Устройство автоматического управления процессом электролиза воды

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ЭЛЕКТРОЛИЗА ВОДЫ(72) Авторы Писарев Владимир Александ(22) 2003.11.10 рович Окунь Григорий Исакович(71) Заявитель ГУ Научно-исследователь- (73) Патентообладатель ГУ Научно-исследоский и конструкторско-технологичевательский и конструкторско-технолоский институт сварки и защитных гический институт сварки и защитных покрытий с опытным производством покрытий с опытным производством(57) Устройство автоматического управления процессом электролиза воды, содержащее тиристорный контактор, блок питания, к которому через регулятор потребляемой мощности подключен электролизер с датчиками давления и температуры, причем выход датчика давления через регулятор давления соединен с управляющим входом регулятора потребляемой мощности, блоки защиты по давлению и температуре, снабженные соответственно задатчиками критического значения давления и температуры, логический элемент ИЛИ и управляемый ключ, отличающееся тем, что между регулятором потребляемой мощности и электролизером установлен блок изменения напряжения на электродах электролизера от одного значения до равному ему противоположного по знаку значения по заданному алгоритму. 1438 Полезная модель относится к устройствам управления процессом электролиза воды для получения водорода и кислорода для использования в качестве горючего газа при термической обработке материалов, газовой резки, сварки и пайки. В качестве прототипа взято устройство автоматического управления процессом электролиза воды для получения водорода и кислорода, содержащее блок питания, к которому подключен через регулятор потребляемой мощности электролизер с датчиком давления и температуры, датчик давления подсоединен к регулятору давления, связанному с регулятором потребляемой мощности, датчики давления и температуры с задатчиками критического значения этих параметров подключены на соответствующие блоки защиты,имеющие выход на логический элемент ИЛИ, соединенные через управляемый ключ с цепями управления тиристорного контактора, включенного на входе устройства 1. Однако постоянный однонаправленный поток электронов в процессе электролиза является причиной неравномерного износа электродов электролизера, а простая смена полярности на электродах приводит к нарушению установившегося процесса газообразования и быстрому скоплению газа около электродов электролизера, что приводит к их перегреву и быстрому износу. Техническая задача полезной модели - повысить равномерность износа отдельных электродов электролизера и тем самым повысить надежность и срок службы электролизера. Поставленная техническая задача решается тем, что в устройстве автоматического управления процессом электролиза воды для получения водорода и кислорода, содержащем тиристорный контактор, блок питания, к которому через регулятор потребляемой мощности подключен электролизер с датчиками давления и температуры, причем выход датчика давления через регулятор давления соединен с управляющим входом регулятора потребляемой мощности, блоки защиты по давлению и температуре, снабженные соответственно задатчиками критического значения давления и температуры, логический элемент ИЛИ и управляемый ключ, между регулятором потребляемой мощности и электролизером установлен блок изменения напряжения на электродах электролизера от одного значения до равному ему противоположного по знаку значения по заданному алгоритму. На фигуре показана схема описываемого устройства. Устройство автоматического управления процессом электролиза воды содержит установленный на входе и включенный в электросеть тиристорный контактор 1, к выходу которого подключен блок 2 питания, соединенный с регулятором 3 потребляемой мощности,подключенный через блок изменения напряжения на электродах электролизера 4 к электролизеру 5 с пластинами (на фигуре не показаны). В электролизере 5 установлен датчик 6 давления и датчик 7 температуры. Датчик 6 давления выведен на регулятор 8, выход которого подключен к регулятору 3 потребляемой мощности. Датчики давления 6 и температуры 7 подсоединены к входам соответствующих блоков защиты датчик 6 давления - к блоку 9 защиты по давлению с задатчиками 10 критического давления, датчик 7 температуры - блоку 11 защиты по температуре с задатчиком 12 критической температуры. Выходы блоков 9 и 11 защиты подсоединены к входам логического элемента ИЛИ 13, соединенного через управляемый ключ 14 с тиристорным контактором. Устройство работает следующим образом. При подключении устройства к питающей электросети напряжение через тиристорный контактор 1, блок питания 2, регулятор 3 потребляемой мощности поступает в блок изменения напряжения на электродах электролизера 4, который изменяет напряжения на электродах электролизера от одного значения до равному ему противоположного по знаку значения на выходе по заданному алгоритму, а затем подается на электроды электролизера 5. Изменение напряжения на электродах электролизера от одного значения до равному ему противоположного по знаку значения вызывает изменение направления потока электронов между соседними электродами. Поэтому время работы активных поверхностей электродов становится одинаковым. Управление режимом работы электролизера 5 осуще 2 1438 ствляется с помощью регулятора 8 давления, воспринимающего информацию о давлении в электролизере 5 от датчика 6 давления и воздействующего на регулятор 3 потребляемой мощности, изменяя напряжение, подаваемое на электроды электролизера, в сторону увеличения или уменьшения. При достижении определенного уровня давления через датчик 6 давления поступает соответствующая информация на регулятор 8 давления, выключающий регулятор 3 потребляемой мощности. При снижении давления ниже оптимального уровня регулятор 3 потребляемой мощности включается и через электроды электролизера 5 протекает ток. Процесс газообразования возобновляется. Сигнал защиты электролизера 5 при недопустимом по условиям эксплуатации давлении, вызванном, например, отказом элементов регулятора 3 потребляемой мощности или регулятора 8 давления, формируется блоком 9 защиты по давлению. Сигнал с датчика 6 давления поступает па вход блока 9 защиты и сравнивается с электрическим сигналом задатчика 10 критического давления. Если первый сигнал превысит второй, то на выходе блока 9 защиты появится сигнал, передаваемый логическим элементом ИЛИ 13 через управляемый ключ 14 на тиристорный контактор 1, под действием которого тиристоры запираются, и происходит отключение устройства от сети. Схема обеспечивает также защиту устройства при недопустимой по условиям эксплуатации температуре в электролизере 5. Сигнал с датчика 7 температуры поступает на вход блока 11 защиты по температуре, сравнивается с сигналом задатчика 12 критической температуры и при превышении первого сигнала над вторым формируется выходной сигнал, поступающий на один из входов логического элемента ИЛИ 13, с которого через управляемый ключ 14 запирает тиристоры контактора 1, прерывающие питание электролизера 5. В таблице представлены результаты измерения износа электродов при начальной толщине одного электрода 2 мм через 200 ч непрерывной работы электролизера. Параметр Суммарный износ пары электродов, мм Износ каждого электрода, мм Устройство позволяет повысить равномерность износа отдельных электродов электролизера и тем самым повысить надежность и срок службы электролизера. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.