Система автоматического контроля, управления и ПАЗ (противоаварийная защита) электролизной типа ФС-8.25 состоит из датчиков и устройств автоматики описанных ниже.

Приборы давления.

Для измерения давления технологических сред используются, установленные по месту манометры избыточного давления показывающие МП4-УУ2- 1,6 МPa — IP40 — П.П.Пас производства ОАО «Манотомь». Монтаж манометров осуществляется в резьбовом присоединительном штуцере, с отключающими вентилями ВТ-5.

Для непрерывного преобразования  избыточного давления применяются преобразователи давления измерительные типа ПД100-1,6-111-0,5 производства ООО «ПО ОВЕН».

Термометры сопротивления.

Для измерения температуры технологических сред применяются термометры сопротивления платиновые с диапазоном измерений от (-60) до 250 °С, класса «А». Термометры сопротивления платиновые ДТС034 РТ100.А3.20/5, производства ООО «ПО ОВЕН». Расположение термометра сопротивления — радиальное.

Для визуального наблюдения за наличием расхода газовой смеси определенной величины, обозначенной тремя рисками, установленные по месту индикаторы расхода ИР ИБЯЛ.418622.003. Монтаж индикаторов осуществляется в резьбовом присоединительном штуцере, с отключающими вентилями ВТ-5. Индикаторы расхода (ИР ИБЯЛ.418622.003), производства ФГУП «СПО «АНАЛИТ — ПРИБОР».

Для непрерывного контроля концентрации водорода и кислорода в рабочей зоне используется стационарный газоанализатор (с измерительным интеллектуальным модулем) с цифровым выходным сигналом и внешней индикацией показаний типа «Сенсон-СМ-9001»  (Водород Н2) и «Сенсон-СМ-9001» производства ООО «НИИИТ». Предел допускаемой основной относительной погрешности ±10 %.

Для непрерывного измерения объемной доли водорода в кислороде и кислорода в водороде используется стационарный газоанализатор (с измерительным интеллектуальным модулем и газовой насадкой) с цифровым и аналоговым выходными сигналами с внешней индикацией типа «Сенсон-СМ-9001» (Водород Н2) и «Сенсон-СМ-9001» (Кислород О2) производства ООО «НИИИТ». Предел допускаемой основной относительной погрешности ±10 %.

Устройства управления и сигнализации.

Для наглядного отображения значений рабочих параметров электролизной установки и оперативного дистанционного управления, в шкафе управления технологическим блоком электролизной установки предусмотрена панель оператора «СП 307-Р», производства ООО «ПО ОВЕН».

Для наглядного отображения значений рабочих параметров электролизной установки и оперативного дистанционного управления, в шкафе управления электролизной установки предусмотрена панель оператора «МТ8121ХЕ», производства Компании «Weintek Labs».

Автоматическое управление и регулирование рабочих параметров электролизной установки осуществляется, расположенным в шкафе управления электролизной установки, промышленным контролером ПЛК110-220.60Р-М (М02), производства ООО «ПО ОВЕН».

Электролизная установка (ЭУ) типа ФС-8.25, производства ООО «ИФТИ», оснащается системой автоматического контроля, управления и ПАЗ (противоаварийная защита), позволяющих ей круглосуточно работать в автоматическом режиме — без постоянного обслуживающего персонала.

Основными функциями системы автоматизации электролизной установки ФС-8.25 являются автоматическая защита для предупреждения аварии и информация о ходе технологического процесса.

Для выполнения этих функций предусмотрены:

— технологический контроль параметров;

— автоматическое регулирование;

— автоматическое управление;

— защитные блокировки;

— аварийно-предупредительная сигнализация.

Шкаф управления (ШУ) размещается в помещении электролизной и предназначен для контроля и регулирования всех необходимых параметров системы. В целом ШУ является отдельным законченным устройством и обеспечивает, с помощью своего программируемого логического контроллера, автоматическое управление работой выпрямителей и насоса-дозатора, индикацию аварийных и контролируемых значений технологических параметров, аварийное отключение установки и звуковую сигнализацию при нарушении технологического процесса.

ШУ обеспечивает совместно со шкафом присоединения силовым (ШПС) и питание аппаратов системы, которые приняты в документации.

В состав ШУ входят:

— контроллер с модулями ввода-вывода;

— встроенная в переднюю панель ШУ панель оператора Weintek МТ8121ХЕ;

— релейно-коммутационная аппаратура.

ШУ обеспечивает:

а) ПАЗ и аварийную сигнализацию при:

— давлении электролита до регуляторов давления более 1,15 МПа;

— отклонении от допустимых значений уровней электролита в регуляторах давления водорода и кислорода (при этом максимально допустимый перепад давления между системами водорода и кислорода не превышает 0,002 МПа);

— содержании водорода в кислороде более 2,0 % (об.) после регуляторов давления;

— содержании кислорода в водороде более 1,0 % (об.) после регуляторов давления;

— содержании водорода более 0,5 % (об.) в воздухе производственного помещения электролизного отделения;

— температуре электролизера более 95 °С;

— токе на электролизер более 600 А;

— напряжении на электролизере менее 40 В;

— аварийном отключении электролизера кнопкой «Стоп»;

— срабатывании пожарной сигнализации;

— отклонении от допустимых значений уровней воды в сборнике конденсата, баке питательном, баке дистиллята и уровня жидкого хладагента в расширительном бачке МА-ВО;

— отключении ПАЗ;

б) предаварийную (предупредительную) сигнализацию при:

— содержании водорода в кислороде более 1,6% (об.) после регуляторов давления;

— содержании кислорода в водороде более 0,8% (об.) после регуляторов давления;

— содержании водорода в воздухе более 0,4 % (об.) в воздухе производственного помещения электролизного отделения;

— содержании кислорода менее 19 % (об.) в воздухе производственного помещения электролизного отделения;

— содержании кислорода более 23 % (об.) в воздухе производственного помещения электролизного отделения;

— температуре хладагента после разделительных колонок более 85 °С;

— температуре хладагента после промывательных колонок более 25 °С;

— давлении электролита до регуляторов давления менее 0,95 МПа;

— отключении ПАЗ;

г) аварийное отключение электролизной установки при нарушении технологического процесса и отклонении параметров от заданных значений;

д) регистрацию и отображение всех текущих значений технологических параметров;

е) автоматическое управление насосом-дозатором, а также вентилятором системы воздушного охлаждения;

ж) переход установки в режим уменьшенной производительности при полных ресиверах.

В ШУ устанавливается также блок бесперебойного питания UPS, который позволяет в течение 10… 15 мин контролировать все критические параметры электролизной установки во время отсутствия питающих напряжений на основном и резервном вводах электропитания. В случае отключения электроэнергии производство водорода прекращается, а электролизная установка переводится в ждущий режим. Если электроснабжение не восстанавливается, аккумуляторные батареи UPS позволят контроллеру снять давление в установке и перевести все параметры в безопасное состояние (режим «Остановка»),

На соответствующие табло ГЩУ выводятся с ШУ обобщенные сигналы «Предавария» и «Авария», извещающие о выходе параметров ЭУ за пределы наперед заданных значений и о прекращении ее работы.

Принцип действия современной электролизной установки типа ФС-8.25, производства ООО «ИФТИ».

Электролизная установка предназначена для производства водорода и кислорода методом электролиза воды и реализована на базе симметричного электролизера фильтр-прессного типа.

В электролизёре установки, состоящем из ячеек, под действием постоянного электрического тока происходит электролитическое разложение воды с выделением на катоде водорода, а на аноде – кислорода. Смешению газов препятствует диафрагма между катодным и анодным пространствами в ячейках.

Далее смесь водорода и электролита поступает в газлифт разделительной колонки водорода, а смесь кислорода и электролита поступает в газлифт разделительной колонки кислорода. Там электролит охлаждается и отделяется от пузырьков водорода или кислорода. Охлаждённый электролит из нижней части разделительных колонок возвращается в электролизеры через фильтр электролита и теплообменник.

В дальнейшем водород поступает через барботер в нижнюю часть промывательной колонки водорода, охлаждается и промывается от щёлочи, затем по коллектору проходит в верхнюю часть регулятора давления, а оттуда — в фильтр предварительной очистки.

Затем водород может поступать: в вымораживатели; на сбросную свечу через электромагнитный клапан; через клапаны, краны и фильтры — на автоматический газоанализатор. Осушенный водород через регулятор давления «до себя», обратный клапан и вентиль подаётся потребителю.

«Путь» кислорода через свою промывательную колонку и далее — в целом аналогичен.

Ключевое оборудование ЭУ, электролизер типа ФС-525М, представляет собой сборный аппарат, который состоит из ячеек, зажатых шпильками между двумя крайними торцевыми плитами (являющимися одновременно монополярными электродами — катодами, соединёнными с «минусом» выпрямителя). Количество ячеек в электролизёре — по 32 в каждую сторону от центрального анода (являющегося монополярным электродом, соединённым с «плюсом» выпрямителя) к торцевым плитам (являющимися катодами, соединёнными с «минусом» выпрямителя). Электролизер заполнен щелочным электролитом, при этом гидроокись калия в процессе не участвует и предназначена для создания оптимальной электропроводности электролита. Для охлаждения электролита предусмотрен теплообменник с подачей охлаждающей жидкости циркуляционным насосом.

Электролизная установка оснащается системой автоматического контроля, управления и ПАЗ, позволяющих круглосуточно работать в автоматическом режиме — без постоянного обслуживающего персонала.

Состав современной электролизной установки (ЭУ) производства водорода для ТЭС и ТЭЦ, на примере ЭУ типа ФС-8.25, производства ООО «ИФТИ».

Данная электролизная установка включает в себя технологический комплект, который содержит следующее основное оборудование:

Аппараты электролизного блока:

• электролизер типа ФС-525М;
• разделительная колонка кислорода;
• разделительная колонка водорода;
• промывательная колонка кислорода;
• промывательная колонка водорода;
• поплавковый регулятор давления кислорода;
• поплавковый регулятор давления водорода;
• фильтр электролита от механических примесей;
• теплообменник электролита;
• указатели уровня для визуальной индикации;
• датчики уровня кондуктометрические;
• бак дистиллята на 60 л;
• рама электролизного блока со шкафом управления ЭБ.

Аппараты технологического блока:

• фильтр № 1 капель дистиллята;
• фильтр № 2 остатков капель дистиллята;
• блок осушки водорода, содержащий вымораживатели газов с теплообменниками и конденсатоотводчиками;
• огнепреградители для предотвращения «проскока пламени» в систему ЭУ;
• рама технологического блока со шкафом управления ТБ.

Запорно-регулирующая арматура:

• регуляторы давления до себя для всей ЭУ и в вымораживателях;
• предохранительные клапаны для сброса водорода из поплавковых регуляторов давления;
• регулирующий клапан в линии подачи водорода в ресиверы;
• регуляторы перепада давления по водороду и кислороду после поплавковых регуляторов давления;
• обратные клапаны на продуктовой линии водорода и на линии подачи азота;
• краны игольчатые Ду4 и краны шаровые Ду10 для отбора проб и др.;
• запорные шаровые приварные краны Ду20 в линии циркуляции электролита.

Внешнее вспомогательное оборудование:

• насос дозатор для автоматической подпитки электролизной установки питающей водой;
• холодильный низкотемпературный агрегат для вымораживания влаги в вымораживателях;
• промышленный охладитель жидкости (чиллер);
• насос циркуляционный для циркуляции охлаждающей жидкости в контуре охлаждения электролита.

Принцип действия электролизной установки описан в следующей статье.