撬装式氢气加注装置的控制系统的制作方法

本申请属于新能源技术领域，特别是涉及一种撬装式氢气加注装置的控制系统。

背景技术：

在国家政策支持下，氢能应用迅速发展，燃料电池汽车开始投入市场使用，加氢装置需求越来越大，而氢气属于易燃易爆气体，所以加氢装置必须要安全可靠的运行，控制系统的设计尤为重要。

目前国内撬装式加氢装置控制系统设计虽然能满足正常加氢功能，但在安全和使用上存在不足，主要体现在以下几方面：

1.控制系统只设有一套控制器，同时负责工艺控制和安全控制，但是，控制器处理工艺控制时，信号类型多，数据量大，动作频繁，容易死机或故障，此时加氢装置的安全信号处在无监控状态，存在很大安全隐患或导致安全事故。

2.控制系统控制柜非防爆设计，放置于控制室内，与加氢装置通过电缆连接，增加了电缆成本和现场安装时间。

3.安全控制回路未考虑安全完整性等级，存在因部件本身的功能问题，引起安全事故的风险。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种撬装式氢气加注装置的控制系统，以克服现有技术中的不足。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

本申请实施例公开一种撬装式氢气加注装置的控制系统，包括工艺控制器和安全控制器，所述工艺控制器连接于启动按钮、压力传感器和温度传感器并接收其信号，所述工艺控制器连接于压缩机、冷却风扇、循环水泵和阀门以控制其工作，所述安全控制器连接于急停信号检测模块、氢气泄露检测模块和火灾检测模块并接收其信号，所述安全控制器连接于工艺控制器、压缩机、阀门、声光报警装置和显示装置以发送控制信号。

优选的，在上述的撬装式氢气加注装置的控制系统中，所述工艺控制器、启动按钮和显示装置设置于工艺控制柜上。

优选的，在上述的撬装式氢气加注装置的控制系统中，所述工艺控制柜的面板上还设置有运行指示灯、停机指示灯、钥匙开关、模式选择开关、故障指示灯、急停按钮、点动按钮、停止按钮和流程选择开关。

优选的，在上述的撬装式氢气加注装置的控制系统中，所述安全控制器设置于安全控制柜内，该安全控制柜内还设置有浪涌保护器、冗余开关电源和安全继电器，所述冗余开关电源连接于安全控制器并为其提供电源，所述浪涌保护器连接于所述冗余开关电源以避免电流浪涌导致冗余开关电源损坏，所述安全继电器设置于安全控制器的连接电路上。

优选的，在上述的撬装式氢气加注装置的控制系统中，所述安全控制柜具有上下间隔设置的第一空间和第二空间，所述浪涌保护器、冗余开关电源、安全控制器和安全继电器设置于第一空间内，所述第二空间内设置有接线端子。

优选的，在上述的撬装式氢气加注装置的控制系统中，所述安全控制柜的面板上设置有复位按钮，该复位按钮连接于所述安全控制器。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

1.控制系统设置两套控制器，分别负责工艺控制和安全控制，安全控制器优先级高于工艺控制器，这样能够使加氢装置安全运行得到保障。

2.控制柜采用隔爆和增安防爆设计，集成在加氢装置撬上，现场只需连接动力电缆，大大减少了电缆成本和现场施工周期。

3.安全控制回路设计满足SIL2等级，各部件每小时危险失效概率在10^-7-10^-6之间，保证安全系统的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1所示为本实用新型具体实施例中工艺控制柜的结构示意图；

图2所示为本实用新型具体实施例中电机启动柜的结构示意图；

图3所示为本实用新型具体实施例中安全控制柜的结构示意图；

图4所示为本实用新型具体实施例中安全控制柜的内部结构示意图；

图5所示为本实用新型具体实施例中控制系统运行流程原理图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于

描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本案控制系统包括工艺控制系统和安全控制系统，结合图1至图3所示，工艺控制系统包含工艺控制柜1和电机启动柜2，安全控制系统包含安全控制柜3，所有控制柜均为隔爆和增安防爆设计，符合GB3836.2-2010《爆炸性环境第2部分：由隔爆外壳“d”保护的设备》和GB 3836.3-2010《爆炸性环境第3部分：由增安型“e”保护的设备》国家标准，能直接在防爆一区使用。所有控制柜都安装在撬装式加氢装置上。

结合图1所示，工艺控制柜1的柜体面板上设置有运行指示灯1-1、停机指示灯1-2、启动按钮1-3、钥匙开关1-4、模式选择开关1-5、显示装置1-6、故障指示灯1-7、急停按钮1-8、点动按钮1-9、停止按钮1-10、流程选择开关1-11。

结合图3和图4所示，安全控制柜3柜内开关电源3-4为冗余设计，保证安全控制器供电可靠，同时还设有浪涌保护器3-2，避免电流浪涌导致开关电源损坏，安全控制器3-3和安全继电器3-5具有SIL2认证，以满足控制回路达到SIL2等级，使每小时危险失效概率在10^-7-10^-6之间，保证安全系统的可靠性。安全控制柜3柜门上设置复位按钮3-1，在触发安全事件后需要按下复位按钮才能撤销安全状态，以免误操作产生的安全事故。

结合图5所示，加氢装置运行过程中工艺控制系统和安全控制系统相互配合来保证加氢装置的安全稳定运行，运行流程如下：

操作人员按下启动按钮1-3后工艺控制器1-12接收到启动信号，然后发送信号给电机启动柜2启动加氢装置的压缩机，冷却风扇和循环水泵，工艺控制器1-12同时接收工艺管路上的压力温度信号来控制相关阀门开关，设备运行过程中安全控制器3-3实时检测安全信号，如急停信号、氢气泄露信号、火灾信号，一旦接收到安全信号，立即停止压缩机运行，关闭管道阀门，触发声光报警同时发送信号给工艺控制器1-12停止加氢装置加注流程，并在显示装置1-6显示报警状态，安全控制器3-3停止设备运行无需工艺控制器1-12确认，一旦安全控制器3-3故障，设备将无法运行，这样能够确保加氢装置运行的安全。

本案中，控制器可以包括微处理器(MCU)，该MCU可以包括中央处理单元(Central Processing Unit,CPU)、只读存储模块(read-only memory,ROM)、随机存储模块(random access memory,RAM)、定时模块、数字模拟转换模块(A/D converter)、以及复数输入/输出埠。当然，控制器也可以采用其它形式的集成电路，如：特定用途集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC),可编程控制器(Programmable Logic Controller，PLC)或现场可程序化门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)等。

综上所述本实用新型的有益效果至少包括:

1、通过工艺和安全系统分开设计提高加氢装置的安全性；

2、通过控制柜防爆设计并集成在加氢装置上，使加氢装置现场安装简单快速，减少材料和人工成本；

3、通过安全控制回路SIL2设计提高加氢装置的安全性。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。