本發(fā)明屬于電解槽控制，特別涉及一種電解水制氫過(guò)程中分離器液位控制方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、在堿性水電解制氫的工藝中，通常需要對(duì)氫側(cè)分離器和氧側(cè)分離器中的液位進(jìn)行控制，并保證氫側(cè)分離器中的液位和氧側(cè)分離器中的液位差在一定范圍內(nèi)，以保證電解工藝的正常運(yùn)行。

2、現(xiàn)有的液位控制方法是：正式運(yùn)行前人工操作設(shè)備使氧側(cè)液位在一定范圍內(nèi)，運(yùn)行過(guò)程中氧側(cè)液位的控制是通過(guò)經(jīng)驗(yàn)，在dcs/plc控制器中設(shè)置補(bǔ)水次數(shù)，分別向氫側(cè)分離器和氧側(cè)分離器中交替補(bǔ)水來(lái)維持氧側(cè)液位。或者是用dcs/plc作為控制器，采用pid控制算法，以氧側(cè)液位為設(shè)定值，氫側(cè)液位為實(shí)際值(反饋值)，pid輸出信號(hào)來(lái)控制液位調(diào)節(jié)閥，使氫側(cè)液位跟隨氧側(cè)液位，避免液位過(guò)低時(shí)兩側(cè)的氣體混合而產(chǎn)生爆炸風(fēng)險(xiǎn)，或者觸發(fā)保護(hù)停機(jī)而影響生產(chǎn)。

3、但上述控制方式的控制精度并不準(zhǔn)確，因?yàn)橛绊懸何坏挠绊懸蛩匕▔A液溫度、電解槽功率、系統(tǒng)壓力和補(bǔ)水速度多個(gè)因素。堿液溫度、電解槽功率均會(huì)影響系統(tǒng)壓力，進(jìn)而影響氧側(cè)液位，但中間經(jīng)過(guò)了電解槽等環(huán)節(jié)，當(dāng)堿液溫度、電解槽功率發(fā)生變化時(shí)，系統(tǒng)壓力并不能立即反映出壓力變化，因此直接用壓力控制液位效果并不好。而單純靠pid直接控制液位，不能克服壓力變化引起的“虛假水位”導(dǎo)致控制器誤動(dòng)作，控制作用也不及時(shí)(反饋控制是在干擾已形成影響后才起作用，而系統(tǒng)存在容量滯后和純滯后)，而且不能克服補(bǔ)水流量變化帶來(lái)的干擾。若以液位為控制量，以系統(tǒng)壓力、電解槽功率、堿液溫度的變化值(擾動(dòng)量)作為前饋信號(hào)，不能克服補(bǔ)水流量變化帶來(lái)的干擾。若以液位為主變量，以補(bǔ)水流量為副變量，構(gòu)成串級(jí)控制系統(tǒng)，不能克服系統(tǒng)壓力、電解槽功率、堿液溫度的擾動(dòng)。綜上可以看出，現(xiàn)有的液位控制方法，均無(wú)法實(shí)現(xiàn)液位的精確控制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)上述問(wèn)題，第一方面，本發(fā)明提出了一種電解水制氫過(guò)程中分離器液位的控制方法，所述控制方法包括以下步驟：

2、分別獲取電解系統(tǒng)壓力、電解槽功率、堿液溫度、分離器液位和分離器設(shè)定液位的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)；

3、將所述電解系統(tǒng)壓力的變化值、電解槽功率的變化值、堿液溫度的變化值分別作為對(duì)應(yīng)的前饋控制器的輸入，根據(jù)對(duì)應(yīng)的前饋控制器的輸出結(jié)果確定第一結(jié)果；

4、將所述分離器液位和分離器設(shè)定液位的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)共同作為主控制器的輸入，輸出第二結(jié)果；

5、將所述第一結(jié)果和第二結(jié)果相加后作為副控制器的設(shè)定值，分離器補(bǔ)水流量作為副控制器的反饋值，將所述副控制器的設(shè)定值和副控制器的反饋值共同作為副控制器的輸入，根據(jù)副控制器的輸出信號(hào)控制補(bǔ)水流量，從而控制分離器液位。

6、進(jìn)一步地，當(dāng)控制氧側(cè)分離器液位時(shí)，所述電解系統(tǒng)壓力為氧側(cè)分離器的氧側(cè)壓力，分離器液位為氧側(cè)分離器的實(shí)際液位，分離器設(shè)定液位為氧側(cè)分離器設(shè)定液位；

7、當(dāng)控制氫側(cè)分離器液位時(shí)，所述電解系統(tǒng)壓力為氫側(cè)分離器的氫側(cè)壓力，分離器液位為氫側(cè)分離器的實(shí)際液位，分離器設(shè)定液位為氫側(cè)分離器設(shè)定液位。

8、進(jìn)一步地，所述電解槽功率根據(jù)電源的實(shí)時(shí)電壓和電流計(jì)算。

9、進(jìn)一步地，所述堿液溫度以電解槽的氧側(cè)出口溫度計(jì)。

10、進(jìn)一步地，將所述電解系統(tǒng)壓力的變化值、電解槽功率的變化值、堿液溫度的變化值分別作為對(duì)應(yīng)的前饋控制器的輸入，根據(jù)對(duì)應(yīng)的前饋控制器的輸出結(jié)果確定第一結(jié)果包括：

11、將相鄰兩次電解系統(tǒng)壓力實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的差值輸入壓力前饋控制器中，輸出第一信息；

12、將相鄰兩次電解槽功率實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的差值輸入功率前饋控制器中，輸出第二信息；

13、將相鄰兩次堿液溫度實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的差值輸入溫度前饋控制器中，輸出第三信息；

14、將所述第一信息、第二信息和第三信息求和得到第一結(jié)果。

15、進(jìn)一步地，所述前饋控制器和副控制器采用p控制算法，所述主控制器采用pid控制算法。

16、第二方面，本發(fā)明提出了一種電解水制氫過(guò)程中分離器液位的控制系統(tǒng)，包括：

17、獲取單元，用于分別獲取電解系統(tǒng)壓力、電解槽功率、堿液溫度、分離器液位和分離器設(shè)定液位的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)；

18、第一結(jié)果輸出單元，用于將所述電解系統(tǒng)壓力的變化值、電解槽功率的變化值、堿液溫度的變化值分別作為對(duì)應(yīng)的前饋控制器的輸入，根據(jù)對(duì)應(yīng)的前饋控制器的輸出結(jié)果確定第一結(jié)果；

19、第二結(jié)果輸出單元，用于將所述分離器液位和分離器設(shè)定液位的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)共同作為主控制器的輸入，輸出第二結(jié)果；

20、液位控制單元，用于將所述第一結(jié)果和第二結(jié)果相加后作為副控制器的設(shè)定值，分離器補(bǔ)水流量作為副控制器的反饋值，將所述副控制器的設(shè)定值和副控制器的反饋值共同作為副控制器的輸入，根據(jù)副控制器的輸出信號(hào)控制補(bǔ)水流量，從而控制分離器液位。

21、第三方面，本發(fā)明提出了一種包含所述的電解水制氫過(guò)程中分離器液位的控制系統(tǒng)的電解槽制氫系統(tǒng)。

22、第四方面，本發(fā)明提出了一種電子設(shè)備，包括處理器、通信接口、存儲(chǔ)器和通信總線，其中，處理器、通信接口和存儲(chǔ)器通過(guò)通信總線完成相互間的通信；

23、存儲(chǔ)器，存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序；

24、處理器，用于執(zhí)行存儲(chǔ)器所存儲(chǔ)的程序時(shí)，實(shí)現(xiàn)所述的電解水制氫過(guò)程中分離器液位的控制方法。

25、第五方面，本發(fā)明提出了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被運(yùn)行時(shí)，執(zhí)行所述的電解水制氫過(guò)程中分離器液位的控制方法。

26、本發(fā)明的有益效果：

27、本發(fā)明將分離器液位作為主變量，補(bǔ)水流量作為副變量，構(gòu)成串級(jí)控制系統(tǒng)，同時(shí)將電解系統(tǒng)壓力、電解槽功率、堿液溫度的變化值作為前饋信號(hào)，分別輸入前饋控制器中，輸出值求和后再與串級(jí)控制系統(tǒng)共同構(gòu)成前饋-串級(jí)控制系統(tǒng)。上述控制方法可以對(duì)氫側(cè)液位和氧側(cè)液位進(jìn)行精確控制，避免由于系統(tǒng)壓力、電解槽功率、堿液溫度和補(bǔ)水流量的變化，造成氫側(cè)與氧側(cè)液位差過(guò)大的問(wèn)題，也可以避免液位過(guò)低時(shí)兩側(cè)的氣體混合而產(chǎn)生爆炸風(fēng)險(xiǎn)造成設(shè)備損壞甚至人員傷亡的問(wèn)題，還可以避免液位高低報(bào)警觸發(fā)保護(hù)停機(jī)而帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失。

28、本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說(shuō)明書(shū)中闡述，并且，部分地從說(shuō)明書(shū)中變得顯而易見(jiàn)，或者通過(guò)實(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過(guò)在說(shuō)明書(shū)、權(quán)利要求書(shū)以及附圖中所指出的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)和獲得。

29、附圖說(shuō)明

30、為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作一簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

31、圖1示出了堿性電解水工藝的流程圖；

32、圖2示出了本發(fā)明實(shí)施例中提出的一種電解水制氫過(guò)程中分離器液位的控制方法的流程圖；

33、圖3示出了本發(fā)明實(shí)施例中氧側(cè)前饋-串級(jí)控制框圖；

34、圖4示出了本發(fā)明實(shí)施例中氫側(cè)前饋-串級(jí)控制框圖；

35、圖5示出了本發(fā)明實(shí)施例中的一種電子設(shè)備的示意圖；