EP1361295A1 - Regeleinrichtung für einen alkalischen Druckelektrolyseur - Google Patents

Regeleinrichtung für einen alkalischen Druckelektrolyseur Download PDF

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EP1361295A1
EP1361295A1 EP03009108A EP03009108A EP1361295A1 EP 1361295 A1 EP1361295 A1 EP 1361295A1 EP 03009108 A EP03009108 A EP 03009108A EP 03009108 A EP03009108 A EP 03009108A EP 1361295 A1 EP1361295 A1 EP 1361295A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
control
level difference
gas pressure
blow
gas
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.)
Withdrawn
Application number
EP03009108A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Wennemar Albert Dr. Brocke
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.)
Forschungszentrum Juelich GmbH
Original Assignee
Forschungszentrum Juelich GmbH
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 Forschungszentrum Juelich GmbH filed Critical Forschungszentrum Juelich GmbH
Publication of EP1361295A1 publication Critical patent/EP1361295A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • 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
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a control device for an alkaline pressure electrolyzer according to the generic term of claim 1.
  • the invention relates continue to follow a procedure according to the preamble one of claims 8 to 10.
  • An electrolyser usually has a variety of electrolysis cells (cells) connected in series on how to see the document DE 196 07 235 C1 is.
  • FIG. 1 shows for better illustration of the facts first the state of the art of a pressure electrolyzer.
  • the electrolysis block under lye 20 consists of a stack of many identical ones Cells each with an anode 11, a cathode 12 and an ion-permeable diaphragm 13.
  • the stacked Cells are good electrical conductors and gas-tight connected with each other.
  • An operating medium is added to an electrolyte, fed to the electrodes and broken down into its components (product gases).
  • the electrolysis process is started by supplying electrical energy (eg from regenerative sources such as wind or sun), hydrogen H 2 being released at high pressures 12 and oxygen O 2 at the anodes 11.
  • electrical energy eg from regenerative sources such as wind or sun
  • hydrogen H 2 being released at high pressures 12 and oxygen O 2 at the anodes 11.
  • the gas products H 2 and O 2 of all electrolysis cells are collected and discharged separately, a mixture of H 2 bubbles and lye via a line 30 in the gas separator 36 and a mixture of O 2 bubbles and lye via line 31 in the gas separator 37 arrives.
  • the gases are separated from the alkali, which flows back into the electrolysis block 20 through the return line 35.
  • the gas or gases produced can be from the gas separators to a storage tank (e.g. hydrogen tank, Hydride storage element) forwarded using pressure become. From there, the gas can be drawn from extraction stations be bottled (not shown).
  • a storage tank e.g. hydrogen tank, Hydride storage element
  • the gas separator 36 together with the gas separator 37 and the connection 34, forms a system of two communicating tubes, which is filled with the alkali columns 28 and 29 up to the fill levels 24 and 25.
  • This construction separates the H 2 gas space 26 from the O 2 gas space 27 and, because of the mobility of the lye columns, permits the pressure equalization between the gas spaces 26 and 27, which is necessary because of the pressure sensitivity of the diaphragm 13.
  • Control variables for operating the electrolyzer are the Gas pressure in the entire system as well as the difference in Fill levels in the gas separators.
  • the quality of the Regulation are in the case of transient electrolysis operation increased requirements.
  • the gases H 2 and O 2 produced by the electrolysis block 20 increase the pressure in the gas spaces 26 and 27 and, depending on the geometric design of the gas separators 36 and 37, more or less influence the fill levels 24 and 25 and thus also the fill level difference.
  • the level of the electrolyte in the gas separators for operational and safety reasons Reasons determined regularly.
  • the medium level is used to dispense the Quantity of equipment via the equipment supply lines to control.
  • the electrolyser can measure the level based.
  • the gas pressure in 26 and 27 and the fill levels 24 and 25 can be controlled.
  • the correction of the fill levels 24 and 25 must take place automatically due to the risk of a detonating gas explosion by mixing H 2 and O 2 if the fill level difference is too great and is therefore taken over by a suitable control device which also regulates the gas pressure, the fluctuations in the gas volume flows in the Lines 30 and 31 act as disturbance variables on the controlled variables.
  • the level difference control loop in Fig. 2 contains the Level measuring device 51, which from the electrolysis gas separator system 21 the current information 52 about the fill level 24 in FIG. 1 and the current information 53 takes over the level 25 in Fig. 1 and it in the corresponding electrical actual value signal 54 for the Level difference converted. This is in the comparison point 66 with the setpoint 68 for the level difference compared.
  • the control difference becomes the controller 64 for the level difference, whose Control output 70 with control input 58 of the H2 blow-off valve 22 is linked via the interface 99a.
  • the gas pressure control circuit in FIG. 2 contains the pressure measuring device 55, which takes over the current gas pressure information 56 from the electrolysis gas separator system 21 and converts it into the corresponding electrical actual value signal 57 for the gas pressure. This is compared in the comparison point 67 with the gas pressure setpoint 69. The control difference is fed to the controller 65 for the gas pressure, the control output 71 of which is linked to the control input 59 of the O 2 blow-off valve 23 via the interface 99b.
  • the controllers 64 and 65 in Fig. 2 are according to the state of the Technology as a conventional PID controller with proportional, integral and differential transmission components executed and should by controlling the blow-off valves 22 and 23 the blowdown flows 32 and 33 constantly so influence that the controlled variables gas pressure and level difference even with unsteady operation of the Pressure electrolysers do not meet their specified setpoints leave.
  • the gas pressure spaces 26 and 27 shown in FIG. 21, FIG. 1 represent the integral parts of the controlled systems, of which one knows from control engineering that these when using regulators with integral ones Shares can usually only be regulated unsatisfactorily, since they already start with their dynamic quality the stability limit. However, one can on the I part of the PID controller does not do without if on the disturbances influencing the controlled variables, these are the Fluctuations in electrolysis performance, well regulated should be.
  • the object of the invention is to provide a control device to provide an improved control behavior and allows a safer manual operation.
  • the control device comprises means for independent influencing of the control variables level difference and gas pressure. This increases operational safety of the electrolyser significantly improved, and the control quality is increased.
  • a decoupling network which has control and regulating inputs for independently influencing the regulating variables fill level difference and gas pressure can be provided as a means.
  • the decoupling network advantageously ensures that decoupled and therefore safe manual controls of the control variables fill level difference and gas pressure can be carried out via manual control inputs.
  • gas pressure and level difference independently controlled and the decoupling network exists from transmission blocks, summers and if necessary from a fixed voltage source.
  • the transmission blocks provide the necessary for the decoupling effect Transfer factors ready.
  • Two each Summers form the input signals and the output signals of the decoupling network.
  • the voltage source is for the decoupling of controlled systems with so-called equal-percentage blow-off valves required. Thereby the decoupling network is also used for equal percentages Valve characteristics can be used.
  • At least four summers and at least four frames together with one fixed voltage source can be used that decoupled manual controls of the level difference and the gas pressure can be carried out.
  • P-regulators which stabilize the control variables level difference and / or the gas pressure, can also be provided as means.
  • the control variables fill level difference and gas pressure are advantageously influenced such that they react with a finite change in the actual values in the event of faults.
  • the controlled systems equipped with the P-controllers have a behavior that is proportional to the level difference and the gas pressure, and are therefore far from the stability limit.
  • the control device particularly advantageously has both a decoupling network as well as P-controller.
  • the Decoupling network can, and therefore does not necessarily have to used together with one or both P-controllers become.
  • both regulatory mechanisms decoupling network and one or both P controllers used together support each other mutual funds, i.e. they influence the controlled variables so that they work together to increase operational safety and contribute to the control quality. hereby are particularly advantageous even with not optimal dimensioned control mechanisms usable control results reached.
  • control devices P-controller which next to the inputs an additional one each for connecting the PID controller Have setpoint input. This allows the control processes are accelerated past the PID controllers, if the integral parts of the PID controller are unsatisfactory lead to slow rule results.
  • a method according to the invention provides that the Hydrogen blowdown gas flow and the oxygen blowdown gas flow be regulated to a ratio of 2: 1. This ratio corresponds to that which occurs during electrolysis Electrolysis gas flows. This minimizes the access to the level difference, so that this remains constant.
  • a change in the control signal for a control mechanism of the level difference called a manual control input can just as well regulate the blow-off volume flows of the gases in such a way that the sum of the blow-off gas flow changes results in zero.
  • the hydrogen blow-off volume flow is increased by a certain amount and at the same time the oxygen blow-off volume flow is reduced by the same amount, or vice versa. This process step keeps the gas pressure constant.
  • Figure 3 shows a control device 99 with an inventive Decoupling network, which consists of the Blocks 84, 85, 86 and 87, the summers 88, 89, 92 and 93 and the voltage source 90.
  • the decoupling network results in compliance with two so-called decoupling conditions that by the output of the summer 93 excluding the Gas pressure and by the output of summer 92 only the level difference is regulated.
  • the transmission blocks, the summers and the voltage source can from common electronic components such as operational amplifiers, resistors and capacitors consist. Transmission blocks are by any Signal transmission factors marked that Totalizer through its summing function with the transfer factors one and the voltage source through the on electrical voltage provided at its output.
  • the decoupling rule for manual control input 95 for gas pressure is:
  • the transmission blocks 85 and 87 and the voltage source 90 are to be dimensioned such that the H2 blow-off gas flow 132 and the O 2 blow-off gas flow 133 are in a ratio of 2: 1, just like the electrolysis gas flows. This minimizes access from the hand control input for gas pressure 95 to the level difference.
  • the dimensions of the transmission blocks 85 and 87 and the voltage source 90 depend on the characteristics of the blow-off valves 122 and 123, which represent the functional relationships of the gas volume flows 132 and 133 with the control voltages 158 and 159.
  • the H 2 gas volume flow 132 has the formula symbol vf 132 .
  • the O 2 gas volume flow 133 has the formula symbol vf 133 .
  • the valve control voltage 158 has the formula symbol U 158 .
  • the valve control voltage 159 has the formula symbol U 159 .
  • the hand control voltage 95 has the formula symbol U 95 .
  • the output voltage of voltage source 90 has the formula symbol U 90 .
  • the pressure differences prevailing at valves 122 and 123 are p 122 and p 123 .
  • Valve characteristics that are common in process engineering systems are of the linear or equal percentage (exponential) type.
  • the following equations can be given for equal-percentage valve characteristics as functions of valve strokes y 122 or y 123 :
  • the block 85 thus has the transmission factor K 85 , and the voltage source 90 outputs the constant value U 90 .
  • the decoupling rule for the hand control input 94 for the level difference is:
  • the transmission blocks 84 and 86 are to be dimensioned such that a change in the control signal 94 increases (decreases) the H2 blow-off volume flow 132 by a certain amount and at the same time reduces (increases) the O 2 blow-off volume flow 133, ie the sum from 132 and 133 does not change and the gas pressure remains constant.
  • Block 84 thus has the transmission factor K 84 .
  • Block 84 gets the transmission factor K 84 .
  • the decoupling network consisting of the transmission blocks 84, 85, 86 and 87, the summers 88, 89, 92 and 93 and the voltage source 90 is reached that decoupled via the hand control inputs 94 and 95 and therefore safe manual controls of controlled variables
  • Level difference and gas pressure can be carried out. This also improves control behavior.
  • the control variables gas pressure and level difference are influenced independently of each other.
  • the decoupling network supports also regulated operation, if that in the control device 99 controllers 82 and 83 contained in FIG. 3 are effective via the summers 92 and 93.
  • the controller 82 is for stabilizing the level difference responsible and is about the comparison point 80 from the deviation of the actual value 154 the Fill level difference informed of their setpoint 168. It is designed as a P controller and causes the Level difference in the case of disturbances with a finite Change in their actual value responds, i.e. the one with the P-controller equipped control system of the level difference has proportional behavior and is therefore wide away from the stability limit.
  • the regulator 83 is for the stabilization of the gas pressure responsible and is via the comparison point 81 by the Deviation of the actual value 157 of the gas pressure from his Setpoint 169 informed. It is designed as a P controller and causes the gas pressure in the event of faults with a finite change of its actual value responds, i.e. the controlled system of the gas pressure equipped with the P-controller has proportional behavior and is therefore wide away from the stability limit.
  • the dimensioning of the proportional coefficients for 82 and 83 is unproblematic and takes place according to usual methods control technology.
  • the level difference control loop in FIG. 3 also contains the level measuring device 151, which accepts the current information 152 and 153 about the levels in the H2 or O 2 gas space from the electrolysis gas separator system 121 and converts them into the corresponding electrical actual value signal 154 for the level difference , This is compared in the comparison point 166 with the setpoint 168 for the level difference.
  • the control difference is fed to the controller 164 for the level difference, the control output 170 of which is linked via the comparison point 80 of the controller 82 to the control input 158 of the H 2 blow-off valve 122 and to the control input 159 of the O 2 blow-off valve 123.
  • the gas pressure control circuit in FIG. 3 also contains the pressure measuring device 155, which takes the current gas pressure information 156 from the electrolysis gas separator system 121 and converts it into the corresponding electrical actual value signal 157 for the gas pressure. This is compared in the comparison point 167 with the gas pressure setpoint 169. The control difference is fed to the controller 165 for the gas pressure. Its control output 171 is linked via the reference junction 81 of the controller 83 to the control input 159 of the O 2 blow-off valve 123 and to the control input 158 of the H 2 blow-off valve 122.
  • the blowdown flows are represented by reference numerals 132 and 133.
  • FIG. 4 shows a circuit in which the control device 99 in Fig. 3 with operational amplifiers is performed.
  • the reference numbers of the operational amplifiers, of the eight inputs and the two outputs the names of the components, inputs and outputs of the control device 99 in FIG. 3 OP741 operational amplifier.
  • the resistor R82 becomes the gain of the P controller 82 specified.
  • the resistor R83 the gain of the P controller 83.
  • the resistors R84 to R87 become the transmission factors 84 to 87 of the decoupling network.
  • the potentiometer R90 the voltage source 90 is set. All resistors that are not labeled have constant values of 10 k ⁇ .
  • FIG. 4 Another embodiment results from that the circuit of Fig. 4 as ANSI-C code in the integrated digital data acquisition system ADuC812 implemented by Analog Devices.
  • This system has eight analog inputs and two analog outputs.
  • the Circuit with the one suitable for control engineering designs Simulation program 20-sim 3.1 Pro from the company Controllab Products B.V. simulated.
  • From the executable Circuit model generates 20-sim 3.1 Pro the ANSI-C code.
  • WEdit32 from the company Raisonance S.A. edited and compiled.
  • the compile comes with its own loading program transferred to the data acquisition system ADuC812 and made executable there.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Regeleinrichtung für einen alkalischen Druckelektrolyseur.
Die Regeleinrichtung umfasst Mittel zur unabhängigen Beeinflussung der Regelgrößen Füllstandsdifferenz und Gasdruck.
Als Mittel kann ein Entkopplungsnetzwerk vorgesehen sein, welches Steuer- und Regeleingänge für die unabhängige Beeinflussung der Regelgrößen Füllstandsdifferenz und Gasdruck bereitstellt. Das Entkopplungsnetzwerk sorgt dafür, dass über Handsteuereingänge entkoppelte und daher gefahrlose Handsteuerungen der Regelgrößen Füllstandsdifferenz und Gasdruck durchführbar sind.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Regeleinrichtung für einen alkalischen Druckelektrolyseur gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf ein Verfahren gemäß Oberbegriff nach einem der Ansprüche 8 bis 10.
Ein Elektrolyseur weist in der Regel eine Vielzahl von hintereinander geschalteten Elektrolysezellen (Zellen) auf, wie der Druckschrift DE 196 07 235 C1 zu entnehmen ist.
Figur 1 zeigt zur besseren Veranschaulichung des Sachverhalts zunächst den Stand der Technik eines Druckelektrolyseurs. Der unter Lauge stehende Elektrolyseblock 20 besteht aus einem Stapel von vielen identischen Zellen mit jeweils einer Anode 11, einer Kathode 12 und einem ionendurchlässigen Diaphragma 13. Die gestapelten Zellen sind elektrisch gut leitend und gasdicht miteinander verbunden.
Ein Betriebsmittel wird einem Elektrolyten zugegeben, den Elektroden zugeführt und in seine Bestandteile (Produktgase) zerlegt. Durch Zuführung von elektrischer Energie (z. B. aus regenerativen Quellen wie Wind oder Sonne) wird der Elektrolyseprozess in Gang gesetzt, wobei unter hohen Drücken an den Kathoden 12 Wasserstoff H2 und an den Anoden 11 Sauerstoff O2 freigesetzt wird. Die Gasprodukte H2 und O2 aller Elektrolysezellen werden getrennt gesammelt und abgeführt, wobei ein Gemisch aus H2-Blasen und Lauge über eine Leitung 30 in den Gasabscheider 36 sowie ein Gemisch aus O2-Blasen und Lauge über die Leitung 31 in den Gasabscheider 37 gelangt. In den Gasabscheidern erfolgt die Trennung der Gase von der Lauge, die durch die Rückflussleitung 35 in den Elektrolyseblock 20 zurückfließt.
Das oder die produzierten Gase können von den Gasabscheidern an einen Speicher (z. B. Wasserstofftank, Hydridspeicherelement) unter Anwendung von Druck weitergeleitet werden. Das Gas kann von dort über Entnahmestationen in Flaschen abgefüllt werden (nicht dargestellt).
Der Gasabscheider 36 bildet zusammen mit dem Gasabscheider 37 und der Verbindung 34 ein System aus zwei kommunizierenden Röhren, das bis zu den Füllständen 24 und 25 mit den Laugensäulen 28 und 29 gefüllt ist. Diese Konstruktion trennt den H2-Gasraum 26 vom O2-Gasraum 27 und erlaubt wegen der Beweglichkeit der Laugensäulen den Druckausgleich zwischen den Gasräumen 26 und 27, der wegen der Druckempfindlichkeit des Diaphragmas 13 erforderlich ist.
Regelgrößen zum Betreiben des Elektrolyseurs sind der Gasdruck im gesamten System sowie die Differenz der Füllstände in den Gasabscheidern. An die Qualität der Regelung werden bei instationärem Elektrolysebetrieb erhöhte Anforderungen gestellt.
Die vom Elektrolyseblock 20 produzierten Gase H2 und O2 erhöhen den Druck in den Gasräumen 26 und 27 und beeinflussen je nach der geometrischen Auslegung der Gasabscheider 36 und 37 mehr oder weniger die Füllstände 24 und 25 und damit auch die Füllstandsdifferenz.
Während der Elektrolyse wird der Füllstand des Elektrolyts in den Gasabscheidern aus betriebs- und sicherheitstechnischen Gründen regelmäßig ermittelt. Die mittlere Füllstandhöhe wird genutzt, um die zu dosierende Betriebsmittelmenge über die Betriebsmittel-Zuleitungen zu steuern. In einem Wasser-Elektrolyseur wird beispielsweise bei einem zu niedrigen KOH-Füllstand Wasser zudosiert. Auch das Notabschaltsystem des Elektrolyseurs kann auf der Messung der Füllstandhöhen beruhen.
Durch Verstellen des H2-Abblasventils 22 oder des O2-Abblasventils 23 lassen sich der Gasdruck in 26 und 27 und die Füllstände 24 und 25 steuern. Die Korrektur der Füllstände 24 und 25 muß wegen der Gefahr einer Knallgasexplosion durch Vermischung von H2 und O2 bei einer zu großen Füllstandsdifferenz automatisch erfolgen und wird daher von einer geeigneten Regeleinrichtung übernommen, die auch den Gasdruck regelt, wobei die Schwankungen der Gasvolumenflüsse in den Leitungen 30 und 31 als Störgrößen auf die Regelgrößen einwirken.
Aus Mohr et al. (P. Mohr, V. Peinicke und T. Welfonder, 1996. "Konzeption und Realisierung der Druckregelung eines solar betriebenen Elektrolyseurs". In: Automatisierungstechnische Praxis 38, Heft 9, 42-48) ist hierzu eine Regeleinrichtung für einen Elektrolyseur bekannt (Figur 2).
Neben den Regelkreisen für den Gasdruck und die Füllstandsdifferenz in Fig. 2, sind aus Fig. 1 das Elektrolyse-Gasabscheidersystem 21, das H2-Abblasventil 22 und das O2-Abblasventil 23 in Figur 2 übernommen.
Der Füllstandsdifferenzregelkreis in Fig. 2 enthält die Füllstandsmesseinrichtung 51, die aus dem Elektrolyse-Gasabscheidersystem 21 die aktuelle Information 52 über den Füllstand 24 in Fig. 1 und die aktuelle Information 53 über den Füllstand 25 in Fig. 1 übernimmt und sie in das entsprechende elektrische Istwertsignal 54 für die Füllstandsdifferenz umwandelt. Dieses wird in der Vergleichstelle 66 mit dem Sollwert 68 für die Füllstandsdifferenz verglichen. Die Regeldifferenz wird dem Regler 64 für die Füllstandsdifferenz zugeleitet, dessen Stellausgang 70 mit dem Stelleingang 58 des H2-Abblasventils 22 über die Schnittstelle 99a verknüpft ist.
Der Gasdruckregelkreis in Fig. 2 enthält die Druckmesseinrichtung 55, die aus dem Elektrolyse-Gasabscheidersystem 21 die aktuelle Gasdruckinformation 56 übernimmt und sie in das entsprechende elektrische Istwertsignal 57 für den Gasdruck umwandelt. Dieses wird in der Vergleichstelle 67 mit dem Gasdrucksollwert 69 verglichen. Die Regeldifferenz wird dem Regler 65 für den Gasdruck zugeleitet, dessen Stellausgang 71 mit Stelleingang 59 des O2-Abblasventils 23 über die Schnittstelle 99b verknüpft ist.
Die Regler 64 und 65 in Fig. 2 sind gemäß Stand der Technik als konventionelle PID-Regler mit proportionalen, integralen und differentialen Übertragungsanteilen ausgeführt und sollen durch Steuern der Abblasventile 22 und 23 die Abblasflüsse 32 und 33 ständig so beeinflussen, daß die Regelgrößen Gasdruck und Füllstandsdifferenz auch bei instationärem Betrieb des Druckelektrolyseurs ihre vorgegebenen Sollwerte nicht verlassen.
Nachteilig sind mit dieser Regeleinrichtung in der Praxis nur schlecht gedämpfte Regelergebnisse zu erzielen. Die in 21, Fig. 1 dargestellten Gasdruckräume 26 und 27 stellen die integralen Anteile der Regelstrecken dar, von denen man aus der Regelungstechnik weiß, daß diese bei einem Einsatz von Reglern mit ihrerseits integralen Anteilen meist nur unbefriedigend geregelt werden können, da sie mit ihrer dynamischen Qualität bereits an der Stabilitätsgrenze liegen. Man kann jedoch auf den I-Anteil des PID-Reglers nicht verzichten, wenn die auf die Regelgrößen einwirkenden Störungen, das sind die Schwankungen der Elektrolyseleistung, gut ausgeregelt werden sollen.
Ein weiterer Nachteil dieser Regeleinrichtung ergibt sich daraus, daß sie den Handbetrieb des Druckelektrolyseurs nicht unterstützt. Der Handbetrieb kann bei der erstmaligen Inbetriebnahme oder bei Wartungsarbeiten erforderlich sein und wird dadurch eingeleitet, daß man die Schnittstellen 99a und 99b auftrennt und die Stelleingänge 58 und 59 mit von Hand einstellbaren Signalen versorgt. Mit diesen Handstellsignalen ist es jedoch schwierig, die Regelgrößen Gasdruck und Füllstandsdifferenz gezielt zu verändern oder konstant zu halten, da beide Stellsignale gleichzeitig beide Regelgrößen beeinflussen. Erschwerend kommt für die Handregelung hinzu, daß es sich hier um Regelstrecken an der Stabilitätsgrenze handelt. Im Sicherheitsinteresse ist daher eine Eins-zu-Eins-Zuordnung von Stellsignalen und Regelgrößen sowie eine Stabilisierung der Regelstrecken zu fordern.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Regeleinrichtung bereit zu stellen, die ein verbessertes Regelverhalten aufweist und einen sichereren Handbetrieb ermöglicht.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Regeleinrichtung nach Patentanspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den darauf rückbezogenen Patentansprüchen. Die Aufgabe wird weiterhin gelöst durch ein Verfahren gemäß einer der Patentansprüche 8 bis 10.
Die erfindungsgemäße Regeleinrichtung umfaßt Mittel zur unabhängigen Beeinflussung der Regelgrößen Füllstandsdifferenz und Gasdruck. Hierdurch wird die Betriebssicherheit des Elektrolyseurs entscheidend verbessert, und die Regelqualität wird erhöht.
Als Mittel kann ein Entkopplungsnetzwerk, welches Steuer- und Regeleingänge zur unabhängigen Beeinflussung der Regelgrößen Füllstandsdifferenz und Gasdruck aufweist, vorgesehen sein.
Das Entkopplungsnetzwerk sorgt vorteilhaft dafür, dass über Handsteuereingänge entkoppelte und daher gefahrlose Handsteuerungen der Regelgrößen Füllstandsdifferenz und Gasdruck durchführbar sind.
Um zu erreichen, daß die Regelgrößen Gasdruck und Füllstandsdifferenz unabhängig voneinander gesteuert und geregelt werden können, besteht das Entkopplungsnetzwerk aus Übertragungsblöcken, Summierern und gegebenenfalls aus einer festen Spannungsquelle. Die Übertragungsblöcke stellen die für die Entkopplungswirkung erforderlichen Übertragungsfaktoren bereit. Je zwei Summierer bilden die Eingangssignale und die Ausgangssignale des Entkopplungsnetzwerks. Die Spannungsquelle ist für die Entkopplung von Regelstrecken mit sogenannten gleichprozentigen Abblasventilen erforderlich. Dadurch wird das Entkopplungsnetzwerk auch für gleichprozentige Ventilkennlinien einsetzbar.
Insbesondere können mindestens vier Summierer und mindestens vier Übertragungsblöcke zusammen mit einer feststehenden Spannungsquelle so eingesetzt werden, dass entkoppelte Handsteuerungen der Füllstandsdifferenz und des Gasdrucks durchführbar sind.
Als Mittel können auch P-Regler, die die Regelgrößen Füllstandsdifferenz und/oder den Gasdruck stabilisieren, vorgesehen sein.
Hierdurch werden vorteilhaft die Regelgrößen Füllstandsdifferenz und Gasdruck so beeinflusst, dass diese bei Störungen mit einer endlichen Änderung der Istwerte reagieren. Dies bedeutet, dass die mit den P-Reglern ausgerüsteten Regelstrecken der Füllstandsdifferenz und des Gasdrucks proportionales Verhalten aufweisen, und damit weit entfernt von der Stabilitätsgrenze sind.
Die Regeleinrichtung weist besonders vorteilhaft sowohl ein Entkopplungsnetzwerk als auch P-Regler auf. Das Entkopplungsnetzwerk kann, muß also nicht notwendigerweise zusammen mit einem oder beiden P-Reglern eingesetzt werden. In dem Falle, daß beide Regelungsmechanismen, also Entkopplungsnetzwerk und ein oder beide P-Regler zusammen eingesetzt werden, unterstützen sich die Mittel gegenseitig, d.h. sie beeinflussen die Regelgrößen so, dass sie gemeinsam zur Erhöhung der Betriebssicherheit und der Regelqualität beitragen. Hierdurch werden besonders vorteilhaft auch mit nicht optimal dimensionierten Regelmechanismen brauchbare Regelergebnisse erreicht.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung umfassen die Regeleinrichtungen P-Regler, die neben den Eingängen zum Anschluß der PID-Regler je einen zusätzlichen Sollwerteingang aufweisen. Hierdurch können die Regelvorgänge an den PID-Reglern vorbei beschleunigt werden, falls die integralen Anteile der PID-Regler zu unbefriedigend langsamen Regelergebnissen führen.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren sieht vor, dass der Wasserstoffabblasgasfluss und der Sauerstoffabblasgasfluss auf ein Verhältnis von 2:1 geregelt werden. Dies Verhältnis entspricht dem bei der Elektrolyse auftretenden Elektrolysegasflüssen. Damit minimiert sich der Durchgriff auf die Füllstandsdifferenz, so dass diese konstant bleibt.
Genauso gut kann eine Änderung des Steuersignals für einen als Handsteuereingang bezeichneten Regelmechanismus der Füllstandsdifferenz die Abblasvolumenflüsse der Gase so regeln, dass die Summe der abgeblasenen Gasflussänderungen Null ergibt.
Beispielsweise wird der Wasserstoffabblasvolumenfluss um einen bestimmten Betrag erhöht und dabei gleichzeitig der Sauerstoffabblasvolumenfluss um den gleichen Betrag erniedrigt, bzw. umgekehrt. Durch diesen Verfahrensschritt wird der Gasdruck konstant gehalten.
Wenn beide Regelungsschritte zusammen angewendet werden, wird erreicht, dass bei gleichzeitig beabsichtigten Verstellungen von Gasdruck und Füllstandsdifferenz die Regelungsschritte entkoppelt werden und sich nicht gegenseitig beeinflussen.
In dem Falle, daß P-Regler über Summierer des Entkopplungsnetzwerkes betrieben werden, ergibt sich vorteilhaft die Wirkung, daß die Entkopplung der Regelschritte automatisch erfolgt.
Im weiteren wird die Erfindung an Hand einiger Ausführungsbeispiele näher beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 3:
Erfindungsgemäße Regeleinrichtung
Fig. 4:
Erfindungsgemäße Regeleinrichtung mit Operationsverstärkern
Figur 3 zeigt eine Regeleinrichtung 99 mit einem erfindungsgemäßen Entkopplungsnetzwerk, welches aus den Übertragungsblöcken 84, 85, 86 und 87, den Summierern 88, 89, 92 und 93 und der Spannungsquelle 90 besteht. Das Entkopplungsnetzwerk bewirkt bei Einhaltung von zwei sogenannten Entkopplungsbedingungen, dass durch das Ausgangssignal des Summierers 93 ausschließlich der Gasdruck und durch das Ausgangssignal des Summierers 92 ausschließlich die Füllstandsdifferenz geregelt wird.
Die Übertragungsblöcke, die Summierer und die Spannungsquelle können aus üblichen elektronischen Bauelementen wie Operationsverstärker, Widerständen und Kondensatoren bestehen. Übertragungsblöcke sind durch beliebige Signalübertragungsfaktoren gekennzeichnet, die Summierer durch ihre Summierfunktion mit den Übertragungsfaktoren eins und die Spannungsquelle durch die an ihrem Ausgang bereitgestellte elektrische Spannung.
Die Entkopplungsvorschrift beispielsweise für den Handsteuereingang 95 für den Gasdruck lautet:
Die Übertragungsblöcke 85 und 87 und die Spannungsquelle 90 sind so zu dimensionieren, dass der H2-Abblasgasfluss 132 und der O2-Abblasgasflus 133 genau wie die Elektrolysegasflüsse im Verhältnis 2:1 stehen. Damit minimiert sich der Durchgriff vom Handsteuereingang für den Gasdruck 95 auf die Füllstandsdifferenz.
Die Dimensionierung der Übertragungsblöcke 85 und 87 und der Spannungsquelle 90 hängt von den Kennlinien der Abblasventile 122 und 123 ab, die die funktionalen Zusammenhänge der Gasvolumenflüsse 132 und 133 mit den Steuerspannungen 158 und 159 wiedergeben. Der H2-Gasvolumenfluss 132 habe das Formelzeichen vf132. Der O2-Gasvolumenfluss 133 habe das Formelzeichen vf133. Die Ventilsteuerspannung 158 habe das Formelzeichen U158. Die Ventilsteuerspannung 159 habe das Formelzeichen U159. Die Handsteuerspannung 95 habe das Formelzeichen U95. Die Ausgangsspannung der Spannungsquelle 90 habe das Formelzeichen U90. Die an den Ventilen 122 und 123 herrschenden Druckdifferenzen seien p122 und p123. In verfahrenstechnischen Anlagen häufig vorkommende Ventilkennlinien sind vom linearen oder vom gleichprozentigen (exponentiellen) Typ.
Für gleichprozentige Ventilkennlinien als Funktionen der Ventilhübe y122 bzw. y123 können die folgenden Gleichungen angegeben werden: Wasserstoffseite: vf132 = p122·Kv122·exp{(y122-1)·ln(ST122)} Y122 = fs·U158 Sauerstoffseite: vf133 = p123·Kv123·exp{(y123-1)·ln(ST123)} Y123 = fs·U159
Die Werte für die Durchflussbeiwerte Kv122, Kv123 und die Stellverhältnisse ST122, ST123 sowie für die Steuerfaktoren fs ergeben sich aus den Datenblättern der Ventile 122 und 123. Setzt man für 87 aus Gründen der Vereinfachung den Übertragungsfaktor eins an, erhält man U158 = U95. Mit der Entkopplungsvorschrift für 95 vf132/vf133 = 2 und der Annahme p122= p123 ergibt sich eine Beziehung für die Steuerspannung U159: U159 = U95·K85 + U90 K85 = ln(ST122)/ln(ST123) U90 = {1 - K85 - ln(2·Kv123/Kv122)/ln(ST123)}/fs
Damit bekommt der Block 85 den Übertragungsfaktor K85, und die Spannungsquelle 90 gibt den konstanten Wert U90 ab.
Für lineare Ventilkennlinien können die folgenden Gleichungen angegeben werden: Wasserstoffseite: vf132 = p122·Kv122·fs·U158 Sauerstoffseite: vf133 = p123·Kv123·fs·U159
Die Werte für die Durchflussbeiwerte Kv122, Kv123 und die Steuerfaktoren fs ergeben sich aus den Datenblättern der Ventile 122 und 123. Mit der Entkopplungsvorschrift für 95 vf132/vf133 = 2, der Annahme p122= p123 und mit U158= U95 ergibt sich eine Beziehung für die Steuerspannung U159: U159 = U95·K85 K85 = Kv122/(2·Kv123)
Der Block 87 bekommt wieder den Übertragungsfaktor eins, der Block 85 bekommt den Übertragungsfaktor K85, und für die Spannungsquelle 90 ergibt sich der Spannungswert U90 = 0.
Die Entkopplungsvorschrift beispielsweise für den Handsteuereingang 94 für die Füllstandsdifferenz lautet:
Die Übertragungsblöcke 84 und 86 sind so zu dimensionieren, dass eine Änderung des Steuersignals 94 den H2-Abblasvolumenfluss 132 um einen bestimmten Betrag erhöht (absenkt) und dabei gleichzeitig den O2-Abblasvolumenfluss 133 um den gleichen Betrag absenkt (erhöht), d.h. die Summe aus 132 und 133 verändert sich nicht und der Gasdruck bleibt konstant. Die Formel für die Entkopplungsvorschrift für 94 lautet: Δvf132 + Δvf133 = 0.
Mit der Annahme, dass auch die Entkopplungsvorschrift vf132/vf133 = 2 für 95 eingehalten wird, gewinnt man durch Differenzieren der Gleichungen für die Ventilkennlinien nach den Ventilstellsignalen 158 und 159 einen funktionalen Zusammenhang der Steuerspannungsänderungen ΔU158 und ΔU159. Setzt man für 86 entsprechend Übertragungsblock 87 z. B. den Übertragungsfaktor eins an, erhält man ΔU159 = ΔU94, wenn ΔU94 das Formelzeichen für die Änderung der Handsteuerspannung 94 ist.
Für gleichprozentige Ventilkennlinien ergibt sich: ΔU158 = ΔU94·K84 K84 = -0.5·ln(ST123)/ln(ST122)
Damit bekommt der Block 84 den Übertragungsfaktor K84.
Für lineare Ventilkennlinien ergibt sich unabhängig von der Entkopplungsvorschrift für 95: ΔU158 = ΔU94·K84 K84 = -Kv123/Kv122
Der Block 84 bekommt den Übertragungsfaktor K84.
Mit dem Entkopplungsnetzwerk, bestehend aus den Übertragungsblöcken 84, 85, 86 und 87, den Summierern 88, 89, 92 und 93 und der Spannungsquelle 90 wird erreicht, dass über die Handsteuereingänge 94 und 95 entkoppelte und daher gefahrlose Handsteuerungen von Regelgrößen Füllstandsdifferenz und Gasdruck durchführbar sind. Hierdurch wird auch ein verbessertes Regelverhalten erzielt. Die Regelgrößen Gasdruck und Füllstandsdifferenz werden unabhängig voneinander beeinflusst.
Darüber hinaus unterstützt das Entkopplungsnetzwerk auch den geregelten Betrieb, wenn die in der Regelungseinrichtung 99 in Fig. 3 enthaltenen Regler 82 und 83 über die Summierer 92 und 93 wirksam sind.
Der Regler 82 ist für die Stabilisierung der Füllstandsdifferenz zuständig und wird über die Vergleichsstelle 80 von der Abweichung des Istwertes 154 der Füllstandsdifferenz von ihrem Sollwert 168 informiert. Er ist als P-Regler ausgeführt und bewirkt, dass die Füllstandsdifferenz bei Störungen mit einer endlichen Änderung ihres Istwerts reagiert, d.h. die mit dem P-Regler ausgerüstete Regelstrecke der Füllstandsdifferenz hat proportionales Verhalten und ist damit weit weg von der Stabilitätsgrenze.
Der Regler 83 ist für die Stabilisierung des Gasdrucks zuständig und wird über die Vergleichsstelle 81 von der Abweichung des Istwertes 157 des Gasdrucks von seinem Sollwert 169 informiert. Er ist als P-Regler ausgeführt und bewirkt, dass der Gasdruck bei Störungen mit einer endlichen Änderung seines Istwerts reagiert, d.h. die mit dem P-Regler ausgerüstete Regelstrecke des Gasdrucks hat proportionales Verhalten und ist damit weit weg von der Stabilitätsgrenze.
Die Bemessung der Proportionalbeiwerte für 82 und 83 ist unproblematisch und erfolgt nach üblichen Methoden der Regelungstechnik.
Die stabilisierenden Wirkungen der P-Regler unterstützen auch die in Fig. 3 enthaltenen PID-Regler 164 und 165. Deren Aufgabe ist es, die bleibenden Regelabweichungen der P-Regler 82 und 83 zu eliminieren, indem sie den Vergleichsstellen 80 und 81 die Kompensationssignale 170 und 171 zuführen. Aus der Tatsache, dass die PID-Regler in Fig. 3 mit proportionalen Regelstrecken anstatt mit solchen an der Stabilitätsgrenze, wie aus dem Stand der Technik bekannt, zusammen geschaltet sind, resultieren für die Regelgrößen Füllstandsdifferenz und Gasdruck kürzere Ausregelzeiten und kleinere Überschwingweiten.
Der Füllstandsdifferenzregelkreis in Fig. 3 enthält weiterhin die Füllstandsmesseinrichtung 151, die aus dem Elektrolyse-Gasabscheidersystem 121 die aktuellen Informationen 152 und 153 über die Füllstände im H2- bzw. O2-Gasraum übernimmt und sie in das entsprechende elektrische Istwertsignal 154 für die Füllstandsdifferenz umwandelt. Dieses wird in der Vergleichstelle 166 mit dem Sollwert 168 für die Füllstandsdifferenz verglichen. Die Regeldifferenz wird dem Regler 164 für die Füllstandsdifferenz zugeleitet, dessen Stellausgang 170 über die Vergleichsstelle 80 des Reglers 82 mit dem Stelleingang 158 des H2-Abblasventils 122 sowie mit dem Stelleingang 159 des O2-Abblasventils 123 verknüpft ist.
Der Gasdruckregelkreis in Fig. 3 enthält weiterhin die Druckmesseinrichtung 155, die aus dem Elektrolyse-Gasabscheidersystem 121 die aktuelle Gasdruckinformation 156 übernimmt und sie in das entsprechende elektrische Istwertsignal 157 für den Gasdruck umwandelt. Dieses wird in der Vergleichsstelle 167 mit dem Gasdrucksollwert 169 verglichen. Die Regeldifferenz wird dem Regler 165 für den Gasdruck zugeleitet. Dessen Stellausgang 171 ist über die Vergleichsstelle 81 des Reglers 83 mit dem Stelleingang 159 des O2-Abblasventils 123 sowie mit dem Stelleingang 158 des H2-Abblasventils 122 verknüpft. Die Abblasflüsse werden durch die Bezugszeichen 132 und 133 dargestellt.
In Fig. 4 ist eine Schaltung angegeben, in der die Regeleinrichtung 99 in Fig. 3 mit Operationsverstärkern ausgeführt wird. Die Bezugszahlen der Operationsverstärker, der acht Eingänge und der zwei Ausgänge entsprechen den Bezeichnungen der Komponenten, Eingänge und Ausgänge der Regeleinrichtung 99 in Fig. 3. Es kommen Operationsverstärker vom Typ OP741 zum Einsatz. Mit dem Widerstand R82 wird die Verstärkung des P-Reglers 82 vorgegeben. Mit dem Widerstand R83 wird die Verstärkung des P-Reglers 83 vorgegeben. Mit den Widerständen R84 bis R87 werden die Übertragungsfaktoren 84 bis 87 des Entkopplungsnetzwerks vorgegeben. Mit dem Potentiometer R90 wird die Spannungsquelle 90 eingestellt. Alle nicht gekennzeichneten Widerstände haben konstante Werte von 10 kΩ.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel ergibt sich dadurch, daß man die Schaltung von Fig. 4 als ANSI-C-Code in dem integrierten digitalen Datenakquisitionssystem ADuC812 der Firma Analog Devices implementiert. Dieses System hat acht analoge Eingänge und zwei analoge Ausgänge. Zur komfortablen Generierung des C-Codes wird die Schaltung mit dem für regelungstechnische Entwürfe geeigneten Simulationsprogramm 20-sim 3.1 Pro der Firma Controllab Products B.V. simuliert. Von dem lauffähigen Modell der Schaltung generiert 20-sim 3.1 Pro den ANSI-C-Code. Dieser wird mit der Entwicklungsumgebung WEdit32 der Firma Raisonance S.A. bearbeitet und kompiliert. Das Kompilat wird mit dem eigenen Ladeprogramm auf das Datenakquisitionssystem ADuC812 übertragen und dort lauffähig gemacht.
Bezugszeichenliste zu Fig. 1 (Stand der Technik):
  • 11, 12, 13: Anode, Kathode, Diaphragma
  • 20: Elektrolyseblock
  • 21: Elektrolyse-Gasabscheidersystem
  • 22, 23: H2-Abblasventil, O2-Abblasventil
  • 24, 25: Füllstände im H2-, O2-Gasabscheider
  • 26, 27: H2-Gasraum, O2-Gasraum
  • 28, 29: Laugensäulen im H2- und O2-Gasabscheider
  • 30, 31: Leitungen zum H2- und O2-Gasabscheider
  • 32, 33: H2-, O2-Abblasgasflüsse
  • 34: Verbindung zwischen dem H2- und O2-Gasabscheider
  • 35: Rückflussleitung in den Elektrolyseblock
  • 36, 37: H2-Gasabscheider, O2-Gasabscheider
    • Zusätzliche Bezugszeichen zu Fig. 2 (Stand der Technik) :
  • 51: Füllstandsmesseinrichtung
  • 52, 53: Information zum Füllstand im H2-, O2-Gasraum
  • 54: Istwert-Signal für die Füllstandsdifferenz
  • 55: Druckmesseinrichtung
  • 56: aktuelle Gasdruck-Information
  • 57: Istwert-Signal für den Gasdruck
  • 58, 59: Stelleingang des H2-, O2-Abblasventils
  • 64, 65: PID-Regler für Füllstandsdifferenz und Gasdruck
  • 66, 67: Vergleichsstellen (Soll-Wert minus Ist-Wert) für Füllstandsdifferenz und Gasdruck
  • 68, 69: Soll-Werte für Füllstandsdifferenz und Gasdruck
  • 70, 71: Stellausgänge der PID-Regler 64, 65 für Füllstandsdifferenz und Gasdruck
  • 99a: Schnittstelle; verknüpft Stelleingang 58 des H2-Abblasventils 22 mit Stellausgang 70 des PID-Reglers 64 im Füllstandsdifferenz-Regelkreis
  • 99b: Schnittstelle; verknüpft Stelleingang 59 des O2-Abblasventils 23 mit Stellausgang 71 des PID-Reglers 65 im Gasdruck-Regelkreis
    • Bezugszeichen zu Fig. 3 (erfindungsgemäße Regeleinrichtung) :
  • 80, 81: Vergleichsstellen
  • 82, 83: P-Regler
  • 84, 85, 86, 87: Übertragungsblöcke
  • 88, 89, 92, 93: Summierer
  • 90: Spannungsquelle
  • 94: Handsteuereingang für die Füllstandsdifferenz
  • 95: Handsteuereingang für den Gasdruck
  • 99: Regeleinrichtung (Punkt-Strich-Linien)
  • 121: Elektrolyse-Gasabscheidersystem
  • 122, 123: H2-Abblasventil, O2-Abblasventil
  • 132, 133: H2-, O2-Abblasgasflüsse
  • 151: Füllstandsmesseinrichtung
  • 152, 153: Information zum Füllstand im H2-, O2-Gasraum
  • 154: Istwert-Signal für die Füllstandsdifferenz
  • 155: Druckmesseinrichtung
  • 156: aktuelle Gasdruck-Information
  • 157: Istwert-Signal für den Gasdruck
  • 158, 159: Stelleingang des H2-, O2-Abblasventils
  • 164, 165: PID-Regler für Füllstandsdifferenz und Gasdruck
  • 166, 167: Vergleichsstellen (Soll-Wert minus Ist-Wert) für Füllstandsdifferenz und Gasdruck
  • 168, 169: Soll-Werte für Füllstandsdifferenz und Gasdruck
  • 170, 171: Stellausgänge der PID-Regler 164, 165 für Füllstandsdifferenz und Gasdruck
    • Zusätzliche Bezugszeichen zu Fig. 4 (erfindungsgemäße Regeleinrichtung mit Operationsverstärkern):
  • R82, R83, R84, R85, R86, R87: Widerstände
  • R90: Potentiometer

    • Claims (10)

    1. Regeleinrichtung mit integral wirkenden Reglern für die Regelgrößen Füllstandsdifferenz und Gasdruck für einen alkalischen Druckelektrolyseur, gekennzeichnet durch
      Mittel zur unabhängigen Beeinflussung der Regelgrößen Füllstandsdifferenz und Gasdruck.
    2. Regeleinrichtung nach Anspruch 1,
      gekennzeichnet durch
      ein Entkopplungsnetzwerk (84, 85, 86, 87, 88, 89, 92, 93) mit Steuer- und Regeleingängen als Mittel zur unabhängigen Beeinflussung der Regelgrößen Füllstandsdifferenz und Gasdruck.
    3. Regeleinrichtung nach Anspruch 2,
      dadurch gekennzeichnet, dass
      das Entkopplungsnetzwerk (84, 85, 86, 87, 88, 89, 92, 93) vier Übertragungsblöcke (84, 85, 86, 87) mit vier Übertragungsfaktoren zur Darstellung der Entkopplungsfunktion und vier Summierer (88, 89, 92, 93) zur Bildung der Eingangssignale für das Entkopplungsnetzwerk und der Stellsignale für Abblasventile (122, 123) umfasst.
    4. Regeleinrichtung nach Anspruch 2 oder 3,
      dadurch gekennzeichnet, dass
      das Entkopplungsnetzwerk (84, 85, 86, 87, 88, 89, 92, 93) eine feste Spannungsquelle (90) umfasst.
    5. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch
      einen P-Regler (82) als Mittel, welcher die Regelgröße Füllstandsdifferenz stabilisiert.
    6. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch
      einen P-Regler (83) als Mittel, welcher die Regelgröße Gasdruck stabilisiert.
    7. Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6,
      dadurch gekennzeichnet, dass
      die P-Regler (82, 83) je einen zusätzlichen Sollwerteingang aufweisen.
    8. Verfahren zur Regelung eines alkalischen Druckelektrolyseurs, umfassend
      einen Handsteuereingang (95) und einen integral wirkenden Regler (165) für die Regelgröße Gasdruck,
      ein Entkopplungsnetzwerk (84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 92, 93), welches Steuer- und Regeleingänge für die unabhängige Beeinflussung von Füllstandsdifferenz und Gasdruck bereitstellt,
      sowie Wasserstoff- und Sauerstoffabblasventile (122, 123),
      dadurch gekennzeichnet, dass
      der Wasserstoffabblasgasfluss und der Sauerstoffabblasgasfluss auf ein Verhältnis von 2:1 geregelt werden.
    9. Verfahren zur Regelung eines alkalischen Druckelektrolyseurs, umfassend
      einen Handsteuereingang (94) und einen integral wirkenden Regler (164) für die Regelgröße Füllstandsdifferenz,
      sowie ein Entkopplungsnetzwerk (84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 92, 93), welches Steuer- und Regeleingänge für die unabhängige Beeinflussung von Füllstandsdifferenz und Gasdruck bereitstellt,
      sowie Wasserstoff- und Sauerstoffabblasventile (122, 123),
      dadurch gekennzeichnet, dass
      eine Änderung des Steuersignals für den Handsteuereingang der Füllstandsdifferenz (94) die Abblasvolumenflüsse der Gase so regelt, dass die Summe der abgeblasenen Gasflussänderungen Null ergibt.
    10. Verfahren zur Regelung eines alkalischen Druckelektrolyseurs, umfassend
      je einen Handsteuereingang (94, 95) und je einen integral wirkenden Regler (164, 165) für die Regelgrößen Gasdruck und Füllstandsdifferenz,
      ein Entkopplungsnetzwerk (84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 92, 93), welches Steuer- und Regeleingänge für die unabhängige Beeinflussung von Füllstandsdifferenz und Gasdruck bereitstellt,
      sowie Wasserstoff- und Sauerstoffabblasventile (122, 123),
      dadurch gekennzeichnet, dass
      der Wasserstoffabblasgasfluss und der Sauerstoffabblasgasfluss auf ein Verhältnis von 2:1 geregelt werden, und daß eine Änderung des Steuersignals für den Handsteuereingang der Füllstandsdifferenz die Abblasvolumenflüsse der Gase so regelt, daß die Summe der abgeblasenen Gasflussänderungen Null ergibt, und dass dadurch die Regelgrößen Gasdruck und Füllstandsdifferenz gleichzeitig und voneinander unabhängig beeinflußt werden.
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