盘形弹簧(盘状弹簧)

第三部分:制氢设备的操作与维护。

一、开车前的准备

1)配制电解液

将符合纯度要求的固体氢氧化钾(或氢氧化钠)放入混碱箱中，加入纯水进行电解。箱内的液体被碱液泵抽出送回，循环加速其溶解。固体碱溶解后，将碱液泵入碱罐。测量储碱罐中碱液的浓度，并调节至规定的浓度范围。

2)填充

排出槽中的碱性水，注入电解液达到规定的液位，并向洗涤器中注入纯水。

3)检查

检查辅助设备、测量仪器、紧急按钮和消防设备是否完好并已校准。

4)打开阀门

打开洗涤器的排气空阀、碱液循环阀和冷却水阀，关闭供气阀。

5)吹扫

用小于0.05MPa的氮气吹扫电解槽、管道和气柜，并分析尾气。当尾气中的氧气含量达到

6)绝缘测量

用500伏摇表(绝缘电阻表)测量各部分的绝缘，其中:

端对端螺钉≥ 1mω(最小不小于0.25mω)；

端对地电极≥ 1mω(最小值不小于0.12mω)；

端对端螺钉≥ 1mω(最小不小于0.25mω)；

螺杆支撑架≥ 1mω(最小不小于0.25mω)；

每个支架对地≥ 1m ω。

二、驾驶操作:

新的电解槽应该在第一次启动或大修后启动，最好是在白天，有各级人员在场，例如安装和操作人员。

1)给电解槽送电。

试着先施加电压。如果没有电流，增加电压。在有电流的情况下，如无异常现象(噪音、火花、漏碱、漏气等)，可将电流升至额定值的1/3左右，测量正负极是否正确、极间电压是否正常，即可取消氮气吹扫。

2)分析气体纯度，先做爆轰试验，再用仪器分析。

(爆炸试验:在试管中收集氢气，用拇指按压喷嘴，迅速靠近酒精灯的火焰，释放出来。如果有爆炸，说明气体不纯，但如果有“噗”的一声，说明是纯的。)分析两次以上，当氢气纯度>:95%，氧气纯度>:90.0%时，可以打开供气阀，同时关闭放气阀空。

3)检测

新投运的电解槽最好每2小时测量一次极间电压，以便及时诊断异常情况，如气液孔和气液通道堵塞造成小室液面下降的内在危险。

4)装载

根据电解槽的电压(此时影响电压的重要因素是电解液的温度)，每隔10min增加10%左右的额定电流，直至满载。如果停槽不久，电解液温度很高，电流可以很快升到额定值。

如果第一次启动电解槽，并且电解槽中的阴极被激活，电解液温度和操作负荷应满足以下要求:

5)热量管理

当电解液温度上升到70-75℃时，开始向分离器(或中间室)输送冷却水，以控制电解液温度。

三。正常操作和维护

1)连续或定期向电解槽中补充纯水，使液位保持在规定范围内。

运行中如果槽内液位过低，一方面会使夹带气框内碱液量减少，影响碱液的循环；另一方面，隔膜可以暴露，使得氢和氧可以容易地相互渗透。如果液位过高，会增加气体排放的阻力。严重时氢氧两侧压力会不平衡，导致氢氧相互渗透。

2)经常检查分离器和洗涤器的液位，保持两侧氢氧压力平衡。

按照目前生产的膜片质量，如果氢氧压差为5KPa，一种气体可以透过膜片进入另一种气体。如果这种渗透严重，会对安全生产造成威胁。实际运行中，膜片两侧的压力差不得超过1.5KPa，另外两侧的压力差会使膜片与电极粘连，导致气体纯度下降，缩短膜片的使用寿命。

3)调节分离器(或中间室)中的冷却水的量，使电解液的温度保持在规定的范围内。

电解槽运行温度过高，会增加设备的腐蚀和泄漏，缩短运行周期，增加电解槽内水分的蒸发；温度过低会增加碱液的电阻和过电压，从而增加电耗和冷却水用量。

4)每周检查一次电解槽极间电压，每次测量时电解液温度和电流强度最好保持恒定，以便比较。

一般情况下，每个电解槽的电压分布应该是平衡的，其值一般在1.8-2.4v之间，检查电压时，建议测量电解槽每个槽内阳极与框架间的电压“AP”和阴极与框架间的电压“KP”。电极之间的电压是“AP”和“KP”之和。一般情况下，AP和KP都是逐渐变化的，有升有降，没有剧烈的变化。

5)每两小时手动分析氢气和氧气的纯度。

如果有自动氢氧分析仪，可以每四小时手动分析一次。(目前可以做在线动态跟踪分析)

6)每周检查一次电解液浓度。

如果浓度太低，可以停止向罐中加入纯水，改为加入碱性溶液；如果浓度过高，可以放出一部分碱液，然后向罐内加入纯水，直到达到规定的范围。

7)定期清洁过滤器。

特别是对新投入运行的电解槽，应增加清洗次数，以保证电解槽内电解液持续循环。过滤器的堵塞可以通过压差计或罐和分离器的温度来判断。过滤网用自来水冲洗后，要用纯水冲洗。

8)根据用气量、储气量和电力情况，随时调整电解槽电流强度，保证生产需要。

目前部分厂家可以实现自动双变频运行。

四。停车操作

1)停车前应将液位调整到合适的高度。

2)根据情况逐渐减小电流，一般每10min减小额定值的10-20%。当电流降至额定值的1/3左右时，可切断电源。(目前部分设备可以快速装卸)

3)打开氢氧释放空阀，关闭氢氧输送阀。

4)关闭分离器和洗涤器的冷却水。

5)当出现异常紧急情况，如短路、着火、爆炸声、电压急剧上升、气体纯度迅速下降、严重漏碱、漏气、电解液停止循环时，应立即按下急停按钮切断电源，然后打开氢气和氧气释放空阀，关闭空气供应阀并调整液位，关闭冷却水。(目前有自动措施)

停罐后清洗罐体，这是大家经常做的事情。如果没有特别的清洗方法，而且实践证明没有杂质可以清洗，我们建议还是不要“清洗”的好，因为这样会有害无益。原因是:

1)罐内杂质不是单纯加水就能洗掉的；

2)清洗的结果是，罐体经常热胀冷缩，造成泄漏；

3)加自来水会大大增加槽内杂质离子的浓度，反而会弄脏电解液；

4)不仅消耗电解液，而且污染环境。

为了保持水箱清洁，建议:

1)保证固体碱的纯度，尤其是纯水的质量；

2)经常清洗过滤器，但不能用自来水清洗罐体内部；

3)热碱全部快速抽出过滤，不用加水清洗；

实践证明，这比以前更有效。另外，水箱外部不能用自来水冲洗。

五、运行中可能出现的问题及处理

(1)电解槽漏碱和漏气

电解槽长期运行后，有些地方可能会出现漏碱、漏气现象，应停机检修。漏碱和漏气的原因如下。

1.用于密封和绝缘的垫片在长期运行后失去弹性，老化或由于罐体夹紧力的松弛。特别是由于温度变化较大，罐体凸出部分的垫片，如气路环和液路环的垫片，失效会更快。

预防措施:

1)加强电解液循环，使电解槽各部分受热均匀。

2)经常清洁过滤器。

3)尽量减少开车和停车的次数。

4)根据具体情况定期夹紧电解槽。新垫投产后一年内可适当夹紧。夹紧时要注意旧垫，因为容易被膜片框的水线切断。

2.由于加工质量差，框架、液道环或气道环的厚度和高度差，或表面有缺陷，导致密封不良。

这种情况表明，制造商试图提高加工质量。

3.由于以下原因，机体金属部分损坏，导致泄漏:

1)金属部分因绝缘不良短路而烧坏。

2)电解槽长期停用过程中，由于没有浸泡在电解液(或碱水)中，电解槽的金属部分被腐蚀。

3)电化学作用引起的腐蚀。

4)另一个现象是焊接部分腐蚀严重。这是因为其他金属被焊接到焊接部分，使得金属不纯，其表面非常粗糙。加热打浆后，内部有应力集中。

电解槽的电化学腐蚀非常普遍且危害极大，严重威胁着生产的正常进行。预防措施是在次要部位焊接其他活性金属或局部热处理，以减少关键部位的腐蚀，或内衬、喷涂工程塑料或用其他材料(如不锈钢、工程塑料)代替。这些电解槽的支气管和绝缘管(有机玻璃管和橡胶管)可用全聚四氟乙烯管代替，外观整洁美观，价格低廉，使用寿命长，绝缘效果好，收到了满意的效果。(目前树脂框产品已经出现，可以有效避免腐蚀问题)

(2)电解槽短路

电解槽的短路现象发生在槽内和槽外。槽内短路有时是由于金属杂质的沉积，使电极和隔膜框成为一个通道。这种情况可以通过测量极架之间的电压来判断。还有的情况是腔体进液口和出液口堵塞，使腔体液位下降，电极间电压上升，最后造成阴阳极短路打火，严重时甚至罐体被击穿。维修后开车送电时经常发生罐体体外短路。原因是罐体上的金属杂质没有彻底清除，或者部分部位没有用绝缘垫隔离。在操作中，由于碱泄漏，在彼此靠近但具有不同电势的两个部件之间也存在短路点火。如果出现这些短路，应立即停止储罐。

(C)气体纯度低

原因可能如下:

1)由于膜片质量不符合要求，或安装时膜片损坏，气体相互渗透。

2)在某些隔膜框架中，隔膜或极板倒置安装，改变了辅助极与隔膜之间的距离，造成气体压力差。如果将板倒置安装，主板上的碱液平衡孔也可能使气体相互渗透。

3)部分车架上氢氧出口方向钻错方向，导致氢氧混合。

4)部分框架进液口或出气口堵塞，或总出气口和碱液循环系统堵塞，造成氢氧压差相互渗透。

由于压力电解槽压力调节装置故障，氢氧压差超标，导致气体渗透。

6)如果电解液浓度太稀或电解液太脏，也会造成气体纯度降低。

7)电解液循环过快，使氢气和氧气在分离器中不能与碱液完全分离，被带回电解室。

8)部分电解槽结构设计不合理，如气液通道改为长圆筒。由于连接的绝缘管太短，又充有电解液，绝缘管两端的金属表面同时产生氢气和氧气；电流通过各支管中的碱液从罐体流向长筒，再由长筒的金属传导至另一端，再通过另一端支管中的碱液流向罐体。

9)输送到电解槽的直流电中有交流成分。

10)电解槽运行一段时间后，由于金属杂质的沉积或两者之间的橡胶垫失效，部分极板与框架之间可能发生短路，使框架也投入电化学反应产生气体。

11)隔膜或主板可能因长期工作而损坏，有的可能因箱内杂物短路，有的可能因箱内开路引起电压上升而击穿，或电极支撑脚大部分断开，造成局部高温，使隔膜或主板烧穿，气体相互渗透。

12)内部气液通道结构的电解槽气道密封不严，使氢气和氧气相互渗透。

13)用镍丝加固的隔膜，由于镍丝暴露于电化学反应而产生气体。

14)分析结果不准确。

(4)电解槽电极间的电压异常。

如果电解槽极间电压普遍过高，除了电解槽的材质、结构和性能外，还有可能是电流过大，电解液温度过低，浓度过浓或过稀，杂质含量主要是碳酸盐含量过高，过滤器堵塞电解液循环。

如果个别腔室电压过高，可能是框架入口或出口堵塞，使腔室缺电解液，也可能是电解液在腔室内结晶凝固。如果不及时处理这种情况，电极间的电压会继续升高，最终造成严重的击穿和打火，烧坏极板和隔膜。也有可能是阴极表面沉积了过多的还原性物质，电阻增大，或者电极被严重腐蚀烧坏，减少了可以进行电化学反应的面积。

如果电极之间的电压呈规律性变化，比如靠近两侧高，靠近中间低，可能是电解槽气液通道结构设计不合理，使一部分电流通过气液通道直接流向另一端。

(5)电解槽爆炸

电槽内爆一般发生在汽车送电时，原因是电槽内气体不纯，送电时产生电火花。在储罐关闭期间，储罐内的爆炸也时有发生。原因是停罐后，气体空被吸入装置，导致气体混在一起。坦克熄火后，罐体的电压会维持很长一段时间，这是引爆的点火源。

防止槽内爆炸的方法有:保持槽内清洁，开槽时保持高液位，隔离送电时产生的火花，保持电解槽高度密封，使停槽后不能吸入空气体，然后坚持开车前用氮气吹扫。

(6)电解槽氢氧两侧液位相差太大。

电解槽中氢氧两侧的液位往往反映了系统的电阻。当一个系统的阻力增大或减小时，那么这一侧的液位下降或上升，另一侧的液位上升或下降，即氢氧两侧的压力平衡被破坏，这时氢氧就可能相互渗透。当两侧液位停止上升和下降时，氢氧两侧压力再次达到平衡。罐体可以看作是一个连接器，任何水平面上的压力都是相等的(严格来说有细微差别，因为碱液是流动的)。

若电解槽氢氧侧液位差过大，检查低液位处管道是否有水，阀门是否畅通，辅助设备是否堵塞，冷却气体冷却水量是否减少；检查高液位系统的阻力是否减小，气体是否排出空。找原因的时候，除了一般的检查，还可以分段测量压力。

电解槽氢氧两侧液位高低的原因除了外部系统的阻力变化外，还可能是电解槽碱液循环堵塞，如过滤器不干净、阀门不畅通等。因为氢侧电解液循环量大于氧侧，所以两侧液位不平衡。此时分离器液位高，这是一种错觉，但罐内缺碱液，因为循环碱液只有部分回到腔内。

(七)电解液温度过高。

运行中电解液温度过高，可能是送入电解槽的电流强度增大，或者冷却水压力降低，冷却水管堵塞，可能是电解液循环不畅，也可能是天气炎热，槽体周围散热条件差。如果冷却水突然停止，应降低槽电流，并经常检查电解液温度。如果温度上升到95℃，应立即停止洗澡。

(8)电解液循环停止。

如果运行中电解液循环停止，可能是碱液循环泵故障，或过滤器堵塞，槽内液位过低，气体导出时无法带走电解液，或电解液浓度过高。如果出现这种情况，要立即查明原因，及时处理，否则气体纯度会降低。

不及物动词电解槽的维护

(一)电解槽的一般维护

如果电解槽零件损坏，应及时停机。刚刚停止的电解槽仍然带电，因此要特别注意维护。严禁将电杆架与金属物体连接，否则会出现短路照明。最好在电解槽停止运行十分钟后进行修复。

当金属部件需要修补时，可以用树脂或水泥封住小孔，然后短时间运行。如遇大孔，应先用氮气吹扫，拆下损坏部分，再用水或压缩空气体吹扫，并用酸清洗泄漏部分，在修理间补焊。如果拆卸困难，只能在电解室内进行直接补焊。

直接补焊一定要注意安全，避免发生事故，各级相关人员都要在场。点火前使用压力

当电解槽个别电解室发生短路或开路，一般维护和清洗仍无效时，可采用局部拆除或人为短路的方法使电解室停止工作。短期的具体做法是将需要退出工作的腔体两侧的主板用一块足够截面积的金属板焊接起来。这样，在操作期间，电流流过金属板而不通过电池。

(2)电解槽的检修

当电解槽的密封绝缘垫、隔膜、框架或极板严重损坏，大量漏碱，气体纯度下降，电耗增加，槽内电压分布不均，清洗后仍无效，或为保证安全生产必须拆卸电解槽时，应对电解槽进行大修。

1.大修前的准备

1)根据具体情况，准备好需要更换的新板、隔板架或板框、所有绝缘垫等零件和易损件。

2)准备专用工具，如扳手、吊钩、钢丝绳、木锤、草掌刷、钢丝刷、平铲等。用于夹紧槽体，并仔细检查起吊工具。

3)整理并记录电解槽运行中的电压分布、气体纯度等情况，供拆槽时分析参考。

4)给框架和弹簧板编号。

2.大修顺序

1)切断电解槽电源，挂上警示牌。

2)将碱液放(泵)入电解槽，用清水清洗电解槽内外。

3)用氮气吹扫电解槽及辅助设备，直至尾气分析合格。

4)松开所有大螺母，按照与组装相反的顺序拆卸电解槽。每拆下一件都要仔细观察和记录，特别是被认为有问题的极架，其腐蚀、刻痕、弧焊痕迹、杂质、隔膜损坏等。应仔细检查，并对可疑物质进行取样分析。阴、阳极表面一般有金属沉积框，底部有杂物沉积，石棉布阳极侧有黑点，这是氯化铁造成的。拆下的零件应放在预定的位置。

5)对碟簧进行压力试验，并做好组对。

6)清洁隔膜、框架和极板，用长柄草掌刷刷隔膜，用长柄钢丝刷洗极板阴极表面，用软的东西洗活化的阴极和阳极，用平铲除去附着在极板和框架上的残留垫片，防止损伤镀镍层和密封线。

7)用2~3%的硼酸溶液清洗所有绝缘零件。

8)按照第三章第一节的技术要求，对电极板(框)、隔膜框等部件进行全面检查。不良零件应进行修理或更换，新更换的零件也应按要求进行检查。

9)组装电解槽。该方法如本章第一节所述。

3.大修中的注意事项

1)运行中的设备应用围栏或警戒线隔离，搬运拆下的部件时要特别注意，不允许触摸运行中的设备。

2)起吊工具在使用前应仔细检查。铁做的工具仅限于弹性设备。严禁以铁打铁。必要时可采用垫铜板的方法。

3)维护过程中要非常注意，不能损伤隔膜、镀镍层、活化层和密封线。板(架)和隔板架应轻放，垂直排列。排列时，每块板和框架应夹有软衬。

4)清洗零件或接触碱液时，工作人员必须穿胶鞋，戴眼镜。洗涤水不要开得太大，不允许把水冲向人的方向。现场应备有足够的2-3%硼酸溶液。

5)维修人员不得触摸非维修设备，不得自行操作。如有必要，可由操作员处理。

6)维修人员的工作服和工具不得沾油。

大修后，电解槽可以进行调试。试运行24小时后，若各项指标符合要求，即可投入使用，所有维护和试运行记录整理归档。