一种压差调节方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种压差调节方法及装置，其中装置包括：调节阀门组，连接于所述电解槽内气体的输出端，所述调节阀门组具有至少两级相互并联的气动调节阀；阀门定位组，具有与气动调节阀数量对应的阀门定位器，所述阀门定位器分别与对应的气动调节阀的控制端电性连接；控制器，与所述阀门定位组的阀门定位器电性连接，用以向所述阀门定位器发出控制信号，所述阀门定位器根据所述控制信号逐级控制对应的所述气动调节阀的开合度。阀门定位器可根据控制器所发出的控制信号的大小逐级控制对应的气动调节阀的开合度，这样压差调节装置中的调节幅度更宽、精度及灵敏度更高，并且，在现有结构的基础上，没有增加额外的控制输出点，保证控制简单高效。

【技术实现步骤摘要】
一种压差调节方法及装置
本专利技术涉及电解水领域，特别是涉及一种压差调节方法及装置。
技术介绍
能源是整个世界发展和经济增长的最基本的驱动力，是人类赖以生存的物质基础。随着化石燃料耗量日益增加和储量日益减少，全球己出现环境污染，气候异常和能源短缺三大问题，因此寻找来源丰富的清洁能源是当今世界面临的最紧迫问题。氢是地球上储量最丰富的元素，主要以水和碳氢化合物等形式存在，而水又是地球的主要资源，地球表面有71％被水覆盖，氢可以大规模生产，并且氢能具有清洁和燃烧值高的特点，1Kg氢燃烧所放出的热量为1.2×108J，相当于1Kg汽油燃烧值的3倍，且其燃烧时只生成水和少量的氮化氢，不会对环境造成污染。因此，氢能的研究和发展倍受青睐，可以预见，氢能将成为21世纪能源体系的重要组成部分。氢的制备由来已久，1783年法国的物理学家夏尔理提出用硫酸和铁作用制取氢气；1800年，Nicholson与Carlisle发现电可以分解水的现象，实现了水电解制取氢气；二十世纪初，水煤气制取氢气和气体烃-水蒸气重整制氢得到快速发展；1966年，建立了第一个固体聚合物电解质体系(SPEsystem)。目前工业制氢的主要方法是矿物燃料转化制氢和电解水制氢，而热分解制氢、光催化制氢、生物制氢等可再生能源制氢工艺正处于研究阶段。随着可再生能源制氢的发展趋势，需要更大规模的电解水制氢装备，可再生能源电源的波动性考验着电解水制氢设备中一个重要设备——压差调节装置。在自动化程度较高的电解水制氢自动控制系统中，调节阀作为自动调节系统终端执行装置，授受控制信号实现对电解槽内的压力及液位差的调节。它的动作灵敏度、精度直接关系着调节系统的质量，关系着系统的安全及气体产品质量。在正常生产运行过程自动化中，起着举足轻重的作用。根据当前可再生能源制氢特性需要，结合可再生能源与电解制氢设备的充分利用率，需要尽量把单台电解槽能源转换降到最低产量的需要；同时为解决电解水制氢规模需求大的问题，便需要多套电解槽共用一台综合处理框架，这就需要一套能够安全运行、适应大规模调节、宽幅度调节、高精度及灵敏度调节的压差调节系统来完成不同产量大比例的调节控制。
技术实现思路
基于此，有必要针对亟需能够安全运行、适应大规模调节、宽幅度调节、高精度及灵敏度调节的压差调节系统的需求，提供一种压差调节方法及装置。一种压差调节方法，包括：获取电解槽所输出气体的总需求流量；根据所述总需求流量，确定所需第一气动调节阀的额定流量，所述额定流量小于所述总需求流量；根据所述第一气动调节阀的额定流量确定相互并联的气动调节阀的数量，及其他气动调节阀的额定流量；根据所述所需气动调节阀的数量，确定所述阀门定位器的数量及配置信息，并使所述阀门定位器分别于对应的气动调节阀的控制端连接，所述阀门定位器的数量与所述气动调节阀的数量相等；生成控制指令并发送至所述阀门定位器，以使所述阀门定位器根据所述控制指令控制对应的气动调节阀，以逐级控制对应的所述气动调节阀的开合度。上述实施方式中的压差调节方法能够根据所对接的电解槽的所输出气体的总需求流量，确定所需的气动调节阀的数量及每个气动调节阀所需的额定流量，配合阀门定位器对对应的气动调节阀分级控制，实现低产量时对流量的精确控制。在其中一个优选实施方式中，所述获获取电解槽所输出气体的总需求流量，包括：根据原有气动调节阀的最大调节流量，确定所述总需求流量；上述实施方式中对现有的单气动调节阀进行改进，根据原有气动调节阀的最大调节流量，确定压差调节装置的输出气体的总需求量。在其中一个优选实施方式中，所述根据所述总需求流量，确定所需第一气动调节阀的额定流量，包括：根据所述总需求流量，确定所述总需求流量与第一比值之积作为原有气动调节阀的最小精准控制流量，第一比值大于0且小于1；取第二比值，根据原有气动调节阀的最小精准控制流量及所述第二比值，确定所需要的第一气动调节阀的额定流量；上述实施方式中，根据气动调节阀的固有特性，确定原有的气动调节阀的最小精准控制流量，当小于该最小精准控制流量时，原气动调节阀的控制调节便会出现较大的控制误差，取第二比值，确定本方法所需的气动调节阀的额定流量，由于气动调节阀的固有特性，一般每个调节阀的第一比值是确定的，这样只要第二比值大于第一比值，便会时所需的气动调节阀不会低于其最小精准控制流量，在其中一个优选实施方式中，所述气动调节阀的额定流量之和等于所述总需求流量。本实施方式中所需的气动调节阀的额定流量之和等于总需求流量，确保每个气动调节阀的控制量充分利用。在其中一个优选实施方式中，所述阀门定位器的配置信息包括接收信号范围及输出信号范围，当所述阀门定位器接收最低接收信号值时，输出最低输出信号值以控制对应的气动调节阀的开合度最小，当所述阀门定位器接收最高接收信号值时，输出最高输出信号值以控制对应的气动调节阀的开合度最大。上述实施方式中的阀门定位器根据控制器所发出的控制信号，控制对应的气动调节阀的开合度，这样本实施方式中的压差调节装置中的调节幅度更宽、精度及灵敏度更高，并且，在现有结构的基础上，没有增加额外的控制输出点，保证控制简单高效。在其中一个优选实施方式中，所述控制指令对应的控制信号为电压控制信号。上述实施方式中的控制向阀门定位器发出电压控制信号，该阀门定位器根据电压范围来分级，易于操作人员检测、控制。在其中一个优选实施方式中，在对应阀门定位器的接收信号范围内，所述阀门定位器的信号接收量与输出量呈线性关系。在其中一个优选实施方式中，所述气动调节阀及所述阀门定位器分别具有M个，第n阀门定位器的输出信号Pn与所述控制器的输出的电压控制信号U满足以下公式：当n＝1时：当n≥2时：其中，k1、kn为常数，b1、bn为常数，Vnmin为第n阀门定位器对应的控制信号范围的最小值，Vnmax为第n阀门定位器对应的电压信号范围的最大值，Pnmin为第n阀门定位器的输出最小压强，Pnmax为第n阀门定位器的输出最大压强，M是大于1的正整数，n是不大于M的正整数。上述实施方式中，所述第n阀门定位器的输出信号Pn与所述控制器的输出的电压控制信号U满足上述公式，实现气动调节阀对电解槽内的气体输出量的线性调节。一种压差调节装置，包括：调节阀门组，连接于电解槽内气体的输出端，所述调节阀门组具有至少两级相互并联的气动调节阀；阀门定位组，具有与气动调节阀数量对应的阀门定位器，所述阀门定位器分别与对应的气动调节阀的控制端电性连接；控制器，与所述阀门定位组的阀门定位器电性连接，用以向所述阀门定位器发出控制信号，所述阀门定位器根据所述控制信号逐级控制对应的所述气动调节阀的开合度。上述实施方式中的压差调节装置具有至少两级气动调节阀及这两级气动调节阀定对应的阀门定位器，阀门定位器可根据控制器所发出的控制信号的大小逐级控制对应的气动调节阀的开合本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种压差调节方法，其特征在于，包括：/n获取电解槽所输出气体的总需求流量；/n根据所述总需求流量，确定所需第一气动调节阀的额定流量，所述额定流量小于所述总需求流量；/n根据所述第一气动调节阀的额定流量确定相互并联的气动调节阀的数量，及其他气动调节阀的额定流量；/n根据所述所需气动调节阀的数量，确定所述阀门定位器的数量及配置信息，并使所述阀门定位器分别于对应的气动调节阀的控制端连接，所述阀门定位器的数量与所述气动调节阀的数量相等；/n生成控制指令并发送至所述阀门定位器，以使所述阀门定位器根据所述控制指令控制对应的气动调节阀，以逐级控制对应的所述气动调节阀的开合度。/n

【技术特征摘要】
1.一种压差调节方法，其特征在于，包括：
获取电解槽所输出气体的总需求流量；
根据所述总需求流量，确定所需第一气动调节阀的额定流量，所述额定流量小于所述总需求流量；
根据所述第一气动调节阀的额定流量确定相互并联的气动调节阀的数量，及其他气动调节阀的额定流量；
根据所述所需气动调节阀的数量，确定所述阀门定位器的数量及配置信息，并使所述阀门定位器分别于对应的气动调节阀的控制端连接，所述阀门定位器的数量与所述气动调节阀的数量相等；
生成控制指令并发送至所述阀门定位器，以使所述阀门定位器根据所述控制指令控制对应的气动调节阀，以逐级控制对应的所述气动调节阀的开合度。


2.根据权利要求1所述的压差调节方法，其特征在于，所述获取电解槽所输出气体的总需求流量，包括：
根据原有气动调节阀的最大调节流量，确定所述总需求流量。


3.根据权利要求2所述的压差调节方法，其特征在于，所述根据所述总需求流量，确定所需第一气动调节阀的额定流量，包括：
根据所述总需求流量，确定所述总需求流量与第一比值之积作为原有气动调节阀的最小精准控制流量，所述第一比值大于0且小于1；
取第二比值，根据原有气动调节阀的最小精准控制流量及所述第二比值，确定所需要的第一气动调节阀的额定流量。


4.根据权利要求1所述的压差调节方法，其特征在于，所述气动调节阀的额定流量之和等于所述总需求流量。


5.根据权利要求1所述的压差调节方法，其特征在于，所述阀门定位器的配置信息包括接收信号范围及输出信号范围，当所述阀门定位器接收最低接收信号值时，输出最低输出信号值以控制对应的气动调节阀的开合度最小，当所述阀门定位器接收最高接收信号值时，输出最高输出信号值以控制对应的气动调节阀的开合度最大。


6.根据权利要求5所述的压差调节方法，其特征在于，所述控制指令对应的控制信号为电压控制信号。


7.根据权利要求6所述的压差调节方法，其特征在于，在对应阀门定位器的接收信号范围内，所述阀门定位器的信号接收量与输出量呈线性关系。


8.根据权利要求7所述的压差调节方法，其特征在于，所述气动调节阀及所述阀门定位器分别具有M个，第n阀门定位器的输出信号Pn与所述控制器的输出的电压控制信号U满足以下公式：
当n＝1时：



当n≥2时：



其中，k1、kn为常数，b1、bn为常数，Vnmin为第n阀门定位器对应的控制信号范围的最小值...

【专利技术属性】
技术研发人员：董太明，周巍，贺文有，陆峰峰，
申请(专利权)人：苏州竞立制氢设备有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32