen. Dies bietet den Bedienungspersonen Gelegenheit, die ersten drei Gasspeicherflaschen gegen neue Gasspeicherflaschen auszutauschen. Sinkt jedoch der Stickstoffdruck sowohl in den ersten als auch in den zweiten drei Gasspeicherflaschen unter den zulässigen Wert, öffnen beide Subüberwachungsschalter 84, 85 mit der Folge, dass die Schalter 89, 91 geschlossen und folglich eine Alarmgabe über die Alarmleuchten 97, 98 erfolgt und gleichzeitig die Schalter 90, 92 geöffnet werden. Damit ist das Hauptrelais 89 von der Stromzufuhr 86 abgeschnitten mit der Folge, dass der Überwachungsschalter 83 öffnet und der Elektrolyseur abgeschaltet wird.
7 zeigt den dritten Abschnitt der zweiten Überwachungskette 13. In ihr sitzt ein weiterer Überwachungsschalter 100, der zu einer Elektrolytdruck-Überwachungseinrichtung gehört. Diese Überwachungseinrichtung misst den Elektrolytdruck in dem Elektrolyseur, wobei beispielsweise ein Grenzwert von 8,5 bar vorgesehen ist, dessen Überschreitung überwacht wird. Der Überwachungsschalter 100 ist mit einem Relais 101 verbunden, das über eine Stromzufuhr 102 mit 24 V und eine erste Zweigleitung 103 versorgt wird. In dieser ersten Zweigleitung sitzt ein Subüberwachungsschalter 104, der im Normalbetrieb – wie dargestellt – geschlossen ist. Übersteigt der Elektrolytdruck den oben genannten Wert, öffnet der Subüberwachungsschalter 104 mit der Folge, dass die Stromzufuhr zu dem Relais 101 unterbrochen wird und hierdurch der Überwachungsschalter 100 geöffnet wird. Dies bewirkt über die zweite Überwachungskette 13 ein Abschalten des Elektrolysebetriebs.
Von der Stromzufuhr 102 geht eine zweite Zweigleitung 105 ab, die über einen Schalter 106 zu einem Relais 107 führt, über den die Elektrolytpumpe gesteuert werden kann. Der Schalter 106 ist mit dem Relais 101 derart verbunden, dass er die gleiche Stellung einnimmt wie der Überwachungsschalter 100. Im Normalbetrieb ist er also wie der Überwachungsschalter 100 geschlossen mit der Folge, dass das Pumpenrelais 107 die Stromzufuhr zu der Elektroytpumpe aufrecht erhält. Überschreitet der Elektrolytdruck den oben genannten Wert, öffnet sowohl der Überwachungsschalter 100 als auch der Schalter 106, was nicht nur die Stilllegung des Elektrolysebetriebs zur Folge hat, sondern auch die Elektrolytpumpe über den Abfall des Pumpenrelais 107 abschaltet.
In 8 ist der letzte Abschnitt der zweiten Überwachungskette 13 dargestellt. In dem dargestellten Bereich geht es um die Überwachung der Prüfgasleitungen für das von den Produktgasen jeweils abgezweigte und für die Produktgasüberwachungssensoren bestimmte Prüfgas.
In einem ersten Teil wird die Prüfgasleitung daraufhin überwacht, ob das jeweils vom Produktgas abgezweigte Prüfgas tatsächlich in ausreichender Menge vorhanden ist oder ob eine Verstopfung vorliegt. Hierzu sind in der zweiten Überwachungskette 13 hintereinander zwei Überwachungsschalter 108, 109 vorhanden, die jeweils von einem Relais 110 bzw. 111 beaufschlagt sind. Beide Relais 110, 111 werden von einer Stromzufuhr 112 mit 24 V über Zweigleitungen 113 bzw. 114 versorgt. In den Zweigleitungen 113, 114 befindet sich jeweils ein Subüberwachungsschalter 115 bzw. 116, die zu jeweils einer Prüfgasdurchfluss-Überwachungseinrichtung gehören, wobei der Subüberwachungsschalter 115 Teil einer Überwachungseinrichtung ist, die den Minimaldurchfluss von Sauerstoff – gegebenenfalls verunreinigt mit Wasserstoff – und der Subüberwachungsschalter 116 Teil einer Überwachungseinrichtung zur Feststellung eines Minimaldurchflusses von Wasserstoff – gegebenenfalls verunreinigt durch Sauerstoff – feststellt.
Wird festgestellt, dass kein oder ungenügender Durchfluss an Produktgas (Prüfgas) vorhanden ist, öffnet der zugehörige Subüberwachungsschalter 115 oder 116 mit der Folge, dass das zugehörige Relais 110 bzw. 111 abfällt und den dann jeweils zugehörigen Überwachungsschalter 108 bzw. 109 öffnet. Dies hat dann zur Folge, dass der Elektrolyseur über das Abschaltrelais 12 (vgl. auch 1) und das Alarmabschaltrelais 17 abgeschaltet wird.
Von diesem Vorgang erhält auch der Steuerrechner der Elektrolyseeinrichtung Meldung. Hierzu sind die Relais 110, 111 mit jeweils einem weiteren Schalter 117, 118 verbunden, die in Leitungen 119, 120 angeordnet sind, welche zu dem Steuerrechner führen. Die Schalter 117, 118 haben immer die gleiche Stellung wie die Überwachungsschalter 108, 109. Werden diese – wie oben beschrieben – geöffnet, öffnen auch die Schalter 117, 118 mit der Folge, dass der Steuerrechner ein entsprechendes Signal erhält.
Der zweite Teil des in 8 dargestellten, letzten Abschnittes der zweiten Überwachungskette 13 dient der Überwachung daraufhin, ob sich in den Prüfgasleitungen Flüssigkeit, beispielsweise Kalilauge, gesammelt hat. Hierzu sind in der zweiten Überwachungskette 13 hintereinander zwei Überwachungsschalter 121, 122 vorgesehen, die zu einer Flüssigkeitsanwesenheits-Überwachungseinrichtung gehören, die jeweils zu einer der beiden Prüfleitungen – einmal für den Produkt- bzw. Prüfgaswasserstoff und einmal für das Produkt- bzw. Prüfgassauerstoff – gehören. Den Überwachungsschaltern 121, 122 ist jeweils ein Relais 123, 124 zugeordnet, die die Überwachungsschalter 121, 122 bei Stromzufuhr geschlossen halten.
Die Stromzufuhr geschieht über weitere Zweigleitungen 125, 126, die von der Stromzufuhr 112 ausgehen. In diesen Zweigleitungen 125, 126 sitzen jeweils ein Subüberwachungsschalter 127, 128, wobei der Subüberwachungsschalter 127 zu dem Überwachungssensor gehört, mit der das Vorhandensein von Flüssigkeit in der Prüfgasleitung für Wasserstoff überwacht wird, und der Subüberwachungsschalter 128 zu dem Überwachungssensor gehört, der das Vorhandensein von Flüssigkeit in der Prüfgasleitung für Sauerstoff überwacht.
Im Normalfall sind die Subüberwachungsschalter 127, 128 geschlossen und demgemäß auch die Überwachungsschalter 121, 122. wird in einer der beiden Prüfgasleitungen Flüssigkeit festgestellt, öffnet der zugehörige Subüberwachungsschalter 127 oder 128 mit der Folge, dass das in der zugehörigen Zweigleitung 125 bzw. 126 sitzende Relais 123 bzw. 124 stromlos wird und der zu diesem Relais 123 oder 124 gehörende Überwachungsschalter 121 bzw. 122 geöffnet wird. Dies wiederum bewirkt ein Abschalten des Elektrolyseurs über das Abschaltrelais 12.
Von der Stromzufuhr 112 geht parallel zu den Zweigleitungen 125, 126 eine weitere Zweigleitung 129 aus, die sich dann in parallele Unterzweigleitungen 130, 131 aufteilt. In beiden Unterzweigleitungen 130, 131 sitzen Schalter 132, 133. Der Schalter 132 ist mit dem Relais 123 in der Weise verbunden, dass der Schalter 132 geöffnet ist, wenn der von diesem Relais 123 gesteuerte Überwachungsschalter 121 geschlossen ist und umgekehrt. Gleiches gilt für den Schalter 133. Er ist dem Relais 124 in der Weise zugeordnet, dass er – wie dargestellt – in Offenstellung ist, wenn der diesem Relais 124 zugeordnete Überwachungsschalter 122 geschlossen ist, und umgekehrt.
Hinter beiden Schaltern 132, 133 befinden sich Warnleuchten 134 bzw. 135. Diese leuchten auf, wenn der jeweils in der Unterzweigleitung 130 bzw. 131 angeordnete Schalter 132 bzw. 133 schließt, weil das jeweils zugehörige Relais 123 bzw. 124 abfällt und den von ihm jeweils gesteuerten Überwachungsschalter 121 bzw. 122 öffnet, weil die Anwesenheit von Flüssigkeit festgestellt wird.
9 zeigt eine Warnkette 136, die zu der Überwachungsvorrichtung 1 gehört und über eine Stromzufuhr 137 mit 24 V versorgt wird. Von der Stromzufuhr 137 gehen sechs Zweigleitungen 138 bis 143 ab, von denen die beiden ersten Zweigleitungen 138, 139 zu einer ersten Warnleitung 144 mit einer darin angeordneten Warnleuchte 145, die dritten, vierten und fünften Zweigleitungen 140, 141, 142 zu einer zweiten Warnleitung 146 mit einer darin angeordneten Warnleuchte 147 vereinigen und die sechste Zweigleitung 143 zu einer Warnleuchte 148 führt.
In der ersten Zweigleitung 138 ist ein erster Warnschalter 149 angeordnet, der zu der Produktgasqualitäts-Überwachungseinrichtung gehört, die den Wasserstoffgehalt im Produktgassauerstoff überwacht. Der Warnschalter 149 ist normalerweise geöffnet. Er schließt, wenn der Wasserstoffgehalt 1 Vol.% überschreitet, woraufhin die Warnleuchte 145 aufleuchtet.
In der zweiten Zweigleitung 139 ist ein zweiter Warnschalter 150 vorgesehen, der zu der Überwachungseinrichtung gehört, die den Sauerstoffgehalt im Produktgaswasserstoff überwacht. Er schaltet aus der gezeigten offenen Stellung in die geschlossene Stellung, wenn der Sauerstoffgehalt auch hier 1 Vol.% überschreitet mit der Folge, dass die Warnleuchte 145 aufleuchtet.
In der dritten Zweigleitung 140 befindet sich ein dritter Warnschalter 151, der Teil der Raumluft-Überwachungseinrichtung ist, die den Wasserstoffgehalt im Prozessraum, also dort, wo der Elektrolyseur installiert ist, überwacht. Steigt dort der Wasserstoffgehalt der Luft über 1 Vol.%, wird die Warnleuchte 147 angesteuert.
In der vierten Zweigleitung 141 ist ein vierter Warnschalter 152 angeordnet, der ebenfalls zur Raumluft-Überwachungseinrichtung gehört, und zwar zu demjenigen Teil, der den Wasserstoffgehalt im Gasspeicherraum überwacht. Hier führt eine Überschreitung des Wasserstoffgehalts von 1 Vol.% in der Luft zur Ansteuerung der Warnleuchte 147.
In der fünften Zweigleitung 142 ist ein fünfter Warnschalter 153 vorgesehen, der mit der Raumluft-Überwachungseinrichtung zusammenwirkt, welche den Sauerstoffgehalt im Prozessraum überwacht. Übersteigt der Sauerstoffgehalt einen Wert von 22 Vol.%, schließt der fünfte Warnschalter 153 mit der Folge, dass die Warnleuchte 147 aufleuchtet.
In der sechsten Zweigleitung 143 ist ein sechster Warnschalter 154 angeordnet. Er gehört zur Stickstoffdruck-Überwachungseinrichtung zur Überwachung der Gasspeicherflaschen 1 bis 3. Sinkt dort der Druck unter 50 bar, schließt der sechste Warnschalter 154 mit der Folge, dass die Warnleuchte 148 aufleuchtet.
Nach der sechsten Zweigleitung 143 weist die Stromzufuhr 137 einen siebten Warnschalter 155 auf, der ebenfalls Teil der Stickstoffdruck-Überwachungseinrichtung ist, soweit es die Gasspeicherflaschen 4 bis 6 betrifft. Der siebte Warnschalter 155 wird geschlossen, wenn auch hier der Stickstoffdruck unter 50 bar fällt. Dies führt dazu, dass die dahinter angeordnete Warnleuchte 156 gelb aufleuchtet und so vor einem weiteren Druckabfall warnt.

Claims

Überwachungsvorrichtung (1) zur Überwachung und Notfallsteuerung einer Elektrolyseeinrichtung, welche einen Elektrolyseur zur Erzeugung wenigstens eines Produktgases und eine zugehörige Steuereinrichtung aufweist, die Messwertsensoren zur Erfassung von Messwerten hat, wobei die Überwachungsvorrichtung mehrere Überwachungseinrichtungen aufweist, die Komparatoren zum Vergleich von Messwerten mit vorgegebenen Grenzwerten haben, über die ein Abschalten der Elektrolyseeinrichtung bewirkbar ist, wenn ein oberer Grenzwert überschritten und/oder ein unterer Grenzwert unterschritten wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungseinrichtungen eigene Überwachungssensoren aufweisen, die mit zu den Überwachungseinrichtungen gehörenden Komparatoren gekoppelt sind, und dass die Überwachungsvorrichtung wenigstens eine erste und eine zweite Überwachungskette (8, 13) aufweist, denen jeweils Überwachungseinrichtungen zugeordnet sind, wobei die erste Überwachungskette (8) mit einem ersten Abschalter (6, 16) und die zweite Überwachungskette mit einem zweiten Abschalter (11, 17) gekoppelt sind und wobei mit dem ersten Abschalter (6, 16) eine Abschaltung der gesamten Elektrolyseeinrichtung und mit dem zweiten Abschalter (11, 17) eine Abschaltung oder Betriebsunterbrechung nur eines Teils der Elektrolyseeinrichtung bewirkbar sind, und wobei der ersten Überwachungskette (8) eine Raumluft-Überwachungseinrichtung zur Überwachung von Gasbestandteilen in der Raumluft, eine Sensor-Überwachungseinrichtung zur Funktionsüberwachung von Überwachungssensoren und/oder eine Betriebs-Überwachungseinrichtung zur Überwachung von Betriebsparametern des Elektrolyseurs zugeordnet sind.
Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem zweiten Abschalter (11, 17) eine Abschaltung oder Betriebsunterbrechung nur des Elektrolyseurs bewirkbar ist.
Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jede Überwachungseinrichtung wenigstens einen in der zugehörigen Überwachungskette (8, 13) angeordneten Überwachungsschalter (19–24; 41–47; 50, 51; 66; 80–83; 100; 108, 109; 121, 122) aufweist, der bei Erreichen und/oder Überschreiten eines oberen Grenzwertes und/oder bei Erreichen und/oder Unterschreiten eines unteren Grenzwertes angesteuert wird.
Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungsschalter (19–24; 41–47; 50, 51; 66; 80–83; 100; 108, 109; 121, 122) in den Überwachungsketten (8, 13) in Reihe geschaltet sind und ein Öffnen eines Überwachungsschalters (19–24; 41–47; 50, 51; 66; 80–83; 100; 108, 109; 121, 122) bewirkt wird, wenn ein oberer Grenzwert erreicht oder überschritten und/oder ein unterer Grenzwert erreicht oder unterschritten wird.
Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil derjenigen Überwachungsschalter (47; 50, 51; 66), die zu einer Überwachungseinrichtung gehören, bei denen beim Anfahren der Elektrolyseeinrichtung ein außerhalb eines zulässigen Bereichs liegender Überwachungsmesswert anfallen kann, durch eine Parallelleitung (48; 52, 53; 71) zur zugehörigen Überwachungskette (8, 13) überbrückt ist, wobei die Parallelleitung (48; 52, 53; 71) einen Überbrückungsschalter aufweist.
Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Überbrückungsschalter (49; 54, 55; 72) derart ausgebildet ist, dass er nach einer vorbestimmten Zeit selbsttätig öffnet.
Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Überbrückungsschalter (49; 54, 55; 72) mit einem Schalter für die Stromzufuhr des Elektrolyseurs derart verbunden ist, dass der Überbrückungsschalter (49; 54, 55; 72) bei Anschalten der Stromzufuhr zum Elektrolyseur temporär schließt.
Überwachungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils in der Parallelleitung (52, 53) zumindest ein Zusatzschalter (56, 57) angeordnet ist, der durch Handbetätigung schließ- und öffenbar ist.
Überwachungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest diejenigen Überwachungsschalter (47; 50, 51; 66), die zu einer Überwachungseinrichtung gehören, bei denen beim Anfahren der Elektrolyseeinrichtung ein außerhalb eines zulässigen Bereichs liegender Überwachungsmesswert anfallen kann, bei Übergang in den zulässigen Bereich nicht selbsttätig umschalten und dass diese Überwachungsschalter (47; 50, 51; 66) eine Handbetätigung zum Umschalten aufweisen.
Überwachungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor-Überwachungseinrichtung Raumluftüberwachungssensoren der Raumluft-Überwachungseinrichtung zugeordnet sind.
Überwachungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Raumluft Überwachungseinrichtung zur Überwachung des Gehalts an Wasserstoff und Sauerstoff in Luft ausgebildet ist.
Überwachungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Raumluft-Überwachungseinrichtung mit einer Belüftungseinrichtung derart verbunden sind, dass bei Erreichen und/oder Überschreiten zugehöriger Grenzwerte die Belüftungseinrichtung aktivierbar ist.
Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Belüftungseinrichtung eine Stromzufuhr (30) zugeordnet ist, in der ein handbetätigbarer Schalter (40) angeordnet ist.
Überwachungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebs-Überwachungseinrichtung eine Elektrolysestrom-Überwachungseinrichtung, eine Produktgasdruck-Überwachungseinrichtung, eine Produktgasaustrittstemperatur-Überwachungseinrichtung, eine Produktgastemperatur-Überwachungseinrichtung nach einem zum Elektrolyseur gehörenden Kühler, eine Elektrolyseurtemperatur-Überwachungseinrichtung, eine Elektrolytumlauf-Überwachungseinrichtung, eine Produktgasqualitäts-Überwachungseinrichtung und/oder eine Elektrolytniveau-Überwachungseinrichtung aufweist.
Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der und/oder die Überwachungsschalter (47) der Elektrolytumlauf-Überwachungseinrichtung durch eine Parallelleitung (48) zur Überwachungskette (8) überbrückt ist und/oder sind, wobei die Parallelleitung (48) einen Überbrückungsschalter (49) aufweist.
Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Überbrückungsschalter (49) mit einem Schalter für die Stromzufuhr des Elektrolyseurs derart verbunden ist, dass der Überbrückungsschalter (49) bei Anschalten der Stromzufuhr zum Elektrolyseur temporär schließt.
Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Überbrückungsschalter (49) derart ausgebildet ist, dass er nach einer vorbestimmten Zeit selbsttätig öffnet.
Überwachungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrolytumlauf-Überwachungseinrichtung einen bei Überschreiten des unteren Grenzwertes nicht selbstschließenden, jedoch von Hand betätigbaren Überwachungsschalter (47) aufweist.
Überwachungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Produktgasqualitäts-Überwachungseinrichtung zur Erfassung des Wasserstoffgehalts im Sauerstoff und/oder des Sauerstoffgehalts im Wasserstoff des jeweils vom Elektrolyseur erzeugten Produktgases ausgebildet ist.
Überwachungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der und/oder die Überwachungsschalter (50, 51) der Produktgas-Überwachungseinrichtung durch jeweils eine Parallelleitung (52, 53) mit jeweils einem Überbrückungsschalter (54, 55) überbrückt ist und/oder sind.
Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der und/oder die Überbrückungsschalter (54, 55) mit einer Stromzufuhr (60) versehen ist bzw. sind, die mit der Stromzufuhr zum Elektrolyseur derart gekuppelt ist und/oder sind, dass bei Anschalten der Stromzufuhr zum Elektrolyseur der und/oder die Überbrückungsschalter (54, 55) temporär schließt und/oder schließen.
Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass in der Stromzufuhr (60) zu dem und/oder den Überbrückungsschalter(n) (54, 55) ein Schalter (61) angeordnet ist, der bei Stromzufuhr zum Elektrolyseur schließt.
Überwachungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Überbrückungsschalter (54, 55) ein Zeitglied zugeordnet ist.
Überwachungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass in der bzw. den Parallelleitung(en) (52, 53) jeweils ein Zusatzschalter (56, 57) angeordnet ist, der durch Handbetätigung schließ- und öffenbar ist.
Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass in der Stromzufuhr (60) zu dem bzw. den Überbrückungsschalter(n) (54, 55) ein handbetätigbarer Schalter (62) angeordnet ist, der mit den Zusatzschaltern (56, 57) über ein Relais (63) gekoppelt ist.
Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, dass eine Signaleinrichtung (65) mit den Zusatzschaltern (56, 57) derart gekoppelt ist, dass die Signaleinrichtung (65) bei geschlossenen Zusatzschalter(n) (56, 57) ein Signal abgibt.
Überwachungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Produktgasqualitäts-Überwachungseinrichtung wenigstens einen nicht selbstschließenden, handbetätigbaren Überwachungsschalter (50, 51) aufweist.
Überwachungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrolytniveau-Überwachungseinrichtung einen ersten Elektrolytniveausensor zur Erfassung des Elektrolytniveaus im Wasserstoffseparator des Elektrolyseurs und einen zweiten Elektrolytniveausensor zur Erfassung des Elektrolytniveaus im Sauerstoffseparator des Elektrolyseurs aufweist.
Überwachungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrolytniveau-Überwachungseinrichtung ein Schaltrelais (67) aufweist, das zum zugehörigen Überwachungsschalter (66) zu dessen Betätigung zugeordnet ist.
Überwachungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass der und/oder die Überwachungsschalter (66) der Elektrolytniveau-Überwachungseinrichtung von einer Parallelleitung (71) mit einem Überbrückungsschalter (72) überbrückt ist.
Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass dem Überbrückungsschalter (72) ein Zeitglied zugeordnet ist, das den Überbrückungsschalter (72) nach einer bestimmten Zeit öffnet.
Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 30 oder 31, dadurch gekennzeichnet, dass der Überbrückungsschalter (72) mit der Stromzufuhr des Elektrolyseurs derart gekoppelt ist, dass er beim Anschalten der Stromzufuhr schließt.
Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 31 oder 32, dadurch gekennzeichnet, dass in der Stromzufuhr (74) zum Überbrückungsschalter (72) ein Selbsthalteschalter (79) eingebaut ist, der mit Ablauf des Zeitgliedes öffnet.
Überwachungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 30 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass in der Stromzufuhr (74) zum Überbrückungsschalter (72) ein handbetätigbarer Schalter (77) angeordnet ist.
Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 33 oder 34, dadurch gekennzeichnet, dass der Selbsthalteschalter (79) und der handbetätigbare Schalter (77) parallel geschaltet sind.
Überwachungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 30 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass in der Stromzufuhr (74) zum Überbrückungsschalter (72) ein Unterbrechungsschalter (78) eingebaut ist, der die Stromzufuhr (74) unterbricht, wenn die Elektrolytniveau-Überwachungseinrichtung den zugehörigen Überwachungsschalter (66) in der ersten Überwachungskette (8) schließt.
Überwachungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 36, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrolytniveau-Überwachungseinrichtung zu jedem Elektrolytniveausensor jeweils einen nicht selbstschließenden, handbetätigbaren Schalter (69, 70) aufweist.
Überwachungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 37, dadurch gekennzeichnet, dass der bzw. die Überwachungsschalter (66) der Elektrolytniveau-Überwachungseinrichtung in der ersten Überwachungskette (8) mit einem zugehörigen Überwachungsschalter (80) in der zweiten Überwachungskette (13) derart verbunden ist, dass beide Überwachungsschalter (66, 80) gleichzeitig entweder geöffnet oder geschlossen sind.
Überwachungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 38, dadurch gekennzeichnet, dass der zweiten Überwachungskette (13) eine Elektrolytniveau-Überwachungseinrichtung, eine Produktgasqualitätssensor-Überwachungseinrichtung zur Funktionsüberwachung von Produktgasqualitätssensoren, eine Spülgasdruck-Überwachungseinrichtung zur Überwachung des Spülgasdrucks in einem Gasreservoir, eine Elektrolytdruck-Überwachungseinrichtung und/oder eine Prüfgas-Überwachungseinrichtung zur Überwachung eines für die Produktgasqualitäts-Überwachungseinrichtung abgezweigten Prüfgases zugeordnet ist.
Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, dass die Spülgasdruck-Überwachungseinrichtung wenigstens einen Spülgasdruckschalter (84, 85) aufweist, dem wenigstens ein Spülgasdrucksensor zur Erfassung des Spülgasdruckes in dem Gasreservoir zugeordnet ist.
Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 39 oder 40, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Gasreservoirs vorgesehen sind, denen jeweils ein Spülgasdrucksensor zugeordnet ist, welche parallel in der Weise auf den Überwachungsschalter (83) der Spülgasdruck-Überwachungseinrichtung einwirken, dass er nur öffnet, wenn beide Gasreservoirs einen unterhalb des zugehörigen Grenzwertes liegenden Druck haben.
Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, dass dem Überwachungsschalter (83) ein erstes Schaltrelais (99) zugeordnet ist.
Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, dass den Spülgasdrucksensoren jeweils ein zweites Schaltrelais (87, 88) zugeordnet ist, die jeweils auf einen Zwischenschalter (90, 92) einwirken, welche bei Unterschreiten des Grenzwertes für den Spülgasdruck die Stromzufuhr zum ersten Schaltrelais (99) nur dann unterbrechen, wenn sie beide geöffnet sind.
Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschalter (90, 92) beim Öffnen gleichzeitig eine Stromzufuhr zu einer Signaleinrichtung (97, 98) bewirken.
Überwachungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 39 bis 44, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrolytdruck-Überwachungseinrichtung ein Schaltrelais (101) aufweist, das mit dem Überwachungsschalter (100) der Elektrolytdruck-Überwachungseinrichtung zusammenwirkt.
Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schalter (106) zum Ausschalten einer Elektrolytpumpe vorgesehen ist, der eine Stromzufuhr (102) mit einem Schalter (104) hat, der mit dem Überwachungsschalter (100) der Elektrolytdruck-Überwachungseinrichtung gleichzeitig entweder öffnet oder schließt.
Überwachungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 39 bis 46, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfgas-Überwachungseinrichtung eine Prüfgasdurchfluss-Überwachungseinrichtung zur Erfassung der Anwesenheit von Produktgas in der Prüfgasleitung aufweist.
Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 47, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfgasdurchfluss-Überwachungseinrichtung einen ersten Prüfgasanwesenheitssensor für ein erstes Produktgas und einen zweiten Prüfgasanwesenheitssensor für ein zweites Produktgas aufweist.
Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 48, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfgasdurchflusssensoren jeweils auf eigene Überwachungsschalter (108, 109) einwirken.
Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 48 oder 49, dadurch gekennzeichnet, dass der und/oder die Prüfgasdurchflusssensor(en) direkt oder indirekt über den zugehörigen Überwachungsschalter (108, 109) mit der Steuerung des Elektrolyseurs verbunden ist bzw. sind.
Überwachungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 39 bis 50, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfgas-Überwachungseinrichtung eine Flüssigkeitsanwesenheits-Überwachungseinrichtung aufweist.
Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 51, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeitsanwesenheits-Überwachungseinrichtung einen ersten Flüssigkeitsanwesenheitssensor für die Erfassung von Flüssigkeit in einem ersten Prüfgas und einen zweiten Flüssigkeitsanwesenheitssensor zur Erfassung von Flüssigkeit in einem zweiten Prüfgas aufweist.
Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 52, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeitsanwesenheitssensoren jeweils auf einen eigenen Überwachungsschalter (121, 122) einwirken.
Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 52 oder 53, dadurch gekennzeichnet, dass der bzw. die Flüssigkeitsanwesenheitssensoren bei Überschreiten des zugehörigen Grenzwertes eine Stromzufuhr zu einer Alarmierungseinrichtung (134, 135) bewirken.
Überwachungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 54, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungsvorrichtung (1) eine Warnkette (136) aufweist, der Überwachungseinrichtungen zugeordnet sind, die bei Überschreiten eines oberen Grenzwertes und/oder Unterschreitung eines unteren Grenzwertes die Stromzufuhr (137) zu wenigstens einer Warneinrichtung (145, 147, 148, 156) bewirken.
Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 55, dadurch gekennzeichnet, dass die der Warnkette (136) zugeordnete(n) Überwachungseinrichtung(en) eine Produktgasqualitäts-Überwachungseinrichtung, eine Raumluft-Überwachungseinrichtung und/oder eine Spülgasdruck-Überwachungseinrichtung für wenigstens ein Gasreservoir ist bzw. sind.