水电解制氢设备运行故障分析及处理

水电解制氢设备运行故障分析及处理

胡伟,代君梅

（新疆维吾尔自治区库车市气象局  842000）

摘要：氢气在高空气象探测业务中起到十分关键的作用，所以制氢设备的好坏对高空探测业务是否正常运行产生直接影响。本文主要依据新疆库车市气象局高空探测业务经验，主要梳理了水电解制氢设备运行过程的常见故障，并给出了处理方式，以供同行借鉴。

关键词：水电解制氢设备；制氢设备；运行故障；分析及处理

引言

氢气是高空探测业务中非常关键的一部分[1]。水电解制氢作为是一种相对方便的制氢方法，在常规高空探测作业制氢中应用广泛。水电解制氢设备决定了氢气的纯度和纯存量，直接影响高空探测业务的正常运行和高空气象探测的质量[2]。与此同时，因为氢气的易燃易爆特性，电解水制氢也关系到国家和人民的生命财产安全。因此，要密切关注电解水制氢设备运行工作，对常见的故障要及时进行分析处理，以保障电解水制氢装置安全可靠运行。

1氢、氧液面的故障分析及处理

1.1设备正常启动后，氢氧液位差过大，氢氧液面存在波动

一般而言，这种故障的发生是由于平衡阀没有得到控制，这可能是由于平衡阀内盖中的杂质，或者氢氧平衡阀内部的隔膜破裂，使得阀口没有密封。此时可采用的处理措施如下：第一，采用快速排气法冲洗平衡阀内部的杂质。这种方法需要先打开减压阀，然后关闭减压阀，并重复多次操作将平衡阀内的杂质冲洗干净；接着打开增压阀进行增压，直到增压阀恢复到制氢的正常工作压力状态；第二，认真拆除平衡阀，然后清洗干净，之后严格按照规范重装，要确保安装的可靠性；第三，对平衡阀进行认真检修，如发现阀内部件受损，工作人员应及时换新。

1.2启动设备运行正常。打开储氢阀后，氢气液位急剧升高，氧气液位急剧下降，或氢气液位急剧降低、氧气液位急剧升高

造成这种故障的常见因素包括下述几点：第一，平衡阀堵塞或隔膜设置不合理；第二，管路堵塞；第三，未能开启相应的阀门；第四，分离除雾器出口堵塞。故障处理方法：第一，清洗、调整氢氧平衡阀，同时检查、清洗止回阀；第二，清理相关管线；第三，打开相应的阀门；第四，清洁氢氧分离除雾器。

2电源系统故障分析及处理

2.1设备启动后，电压可以调高，而电流不能调高

在额定状态下，电池单元中的电压测量无异常，电解质浓度也处于正常状态。如果电压能够调高，而电流不能调高，则往往是由硅整流板故障造成的。这个时候，工作人员只需更换硅整流板，设备即可稳定工作。

2.2设备启动后调整输出电流，最大电流40A，电压18V

一般来说，输出电流未随着调整而作出改变，这意味着负载很重，负载电阻很低，这在很大程度上是由部分电源电路短路带来的。检查整流器控制器的相序和相间线路是否有异常。通过检查可知，电解槽电源的正极和接地螺钉浸入碱性溶液中，导致短路。在清洗并添加绝缘胶后，重新启动设备之后发现其恢复正常，这意味着故障已得到解决[3]。

2.3启动机器后，面板故障指示灯将点亮，设备将自动停止

对于这类故障，通常需首先检查整流器控制器面板上的各种开关（启动、停止、泵启动、泵停止、复位），看看它们是否都处于一种状态，有无短路问题；接下来，需要检查整流器控制器的相间和相序电路是否处于稳定状态；此外，每个保险丝中有无短路情况；最后，应认真检查整流器控制器的硅整流板。如有必要，应认真更换硅整流板。通过仔细的检查和维护，可以有效地消除设备故障。

3.制氢过程中常见的故障分析处理

3.1制氢设备可以稳定运行，然而经过一段时间后，工作压力逐渐降低

一般而言，工作压力逐渐降低的原因如下：第一，氢氧平衡阀膜片未准确调整，平衡阀出现故障，或平衡阀膜片出现裂纹；第二，减压阀开关漏气。故障处理方法：第一，认真清洗氢氧平衡阀或更换新的平衡阀膜片；第二，仔细检查检查阀，若有必要，应该更换新的减压阀。

3.2柱塞泵不能提取液体或流量不充分

此类故障的常见原因包括：第一，吸入口堵塞；第二，吸入管不严密；第三，低压密封不够严密；第三，吸入或排出阀不工作；第四，柱塞故障；故障处理方式：小心地拆下柱塞泵，用清水清洗，并小心地清除污垢；仔细检查密封情况；更换密封填料；拧紧压力帽；更换密封垫圈。

3.3氢气生产过程中气体纯度下降

通常来说，在制氢过程中，如果通过测试发现气体纯度下降，可能是由于以下原因引起的：第一，在长时间运行过程中，电解槽内部的石棉隔膜布会受到一定的损坏；因为储罐中的杂质导致短路问题，局部出现高温，导致石棉布燃烧，最终使得气体渗透，检测发现气体纯度下降。第二，金属杂质在极板和框架之间积聚，使得电解液相对脏；电解液浓度逐渐降低。处理措施如下：第一，工作人员应对电解槽内的石棉隔膜布应及时更换。第二，需要及时更换电解槽内的电解液，提高电解液浓度，同时还需要注意时常清洗过滤器，避免杂质积聚影响气体纯度[4]。

3.4制氢期间氧气供应故障

这种故障现象的原因大体上是单向储氢阀和管道堵塞，这通常是因为冬季温度低于或等于0℃时水蒸气形成导致的冰堵塞，从而引起的问题；故障处理措施：工作人员可把毛巾浸泡在沸水中，并且逐段对管道进行热敷。氧气被引入后，机器被打开以产生氧气，管道内的水蒸气通过氧气流被去除。

3.5 制氢达到储氢上限后，产生自动开关故障或设备自动停机的故障，而报警器不响

通常情况下，对于此类故障，应进行仔细检查并及时维修处理。处理方式：第一，认真调查中间继电器电路，继电器若损坏可能较导致报警器不报警；若继电器存在问题，应及时换新，以便恢复正常；第二，检查并适当调整充球室内压力表上限的接触点。平时工作开展期间，如果储氢罐内压力达到报警压力，需要手动关掉设备，尽量不要使用压力报警器关机；如果经常使用压力警报来关机，通常会使得设备灵敏度降低，最终会导致自动开关故障。所以，工作人员应严格按照规范操作，避免造成不必要的故障问题[5]。

4.结语

水电解制氢设备是气象站制氢业务中十分重要的部分，为了保证高空探测站用氢需求，需要高度重视水电解制氢设备的日常运行管理工作。在日常工作中，要正确使用水电解制氢设备，严格遵守相关操作规程，在开启之前需要认真检查，一旦发现问题，要及时处理。此外，要掌握水电解制氢设备故障的预防、判断以及紧急处理措施，提升设备运行的可靠性，为高空气象要素探测、天气预报预测等业务提供基础支撑。

参考文献：

[1]王文志,郭家旭,郭英杰. 高空探测业务中制氢与用氢安全[J].现代农业科技，2010（8）.

[2]柯莉萍,陈林，张艳.电解水制氢设备的维护、维修经验总结[J].贵州气象，2009，33（1）：45-46.

[3]邓志刚水电解制氢设备故障维修维护[J].农业灾害研究 2018，8（6）： 81-82

[4]韦振华.QDQ2-1型水电解制氢设备常见故障分析及其维护[J].气象研究与应用，2012（1）：215-216.

[5]扎堆,尼玛白珍.气象水电解制氢设备整流电源控制系统常见故障分析及应急预案[J].西藏科技,2018(05):78-79.

作者简介：胡伟（1968.01）男，汉族，安徽省砀山县人，专科学历，专业技术六级，从事研究方向或职业:气象。