水电解氢氧发生器

水电解氢氧发生器

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范文一:水电解氢氧发生器的改进

系 统 决 解 方 案  

一 薯 麓 鬻   囊 囊 鬻臻  

水电解氢氧发生器 的改进 

屈  丰 ’ , 胡  敏 

( 1 . 长 沙矿 山研 究院有 限责任 公 司 , 长沙4 1 0 0 1 2 ; 2 . 湖 南财经 经济 学 院外语 系, 长沙4 1 0 2 0 5 )   摘  要 : 介 绍 水 电解 氢氧 发 生器的 结构 、 应 用优 势 , 并提 出改进 建议 。   关 键词 : 水 电解氢氧 发 生器 ; 改造 ; 防 回火 

I   mp r o v e me n t   o f   El e c t r o l y z i n g   Wa t e r   Ox y —h y d r 0 g e n   Ge n e r a t o r  

QU   F e n g   , HU   Mi n 2   ( 1 . C h a n g s h a   I n s t i t u t e   o f Mi n i n g   R e s e a r c h , C h a n g s h a   4 1 0 0 1 2 , C h i n a ;  

2 . Hu n a n   F i n a n c e   a n d   E c o n o mi c s   C o l l e g e   o f F o r e i g n   L a n g u a g e s , C h a n g s h a   4 1 0 2 0 5 , C h i n a )  

Ab s t r a c t : Th e   s t r u c t u r e   a n d   a p p l i c a t i o n   a d v a n t a g e s   o f   e l e c t r o l y z i n g   wa t e r   Ox y - h y d r o g e n   g e n e r a t o r   re a   i n t r o d u c e d   a n d   t h e  

i mp r o v e me n t   s c h e me s   a r e   p r o p o s e d .  

Ke y wor ds : e l e c t r o l y z i n g   wa t e r   Ox y — - h y ro d g e n   g e n e r a t o r ; ra t n s f o r ma t i o n ; a n t i ・ - t e mp e r i n g  

l 水 电解 氢 氧 发 生 器 的 结构 

水 电 解 氢 氧 发 生 器 是 利 用 水 电 解 产 生 氢 气 和 氧 

气, 是 一 种 电化 学 设 备 。   水 电解 氢 氧 发 生 器 的工 作 原 理 : 交 流 电 通 过 变 压 

器, 在降压 、 整流 之后 , 变成稳 定 的 、 可调 的低压 直流 

电, 将 其产生 的电流提供 给电解槽 ; 在直流 电作用下 ,  

电解槽 内的水 电离 后形成 氢离 子 、 氧 离子 : 在 电解 槽  阴极 .氢离子会变成氢气. 氧离子 也会在 阳极释放 电  

子. 从 而 变 成 氧 气  水 电解 氢 氧 发 生 器 包 括 电 源

系 统 、 电解 槽 系 统 、  

图 l   水 电解 氢 氧 发 生器 结构 

外大气 层 . 不 会形 成像 汽油一样 的聚集效应 : 氢 氧焰 

回火 时 不 会 像 汽 油 、 液化 汽那样 连续 慢燃 , 只 会 产 生 

汽水 分离系统 、 冷却系统 、 控制 系统 、 安全 防 回火 系统 

等  水 电解 氢 氧 发 生 器 采 用 空 槽 式 电解 槽 结 构 , 在 系统  内 冷 却 风 扇 强 迫 冷却 下 .电 解 过 程 中 电阻 热 被 及 时带 

个 瞬 间的压力 . 火 焰 会 受 压 力 作 用 自动 熄 灭 . 因 此 

氢 氧 气 的 回 火 爆 炸 危 险 远 小 于 气 瓶 的危 险 。 另 外 , 氢 

走. 确保 电解 槽 电解 液温度 保持在 7 0 0 ℃以下。 这样不 

仅 不 会 产 生 水垢 。 还 可 以有 效 保 证 发 生 器 连 续 工 作 。 系 

统结构如图 1 所 示 

氧 发生器 是开机 实时产 气 . 不贮存 气体 . 整机储 存气 

体仅 为 0 . 0 0 0 2 8 m 3 。 不 存 在 泄 漏 的安 全 事 故 。 同 时 , 在  氢氧发生 器 中 . 还 设 有 一 个 防 止 逆 流 的单 向 阀 , 即 氢  氧 气 流 动 的 方 向是 从 机 器 向火 焰 枪 方 向 流 动 , 而 不 能  反 向流 动 : 设 有 多 级 水 封 防 回火 安 全 装 置 . 火 不 能 穿  过水 . 起 到安全 阻火 的作用 , 氢 氧 发 生 器 内 还 有 一 个  泄压阀 . 在 发 生 回火 时 。 泄 压 阀 自动 向 外 泄 压 , 防 止 爆 

炸发生 。  

2水 电解 氢 氧 发 生 器 的 应 用 优 势 

2 . 1安 令 优 势 

氢氧能源机产 生的气体压力 小 . 设计 的工作 压力 

为0 . 0 5 M P a . 远 小 于 高 压 气 瓶 。氢 气 无 毒 无 味 , 不 会 对  人体 有任何 伤 害 . 氢气 很轻 , 即 使 泄 漏 也 迅 速 逃 向室 

2 . 2经 济 优 势 

水 电解 氢 氧 发 生 器 生 产 氢 氧 气 只 需 消 耗 电 和 水 .  

作者 简 介 : 屈丰( 1 9 6 9 一 ) , 硕士, 高级 工程 师 , 焊机 厂 厂 长 ,  

从 事企 业管理 和 工业 自动化 控制 、氢 能 源设备 的 开发 与   研 究等 工作 。  

收 稿 日期 : 2 0 1 4 — 0 8 - 1 2  

成本低 廉 . 每生产 l m 3 氢氧混合气 . 耗电4 k Wh 。利用 

氢 氧气切 割钢板 . 可省 去预 热氧消 耗 , 无 需 搬 运 和 更  换气瓶 , 减 轻 了工 人 劳 动 强度 , 提高 了工时利用率 ; 氢  氧焰火集 中 . 割缝较气 体燃气窄 3 0 %~ 5 0 %, 减 少 技 术 

2 5  

WWW. c h i n a c a a a . c o m  自动化 应 用 

系 统 决 解 方 案  

舞   霉  囊蓠 雏   譬  誊爱  

损耗. 节省原 材料 : 切割 金属 表面 光洁

、 无掉渣, 节 省  了 清 理 和 后 序 加 工 时 间 。此 外 , 优 化 水 电 解 氢 氧 发 生 

现对水 电解氢氧 发生器产气量 的智能调节 . 确 保机器  产气量 同用户用 气量之 间的平衡 . 保证水 电解 氢氧发  生器气体输 出压力 的稳定性 氢氧气 的正常流 向为发 

生 器 产 气 初 始 位 置 一 水 汽 分 离 腔~ 气 体 冷 却 管 道 一  防 回火 器 一 输 出 . 压力 分布曲线为 o . 2 M P a -0 . 3 MP a 一 

器. 延 长水 电解 氢氧发 生器设 备 的使 用寿命 , 不仅 可 

以 降 低 备 件 消 耗 .还 可 以 节 约 实 际 应 用 中 的 维 护 成  本。  

2 . 3环 保 优 势 

氢氧发 生器生产过程无 污染 . 氢 氧 气 燃 烧 后 产 物  是水 . 无毒 、 无味 、 无烟 , 给工 人 一 个 清 爽 的环 境 , 不 会 

0 . 5 MP a -0 . 8 MP a ( 逆火状态 的顺 序相反 ) . 设 计 4个泄  压 点 .在 每个节 点根 据此压 力分 布曲线设 计泄 压保 

护: 这 样 既 可 以保 障 设 备 的 泄 压 安 全 . 又 可 以 保 证 不  会 频 繁 误 动 作 

使工 人 吸人 大量 的黑 烟 和烟尘 . 确保 身体 健康 , 是真  正 的绿色燃气 。氢气在应用 中还具备高温 、 高热 能、 热 

能集 中 、 自动 再 生 等 优 点 。  

3 . 5改 进 管 路 系统 

改造 水电解氢氧发 生器设备管路结 构 . 使 设 备 正  常 工作 时 可 以关 闭手 动 球 阀 : 为 避 免 频 繁 停 气 造 成 割 

3水 电 解 氢 氧发 生 器 的优 化 改 进 

3 . 1电源 改 进 

应用 电解液温度 、 浓 度 自动 补偿 以及 恒 流 限压 变  频技 术 . 提 高 水 电解 氢 氧 发 生 器 的 电 源 质 量 , 采 用 进  口西 门 子 I G B T模 块 .实 现 对 工 控 电 的 整 流 、高 频 逆  变, 使用水 电解氢氧发生器寿命延长一倍 。  

枪 回火 . 在每 次切断 氢氧混 合气 时 . 可 以通过 电磁气  阀吹扫割枪位置残 留氢 氧混合气 : 优化 系统 的控制 方 

式, 使 其 既 可 自动工 作 . 又 可手 动工 作 

3 . 6控 制程 序优 化  

在水 电解 氢氧 发 生器 的 P L C程 序 中 . 增 加 氢 氧 

气 控 制 程 序 .设 定 压 缩 空 气 吹 扫 管 道 时 间 为 5 s . 增 

3 . 2电解 槽 的优 化 

传 统 机 器 的 电解 槽 设 计 采 用 串联 、拼 装 方 式 , 每  块 极 板 之 间 都 设 有 密 封 圈 .以 防 止 氢 氧 气 液 的泄 漏 .   每个 电 解 槽 都 有 几 十 个 密 封 圈 .若 一 个 密 封 圈泄 漏 .  

加 触 发计 时 器控 制 电磁气 动 球 阀 . 以 自动 控 制系 统 

操作 , 提 升 水 电 解 氢 氧 发 生 器 的

智 能 水 平  由 P L C   构 成 控制 系 统 . 实现 在 线监 测水 电解 氢氧 发 生器 的   火焰 与 烟气 情况 , 经 过 处理 后 。 传输 到 控制 端 , 实 现 

那 么整个电解槽就不能使用 而改进的水 电解氢氧发 

生 器 采 用 一 体 化 成 型 电解 槽 。 没 有 气 液 泄 漏 之处 。  

自动 点火 、 自动 调 整 补 风 和气 供 给 、 熄 火保 护等 功 

能 

3 - 3防 回 火 设 计 

改进水 电解 氢氧 发生 器 .使 其 有 良好 的散热 效 

果, 采取独特 的风道设计 , 使 其拥有较 大的散热 空间 .   满 足夏天 4 0 ℃高 温 连 续 2 4 h作 业 的要 求 采 用 一 级 纳  米 材 料 的干 式 防 回火 器 、 两 级 自动 水 封 技 术 的 湿 式 防  回火 器 串联 . 并 在 机 器 中 内 置 自动 泄 压 以及 自动 恢 复  装置 , 这 样 就 可 以不 必 手 工 复 位 . 自动 防 回火 。 并 且 ,   改 进 水 电解 氢 氧 发 生 器 中 防 回火 装 置 . 装设两 级防 回   火 用 湿 式 安 全 水 封 .采 取 变 截 面 湿 式 水 封 的 方 式 . 以  

4改进 后 水 电解 氢 氧 发 生 器 的 应 用 

4 . 1 验证水 电解氢氧发生器操作功能 

( 1 ) 开机, 启 动氢 氧发生 器 , 电源 工作指 示灯 亮 ,  

如其他灯 亮 , 则为异常 , 应根据不 同的情况进行 处理 。  

如加水指示 灯亮, 则 打 开 本 机 顶 部 的加 水 盖 .通 过 外  置 水 源 自动 补 水 : 缺水 指示灯 亮 . 可 以 等 待 系统 自动  从副水箱补水到主水箱 中 : 泵 运 行 指 示 灯 亮 ,表 示 机  器 正 在 补 水 到 主 水 箱 或 防 回火 罐 中 

在发生 回火 时. 能 够使水阻止火焰 的进一 步蔓延. 保证  水电解氢氧发生器可 以连续 可靠工作 

( 2 ) 设置产气量 。 顺 时针 慢慢旋 转电流调节旋钮 ,   仪表 指示产 气量值 的变化 , 根 据用 气量情 况 . 设 置合 

适 的产 气 量  ( 3 ) 缓 慢打 开用气 设备 的燃 气 阀 . 用 手 的 背 部 试 

3 . 4优 化 气 压 的稳 定 性 

传统水 电解氢氧发生 器在使用 中 . 当用 气 量 小 于  机器产 气 量时 . 容易 引起 机器 内部过压 保 护 . 导致 自  

用 气设备 的出气 口.有 明显 的气 体压力 输 出即可 点 

动停机现象 , 在机器 内部压力 下降后 . 又会 自动开机 

这样 的 自动停机 、 开机 现象 , 不 仅会 降低火 焰 的稳定 

性, 还 会造 成产 品加 工 中出现质 量 问题 。 产 生 不 一 致  性 。为此 . 需 要 改 进 机 器 的 内压 保 护 装 置 , 可 以安 装 内  

火 。使用后应熄火 。  

( 4 ) 关机 , 打开用气设 备的燃气 阀 , 排 空氢氧

发 生 

器燃气 , 并 关 闭燃 气 阀 

4 . 2节 能 效 果对 比 

将氢 氧混合气应 用于处理 能力为 2 8 0 0 t / a的两 台 

( 下转第 3 5页 )  

自动化 应 用  2 0 1 5   1 期  2 6  

置压力稳定装 置 , 另外 , 优 化设计智 能感应装 置 . 不仅  可 以智 能检测用户实 际工作 中的气量 需求 . 还 可 以实 

范文二:OH5500型水电解氢氧发生器

OH5500型水电解氢氧发生器

高效水电解氢氧发生器、精密稳压水电解氢氧发生器,使用寿命长的水电解氢氧发生器

技术参数:

1). 电源输入:380伏 三相四线输入

2).额定容量:18KVA 工作功率:14~16KWH

3).工作气压:

4).相对湿度:

5).产气量:4500~5000L/h

6).耗水量:

7).工作介质:纯净水

8).冷却方式:风冷

9).绝缘等级:F

10).电源防护等极:IP21S

11).火焰温度:2800度

12).工作方式:连续工作

13).体积:L*W*H 1500*800*1450

14).重量:396kg

燃烧值

天然气(焦/米3) 7.1~8.8×10^7 焦/千克 氢(焦/米3) 1.4×10^7 焦/千克 …………………………………………………………………………………………………

范文三:水电解氢氧发生器改造

水 电解 氢 氧发 生器 改 造 

王克 生 仲耕耘

摘要

王  帅  

针对 水电解 氢氧发生 器使用 中存在的 问题 , 计 自动断火 系统 , 设 从管路 结构 、 控制 系统原理 、 程序设计等 方面介绍 改造过  氢 氧发生器

T 4  G8

程, 以及 节 能效 果 。  

关键 词

控制系统

改造 

B  

中 图分 类号

文献标识码

存 在 的 问题 

割枪 

水电解氢氧发生器工作原理见 图 1 ,普 通 水 通 过 电解 槽 电 

解 产生 氢氧气 , 经集气装 置 、 压力表 、 水器 、 滤 防回火装置( 水封 )   等输送 至枪体燃烧 , 进行金属和连铸坯切割。  

磁气 阀 

电  气  控  制  部  分 

电  解  电  源 

电  解  槽 

集  气  装  置 

滤  水  装  置 

防  回   火  装  置 

枪  体  压 缩空 气 

电气部分  

气路 部 分 

图 2 氢氧发生器管路结构 

2控 制 系统   .

图 1 水 电解 氢 氧 发 生 器 丁 作 原 理   

设备工作 方式 : 自动工作方式 。当铸坯达到切割长度 , ① 传 

感器 1 将定尺 信号 ( 启动信号 ) 至 P C,L 传 L P C通过继 电器控制  氢氧发生器触发电路输入 点 , 氢氧发生器工作 , 同时 P C开启 电  L

沙钢集 团淮 钢特钢有限公 司炼钢厂使用 Y ~ B 3 0 J S 6 0 C型水  电解氢 氧发生器 ( 中冶集团建筑研 究总院焊接技术研 究所生产 ,   额 定功率 2 k , 0 W)每流铸坯需要 两台氢氧 发生器供气 。一般铸  坯切割 时间较 短 , 如切 割 10 5mm方 的铸坯 只需约 3 s 而切割  0, 完毕 氢氧发生器仍处于工作状态 , 且待 机时间较 长( 根据被切割  铸 坯定尺长度及 拉速而定 ) ,如拉速 为 25 mi,每切 割 1 . m/ n 根  1 m铸坯 , 2 待机 时间约 20 , 时割枪喷 出的氢 氧气 白自燃烧 。 4 s此  

设 备 主 要 消 耗 电能 ,两 台 水 电解 氢 氧 发 生 器 正 常  作 耗 电 为 

磁气动球 阀, 氢氧气管道导通 , 割枪喷 出氢氧气燃烧火焰进行铸 

坯切 割 ; 切割 完毕 , 传感 器 2将停 止切 割信号 ( 关闭信 号 ) 传至  P C P C控 制 氢 氧 发 生 器触 发 电路 断 开 , 氧 发 生 器停 止工 作 , L ,L 氢   P C收到切割用氧气阀 门 ( L 系统外单独供给割枪氧气的控制 阀  门) 关闭信号后 , 闭电磁气 动球 阀 , 关 氢氧气管道关断 , 同时开启  电磁气 阀 , 使普通压缩空气管道和氢氧气管道导通 , 普通压缩空  气 吹扫氢 氧气 管道 ,此 时若有压缩 空气 吹过 电磁气动球 阀到达 

止 回 阀 , 回 阀关 闭 , 断通

路 , 止 压 缩 空 气 进 入 氢 氧 发 生 器 。 止 切 阻  

2 k 2台x h 4 k h 电能浪费严 重 , 0 Wx l = 0 W・ , 为此 设计 自动 断火 系  统, 对氢氧发生器进行节能改造 , 使设备仅在铸坯切割时开机丁  作, 其余时间停机等待。   二、 改造措施  1 . 管路系统  改造前设备管路结构见 图 2 ,氢氧混合气从 A处直接经手 

吹扫 5 后 电磁气 阀关闭。②手动工作方式。打开手动球 阀1关  s , 闭手 动球 阀 2 3 设备恢 复为改造前连续工作状态 , 、, 适用于 自动  断火 系统故 障或维修输气管道控制装 置的情况 。   3 . 程序设计  为充分利用原有 开关信号控制氢 氧发 生器 ,在设备 原 P C L 

动球阀 1 到达 G处割枪位 置燃烧 ,当符合铸坯 定尺长度 时 , 抱 

夹得到信号抱 紧铸坯 , 同时割枪进行铸坯切割 。   对 A、 C之间管路进行改装( 2 图 虚线框 )设备正常 1作时关  , =

程序 中增 加氢氧气 控制程序 。 程序 中有关 时间的设定 : ①设定压 

缩 空气吹扫管道 为 5。②实际工作 中管道存 在泄漏 , s 抱夹开始  时再 给氢 氧气 ,有 时会 出现氢氧气压力不 足 、切不 断铸坯 的现  象, 现增加触发计 时器控制 电磁气动球 阀, 每次切割氧关 闭时触  发计 时器 , 达到设定时 间立 即开启 电磁气动球 阀供气 。 为最大 限  度减少氢 氧发 生器 工作 时间 ,计 时器 时间可根据铸坯定尺和拉  速设 定 , 虑拉速偶尔瞬时波动 , 间可设 定在 10 2 0 , 考 时 7 ~ 8 s这样  氢氧发生器工作 时间只有原来 2 % 3 %。 0  0  

闭手动球阀 1氢氧混合气经手动球阀 2 电磁气动球阀和手动球  , 、

阀 3到达 C处割枪位置。为避免频繁停气造成割枪 回火 , , 甚至烧  枪, 每次切断氢氧混合气时  处的普通压缩空气通过 电磁气阀吹 

扫 c处割枪位置残 留的氢氧混合气 。由于氢氧气压力较低 (. ~ 00   5

0 9 a ,压 缩 空气 ( 常 压 力 为 0 加 . a 和氢 氧 气 压 差 过   . MP ) 0 正 . 6 4 MP )

大, 可调节单 向减压阀将压缩空气降至约 01 a工艺要求 ) . MP ( 。  

一 

星 鍪 篷 .   蛰.  

设 管 与 修 20 1 备 理 维 0 № 圃  1

L 一 0电控冷轧管机送进与回转控制系统的改进  D3

王  伟 

摘要 针对 电控冷轧管机 送进、 回转控制 系统编码器故障率较 高, 出一种 以 P C内部定 时器开环控 制代 替原 有 系统增量编  提 L 控制系统 改进 

B  

AC1 O 6 V  +I V 2  

码 器反 馈 的 闭

环控 制 方 案 , 实践 后 效 果 良好 。  

关键词  电控冷轧管机

中图 分 类 号 T2 P 

文 献 标识 码

瑞安新型 L 一 0电控冷轧管机 , 在液压或机械传动 的基  D3 是

础上, 依据 我 国冷 轧 管 机 的需 求 研 制 而 成 的 。 该设 备 T艺 先 进 、  

结构简单 、 性能稳定 、 操作简便 、 生产效率高( 2 10次/ i ) r n ,但 由  n 于同转及送进系统测量编码器为长期工作器件 ,其联轴器 易松  动. 松动后编码器计数不准 , 易引起主 电路 电机误 动作 , 轻微 时 

损坏 主 电路 固 态继 电器 等 电 气元 件 , 管 材 表 面产 生 划 痕 , 重  在 严 时会 将 芯 棒 及 管坯 一 起 扭 曲变形 , 成 较 大 的 损失 。 造   1 备 工作 原 理  . 设

S R1 S  

直流主电机经皮带将动力传送给 主减速机 ,与主减速机输  入轴同轴相 连着辅助 减速机 , 该  减速机的输  轴上安装着一个位  置控制盘 , 用来调整送进 、 回转动 

作 在 机 架 往 复 运动 期 间 的起 始 位  置 。位 置 控制 盘 的转 动 周 期 与 工  作 机 架 的往 复 周 期 是 相 同 的 , 位  置控 制 盘 的 形状 如 图 l  。 当轧 机 _ 时 ,位 置 控 制 盘  丁作

位 置控 制盘 

a 同转 电机  )

b 送进 电机  )

冈 2 送 进 回 转 系统 主 电路 图 

风机热保 护 , 4为送 进 回转启动信 号 , 5为送 进小 车前进信  M M

接近 开关  

号, M6为送进小车 后退 信号 , 1为工艺润滑油泵启动信号及  M1 送进 回转 电机 电枢 过流信 号 , 3为送进 回转 电机 失磁保 护。 M1   在正常轧制过程 中上述常闭触点 的状态不变 , 常开触点闭合。  

2 障分 析   . 故

冈 1 控 制 盘形 状 图 

转动 ,控制盘上 9 。 O 突出部分周期性地触发 与其垂直 的接近开 

关 ( 0 6 。(0 通 时 , 行 程 序段 1 图 4 )2 图 5 )Y 1 、 X 0 ) ) 6接 0 执 ( a 、( a , 0 4  Y1 0 6输 出 , 固 态 继 电 器 S R1S R 使 S 、S 3导 通 ( 2 , 罔 ) 开  始送 进 、 回转 。 当送 进 、 同转 电 机 同 轴 安 装 的增 量 编 码 

送 进编 码器 

如果在轧机工作时 , 编码器突然损坏或编码器联轴器松动及  送进脉冲输入信号线 断, 都会引起计数脉冲不足。此时如果机架 

同转 编码 器  接近 开关 

接 近开关  

器输出脉 冲数 达到 C 3 ~ 2 0 定值 时 ,0 4 Y 1  25 C4 设 Y 1、06

停 止 输 出 ,S 、S 3关 断 , 0 5 Y 1 S R1S R Y 1 、 O 7输 出 ,S 2  SR 、

l   2V

+l

V  2

SR S 4导通 , 送进 、 回转 刹车( 能耗制动 )能耗制 动电流  ,

由 R1 R 及 2限制 。 0 0 X 0 三 菱 P C F N 内部  X 0 ~ 0 5是 L   X1

送 进量 选择  

F l 4 M R  X N- 0

高速计数器的输入端 ,它们 对应着高速计数器 C 3 ~ 25  C 4 。转动送进量选择 开关 K ( 3 , 20 K 图 )使其滑 动端 接 

至 X 0 ~ 0 4中 的 任 一 个 , 选 择 不 同 的计 数 器 设 定  00X 0 可

COMlX1 X1 X1   7   4 5 6 X1  

值, 它们分 别对 应着 五种送进量 。X 0 0 5为 回转计数器  C4 20的脉冲输入端。程序( 5 中 : 0 6为主机 电机  罔 ) X2

三、 改造 效 果  图 3 P C控 制 系统 外 部 接 线 图    L

5 %, 0 延长设备使 用寿命 , 降低 备件 消耗 。  

W1 . — 6 O0 2  1

改 造 后 每 流 连 铸 机 可 节 电约 7 %~ 0 0 8 %,每 天 可 节 电  4 k h 7 %x 4 = 7 k ・o 0 W・x 0 2 h 6 0W h 全年生产时间按 3 0 1 天计算 , 1台 

六 机 六 流 方 坯 连 铸 机 可 节 电 约 10万 k ・ ,电 费 约 6 万 元 。 2 W h 0  

作者通联 :沙钢集 团淮钢特钢有 限公 司炼钢厂  江苏淮安 

2 0   23 02

氢氧 发生 器停止时 问较 长 ,电解槽 工作温度 由原 7 %降至约  0

E m i w s 0 @1 3cn — al k 7 7 6 .   : o

[ 辑 编

瑞]  

囝 设 管 与 值 20 1 苗理 维 0 № 1  

蕴   燕  量 盔 』  j塞  一  

范文四:水电解氢氧发生器考察报告

水电解氢氧发生器考察报告

唐总:

经到燕钢4#机板坯(165*600*10)两次实地考察,对氢氧发生器使用情况作了初步了解,和现阶段丙烷切割作了对比,总结如下:

1、 使用氢氧气切割铸坯,费用在0.5元/吨钢左右,较使用丙烷节省约

50%。

2、 氢氧气切割铸坯,理论割缝在3㎜,实际割缝在4—5㎜,较丙烷气

割缝小0.6—1.6㎜。

3、 切割断面表面平整、光滑、有垂直度、挂渣少。比丙烷切割断面美观。

4、 产生气体不储存,随制随用,安全可靠。

5、 氢氧气燃烧产物为水,环保效应好。

考察过程中发现设备存在问题:

1、 预热时间在10秒左右,时间长。(应能调整)

2、 回火时,易将保护器密封垫刺坏,换垫时间较长,小方坯拉速高(2.0

米/分钟),板坯(1.0米/分钟)有可能造成顶坯事故。

3、 对水质要求严格,理论上6个月加KOH,实际3个月加一次(15公

斤)。

4、 需使用氢氧火焰切割专用割嘴。

以上内容为考察结果,因附近钢厂此套设备在小方坯连铸还无使用先例,所以采取数据不够精确,仅供领导参考。

2007年6月5日

范文五:Vicor模块在便携式电解水氢氧发生器电源上的应用

第3 3卷  第 2期 

21 0 0生 

兵器 材 料 科 学 与 工 程 

0RDNA NCE MAT RI   C E   E AL S I NCE AND ENGI E NG      NE RI

Vo .3 No2 1   3 . 

M a . 201   r. 0

3月  

Vcr i 模块在便携式 电解 水氢氧发生器 电源上 的应用  o

亢彪 , 王志忠, 常学斌 

( 国兵 器 科 学 研 究 院 宁波 分 院 , 江 宁 波 3 5 0 ) 中 浙 1 1 3  摘  要 简 述 一 款 便 携 式 电 解 水 氢 氧 发 生器 4 0 W 高 可 靠 性 恒 流 电 解 电 源 。 在 分 析 氢 氧 发 生 器 的 工 作原 理 、 源 结 构 和  0  电 关 键 器件 选 型 的基 础 上 , 过 对 美 国 V e r 司 和 日本 L mb a公 司 生 产 的 V 一 0 经 io 公 a d I 2 0系 列 和 P 系 列 D — C变 换 模 块 进 行  H CD

研 究 与试 验 , 择 采用 美 国 Vcr 选 i 模块 作 为 电解 电源 设计 的变 换 模 块 。设 计 电 源具 有 体 积 小 、 量 轻 、 o 质 可靠 性 高 , 用 于 产  适 气 量 为 8 / 电解 水 氢 氧 发 生 器 。 0Lh的   关键词 氢氧发生器 ;C D D — C变 换模 块 ; 流 开关 电源  恒

中图 分 类 号 T 9   K 1 文 献 标 识码 A   文章 编 号 1 0 — 4 X( 0 0 0 — 0 4 0   0 4 2 4 2 1 )2 0 9 — 4

Ap l ain o   c rmo u e n p w rs p l   o tbeh d o e -x g n g n rtrb   p i t  fVio   d lsi  o e  u pyo p ra l  y r g no y e  e eao  y c o f

e e to y i g wa e   l cr lzn   t r

KANG  a W ANG  ih n CHANG  e i   Bio。 Zh z o g. Xu b n ( n b   rn h o  hn   a e  f d a c   ce c N n b   1 0 C ia  Nig oB a c   f iaAc d myo  n n eS in e, ig o3 51 3, hn ) C Or

Aba a t h s p p r i t d c sa d sg   f4 0 W   ih r l b l y c n t n  u r n   o rs p l o   o tb e w tre e t lss r e  T i  a e n r u e     e in o   0   h g — i i t  o sa tc re tp we   u p y frp r l  a e   l cr y i  o ea i a o

h d o o y e   e e ao .  h   a i  f a ay ig t e wo kn   r cp e o  y r g n o y e

  e e ao ,p we   e ie s u t r   y r - x g n g n r tr On t e b ss o  n lzn   h   r i g p n il  f h d o e -x g n g n r tr o rd v c   t cu e i r a d k yc mp n n s s lc in,w   i e e r h a d t sig o   - 0   e e   n   H  e e   ・   o v r in mo u e p d c d n  e  o o e t eet   o e d d r s ac   n  e t   n VI2 0 s r sa d P S r s DC DC c n e so   d l  r u e   n i i o

b  A r a   c r C mp n   n   a a   a d   op rt n, a d Vio  d ls o  y me c n Vio  o a y a d J p n L mb a C r oai i o n   c r mo ue  fAme c n Vio  o a y ae f al  i r a   c r C mp n   r  i l n y

s lce   st e t n f r t n mo u e o   e ee t l t   o e  u p y d s n T e p w rs p l  e ie h s a b t rp ro ma c   ee td a,h   a s mai   d l  ft   lcr yi p w rs p l   e i . r o o h o c g h   o e   u p y d vc   a     et   ef r n e e wi   malsz t s l i h   e,l h   ih ,hg   e ib l y n  tS s i b e f rwae   l cr lss h d oo y e   e e a o  r d cn   0 l e   i tweg t i h r l i t ,a d i   u t l o   t re e t y i y r -x g n g n r tr p u i g 8  i r g a i   a o   o t

g spe   o . a   rh ur  

Ke   o d  h d o e — x g n g n rt r DC— C c n e so   d l c n t n — u e ts i h n   o rs p l  y w r s y r g n o y e   e e ao ; D   o v rin mo u e; o sa tc r n  w t ig p we  u p y c

便携式 电解 水氢 氧发 生器 , 首饰 熔焊 、 在 玻璃 细 管  封 口、 有机 玻璃 ( 压克 力 ) 焰 抛光 、 色金属 熔焊 及其  火 有 它行 业得 到广泛 的推 广使 用 , 它不 仅具 有体 积小 、 量  质

轻、 使用 安 全 、 捷 的特 点 , 便 而且 电解 水 产 生 的氢 氧气 

燃 烧 产 物 为水 , 环 境 无 任何 污 染 , 对 属绿 色环

保 的设 

备 『。其 电解 电源 的发 展 经历 了 由传 统结 构 的 电源 向  1 ] 恒流 开关 电源 的快速 发展 。早 期使 用 的 电源是 以变压 

器 降压二极 管整 流为 主 。逐步 被 可控硅 恒 流控制 的电  源所 取代 。随着 开关 电源 技术 的成 熟 以及 电子功 率 器  件 的发展 .电解 电源 逐 步 向以 MO S场 效应 管 和 I B   G T

图 1 氢 氧 发 生 器 原 理 图 

F g  S h ma i d a r m  f y r -x g n g n rt r i l c e t   i ga o   d o y e   e e ao   c h o

实现 电源 的小型 化 、 电流恒 流控 制 , 采用 功率 密度更 大 

的 D — C变换 器模 块 。在设 计过 程 中 ,对 美 国 V cr CD i   o 公 司和 日本 L mb a公 司生产 的 VI2 0系列 和 P a d 一0 H系  列 DC D — C变 换 模 块 进 行 试 验 选 型 ,最 后 采 用 美 国 

为 功率器 件 的小型 、 高频 、 高可 靠性 的方 向发展 。  

1 基 本 原 理 

1 1 工 作 原 理  .

V cr 关 电源 公 司 的高性 能 V 一 6 一 U零 电流 开关  i 开 o I2 0 C

变换 模块 。  

13 I2 0D — C变换器 的原理和 引脚 说明  .  V 一 0   C D 1 . 工作 原理  .1 3

便携式 电解 水氢 氧发 生器 主要 由电解槽 、电解 电  源、 控制 电路 、 体 过 滤 净化 器 、 体 调 理 器 、 回火  气 气 防

器 、 箱等 几个 部分 组成 , 图 1 机 如 所示 _。 2  ] 12 电源结构 和关 键器 件选择  -

V cr 一 代 零 电 流开 关 变 换器 基 本 方 块 图如 图  io 第

2 示  所

便 携式 发生 器要 求 电解 电源体 积小 、 量轻 、 质 可靠 

性高. 由于变压 器和 可控 硅 电源均 不能 满 足要求 , 了 为  

收 稿 日期 :0 9 1 — 9 修 回 日期 :0 9 l l  20— 00 ; 20 一l— 2

当 逻 辑 控 制 G t I 悬 空 ( 路 集 电极 )时 , ae n端   开   MO F T开关 管 导通 。 SE 直流 电源 传输 到 由变压 器 T 1的 

作者简介 : 彪 , , 亢 男 工程 师 。E ma :b a g i @1 3 o   — i n knba 6 . m。 l o t

第 2期 

亢 彪 等 : i r 块 在 便 携 式 电解 水 氢 氧 发 生 器 电 源 上 的应 用  Vc 模 o

Vo t u  Ga e t  Ou   £

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一    协

图 2 V c r 一代 零 电流 开关 变换 器 基本 方块 图[   io 第 3 ]  

F g2 i . Vi o  e o c re ts i h n   o v re s b sc b o k d a

r m  ft e 1 t e e ai n 。 c rz r — u r n —w t i g c n e t r  a i  l c   i g a o         n r t   c h sg o  

固有漏 感和 T 次级 的电容 C组 成 的 L 1 C谐振 电路 ,   由

为 4 0W ; 源 效 率  8 % ; 护 电路 为 过 流 、 压 、 0  电 0 保 过  

于 MO F T开关 管 导通 T ,近 似 半 波正 弦 电流 通 过  SE 1

开 关 管 , 而 使 开 关 管 在 零 电 流 状 态 下 导 通 , 且 当  从 并

电流下 降到 零 时 , 开关 管便 会关 断 。 由于 整流 管 D1 只 

高温 保护 。  

2 电源 电路 设 计 

根 据 便 携 式 电解 电源设 计 参 数 的要求 , 择性 能  选

优 良 、可靠 性 高 的 V cr 一 6 一 U D — C变 换 模  i   20 C   C D o VI 块 , 模 块 主要 特 点 是 :零 电流 ” 关 技 术 , 作频 率  该 “ 开 工 2MHz效 率 8 %~ 0 模 块 的基 本参 数 是 : 入 直流    , 0 9 %。 输

允 许 电源 能量 单 向传 输 , 以不 可能 产 生 全 波谐 振 或  所

双 向能 量传 输 。 电容 C后 面 的低 通滤 波器 ( 。c ) 于  己 , 0用

降 低输 出直 流 电压 的纹 波 。采 用 零 电 流开 关 技 术 , 使  得 输人 端 电源 能 量输 入 几 乎无 损 耗 地传 输 到 输 出端 。  

当逻 辑 控 制 G t I 输 人 控 制 信 号 电 压 被 拉 低 (  ae n端   <

06  电流为 6m 时 , 关 管 截止 ,C谐 振 电路 停  .5V,   A) 开 L 止 谐振 , 电源 停止 输 出 。  

1 . i r I 2 o模 块 引脚 说 明  .2 c   一 0 3  V o V

电 压 3 0V, 出 电 压 5 V, 出 电流 4   , 率 为  0  输   输 0A 功

2 0W . 用两 只模 块并 联 输 出 。 电源 的基本 设计 电  0  采 该

路: 由主 电路 、 流控 制 电路 、 助 控 制 电路 3部分 组  恒 辅

成。   21 主 电 路  .

I +N: N,I 直流 电压 输入 脚 。  

G T  A EI N:驱 动模 块 的 G t I a  n脚 。 e 可用 作 逻 辑 控  制 ( 动/ 止 ) 启 停 的输 入端 。   G T   U :驱 动模 块 的 G t O t 输 出 的脉 冲  A EO T ae u 脚   信 号 , 于 同步 驱动 功 率倍 增 模 块 的 G t I 用 a  n脚 , 于  e 便 实 现功率 模块 和 功率倍 增模 块 之 间 的电流 均分 。  

由输 入整 流 电路 、 C D D — C模块 变 换器 电路 、 出 输  

电路组 成 。 电路 图见 图 3 ] 主 t。 4 

主 电路 工 作 过 程 :2    0 H 2 0V 5   z交 流 电 压 经

保 险 

扼 流 圈  、 电感  和 电感 : 波 , 流 电 路 整流 , 滤 整  

直 流 电压 加 到 并联 模 块 变 换器 的输 入 端 , 模块 将 输 入  直 流 电压 隔 离 、 变换 为所 需 电 压后 , 电容 滤 波 后 输  经

出。  

O T ,O T: 流 电压输 出脚 。 U +U 直  

T Ti : 出电压 调整 脚 。用 以 固定 地 调整 或 可  (r m)输 变地 调整模 块 的输 出 电压 。  

主 电 路 D — C直 流 变 换 器 , 用 V 一 6 一 U模  CD 采 I20 C 块 , l为功 率 驱动 模块 ,    2为功 率倍 增 模 块 , 个模  两 块 的并联 实 现功 率倍 增 。为 了保 证 每个 模块 输 出 的电  流平 均 分 配 , 将驱 动 模 块 G t O t 输 出的脉 冲信 号  a  u脚 e

S, S 输 出 电压 检 测脚 。可 使 负 载 电压 维持 在  +:

规 定 的 输 出 电压 ,如 果 过 压 超 过 额 定 输 出 电 压 的  1 0 模块 过压 保 护 电路启 动 , 1 %, 关断 模块 。 不需 要 遥测 

时 , S,S脚 分别 与模 块 上 的一 U , O T脚 相 连 。 一 + O T +U   14 便携 式 电解水 氢 氧发 生器 电 源设计 参 数  . 分 析 便 携 式 发 生 器 负 载 的 基 本 特 性 和 产 气 量 的 

连 接到 功 率 倍增 模 块 的 G t I ,既 可 同步 驱 动功  a  e n脚

率倍 增模 块 的输 出 , 实现 动态 均 流 。  

22 恒 流 控制 电路  -

要 求 , 计 电源参 数 在 电源 输 入 电压 、 入 频 率 、 出  设 输 输

电压 、 出 电流 、 出功 率 、 流 精 度 、 源效 率 、 输 输 稳 电 以及 

保 护 电路 达 到 的要 求 :输入 直 流 电 压 为 2 0 ± 0 ; 2 V 1%  

为实 现 电源 输 出 电流 的控 制 。通 过控 制 Vl功率 

驱动 模块 T i r m脚 的 电压 ,达 到 电源输 出 0 8     0A电流  范 围 内连 续 可调 且 实 现 恒 流控 制 。 1功 率 驱 动模 块    Ti r m脚 的 电压 调整 范 围为 1 5 27   对 应变 换 器 的  . — . V, 2 5 输 出电压 调 整范 围 为额定 电压值 的( 5 %~ 1 %) 通  一 0 10 。

输 入 频率 为 5   z 0Hz输 出直 流 电压 为 35 55V; 0H /   : 6 .~ .    

输 出 电流 为 0 8   稳 流 精 度 耋 1 ; 出 额 定 功 率  ~ OA; % 输

兵 器 材 料 科 学 与 工 程 

第 3 卷  3

呈_   ’

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图 3 主 电路 图 

F g3 i. Ma n cr u tda r m  i   i i ig a c  

图 4 恒 流控 制 电路 图  

F g4 c e t   ig a o   o sa tc re tc nr lcr ut i.  S h mai d a r m  fc n tn — u r n  o t   i i c o c  

过 对 T i 脚 的 电压 调 整控 制 , D — C模 块 变 换 器  r m 使 CD 的输 出电压 改 变 , 现对 负 载 的 电流 控 制 。恒 流控 制  实

电路 见 图 4  。

双运 放 集 成 电 路 L 5 M3 8用 来 完 成 电 流取 样 信 号  的放 大 、 给定 电压进 行 比较放 大后 , 出控 制信 号 电  与 输 压 . 到 功率 驱 动模 块 T i 加 r m脚 进 行 控 制 , 现 负载 电  实 流恒 流控制 。 流控制 电路 的工作 过程 是 : 恒 调整 电位器 

W1时 , 出电流 会 改 变 , 输 当调 整 电位器 W1到 某设 定  电流 时 , 即给定 电压 不在 变 化 , 出 电流 也保 持 不 变 。 输   当负 载 电流突 然变 大或 变小 时 ,取 样 电阻输 出的模 拟 

辅 助 电源 

图 5 辅 助 控 制 电 路 图 

F g5 i. Au i a y c nr lcr u t i g a xl r  o t   i i d a m  i o c   r

取样 电压 同时 也会发 生 变大或 变小 的变 化 ,变化 的信 

换器。  

号输 人 至运算 放大器 同相放大 脚③ ,经 过运 算放 大 器  同相 放 大后 由脚①输 出 ,加在 比较 放 大器 反 向输 人 脚 

压力 控 制 电路 :利用 模 块逻 辑 控 制 G t I 功  a  n端 e

能 , 现 压 力 控 制 。 P 、7接 压 力 继 电 器 常 开 触 点 , 实 6P 根 

⑥. 由于输入同相放大脚⑤ 的给定电压恒定 , 比较放大 

器输 出脚(  电压 会 发 生相 反 的变 小 或变 大 的变化 , 变  化 的 电压加 在功 率驱 动模 块 调整 端 T i r m脚 , 出 电压  输

据设 计要求 设定 好便 工作压 力 ,当气 体压力 达到设 定  压力 时 , 力继 电器 触点开 始启 动 , 通光偶 二极管 电  压 接 源。 光偶 开关 导通 , 模 块逻 辑控 制 ( 动/ V1 启 停止 ) 的输 

跟 随发 生改变 , 既输 出电流发 生相 应 的变化 , 使输 出电 

流保 持 恒定不 变 。 过恒 流控 制 电路 的控 制 , 通 实现 了负 

载 电流 0 8   ~ 0A电流 范 围内 的稳 流 。   23 辅助控 制 电路  .

入端 G t I 电压 被

拉低 < .   时 ,模块 关 断 , ae n脚   O6 V 5 停  止 产气 。 当氢 氧混合 气体压 力下 降到设 定工作 压力 时 ,  

压力 继 电器开 始启 动 . 光偶 开关 断开 , 模块 G t    V1 a I en 脚悬 空 ( 开路集 电极 ) , 块导 通 , 始产气 工作 。 时 模 开   负载 过热 超温保 护 : 利用模 块逻辑 控制 G t  a I e n端  功能. 实现 电解 装置 过热超 温保 护 。 当电解装 置工作 温  度 高于 8 O℃时 , 温度 开关开 始启 动 , 电源停止 工作 , 保  护 电解装 置温度 不宜 过高 而影 响设备 正常工 作 ,温度 

辅 助控制 电路 由辅 助 电源 电路 、压力 控制 和保 护  电路 3部分组 成 , 辅助控 制 电路见 图 5  。 辅 助 电源 电路 : 为恒 流控 制 电路提供 的辅 助 电源 。   辅 助 电源选用 2 0 5V 输 出功率 为 1w 的 A — C变  2 ~    CD

第 2期 

亢 彪 等 : io 模 块 在 便 携 式 电解 水 氢氧 发 生 器 电源 上 的 应 用  V cr

开关 为常开 触点并 联 至压力 开关 控制 支路 。  

较 小 时 , 过对 上述 元 件调 整 , 到额 定 电流 8   反  通 达 0A,

模 块保 护 电路 : 换器 模 块 内部具 有 过 压 、 流 、 变 过  

高温 报警保 护 。当负载输 出电压 达到额 定 电压 1 0   1%- 15 3 %时 . 压 保 护 电路 开 始 启 动 ; 换 器 模 块 具有 直  过 变

复进 行几 次 空载 和满 载时恒 流 电路调 整 即可达 到设 计 

要求 。  

32 电 源 测 试  .

线 限流 特性 。 换 器模 块输 出 电流达 到 额定 电流 5   变 %一 2 %时 , 5 直线 限流 保护 电路 开始 启 动 ; 变换 器模 块 过 热  基板 温度超 过 8 5℃时 , 过热保 护 电路开 始启 动  。 ]  

电源整 机测试 , 整 电源输 入 电压 , 调 在输人 电源变 

化 时 , 试结 果 见表 1 测 。在 氢 氧发 生器 负 载变 化 时 , 测  试结 果达 到设 计参 数要 求 , 见表 2  。

33 电 源 在 8   . 0L电 解 水 氢 氧 发 生 器 上 的 应 用 

3 电源调 整 和参 数 测试 

3 1 恒 流 控 制 电 路 调 整  .

表 2同 样 可 以看 出 , 用 4 0W 开 关 电源 , 源  采 0  电 输 出电流 受 电解 槽 负载 的影 响 ,产气 量 随 电解 液 温度 

根据 V 1模 块 输 出 电压 凋 整 端 Ti 脚 的 电 压 范  r m 围 ,调 整 R8Rl 、 4 R5和 W1电流调整 电位 器 的 阻  、 0R 、

变化 而变 化 。电源 刚开 始工作 时 ,电解槽 电解 液 温度 

低 , 气 量 不 能 达 到 额定 值 ( 电解 槽 产 气 量 为 8     产 该 0

L 时 , 算需 要 电 解 电 流为 6 . A) 随着 电解 液 温度 的  计 38   ,

表 1 输 入 电 源 电压 改变 时 测 试 结 果 

Ta e 1 Te tr s t  t n ts ppyv t g   ha gi   bl   s e ul wi ipu  u l  ol e c n ng s h a

值, 选取 合适 的放 大倍 数 , 可满 足设 计要 求  。 ]  

电源空 载 的调整 , 过 调整 R 、 通 4 R5和 W1电位 器 

的阻值 , 电源输 出电压 尽 可能 的取 高 电压 且小 于额  使

定 电压 的 l0 。 果 高 于 额 定 电 压 的 10 l% 如 1 %时 , 块  模 会启 动过 压保 护 。   电源 带 载 的 调 整 ,通 过 调 整 R8Rl 、 4 R 、 0 R 、 5和  W1电位器 的 阻值 ,在 电解 装 置 冷态 时 负载 阻抗 较 大 

的情 况下 ,调 整  l电位 器使 电源输 出 电压尽 可 能 的 

取 高 , 电解装 置 热态 时 温度 接 近超 温 状 态 负载 阻 抗  在

表 2 氢 氧发 生 器 负载 变 化 时 测 试 结 果 

Tabe 2 l   Tes e ul   t   d o  dr g — x g   en r t rc n ng trs t wi l   fhy o en o y en g e a o  ha gi   s h oa

升高. 产气 量逐 渐达 到额定 值并 超过 额定 值 。 户 不能  用

根据 工作需 要调 整产 气量 的大 小 , 同时 , 由于 电解 电流 

不 能控制 , 电解槽 通 过大 电解 电流对 其 寿命造 成影 响 。  

4 结  论 

1 选 用 V cr 块设 计 的 4 0W 恒 流开 关 电源 , ) i 模 o 0    满足 便 携式 电解 水 氢 氧发 生 器 的应 用要 求 , 有 电路  具

导致该 产 品的控 制 品质 以及产气 量 的稳定 性降 低 。而 

采用 4 0W 恒流 开关 电 源时 , 源输 出电流 不受 电解  0  电 槽负 载 的影 响 .电解槽 电解 液 温度变 化对 设定 产气 量  没有影 响 ,用户 可根据 使用 要求 随时 调整产 生 量 的大 

设 计简 洁 , 整机 调整 , 维修 简单 、 方便 。  

2 )选 用 V cr 块 设计 的 4 0W 恒 流 电源 , 围  i 模 o 0  外

小, 而且 产 生量保 持恒 定不 变 , 电源输 出 电流仅 为额定 

元 器件 少 、 积小 , 体 质量 轻 。若 使发 生器 机箱 外壳作 为  电源散 热 器 一部 分 , 电源模 块基 板 直 接贴 在机 箱 内 将   壁散 热 , 可进 一步 降低 电源 体积 、 质量 。  

输 出电流 的 8 % , 高 了 电源 可 靠性 。如果 电源 在额  0 提

定 电流输 出工作 时 ,可适合 于产气 量 为 1 0L的 电解  0 

水 氢氧发 生器 上应 用 ( 电解槽 产气 量 为

1 0L时 , 该 0  计 

算 需 电解 电流为 7 . A) 该 电解 电源 比非恒 流 开关 电  98 。  

5 参 考 文献 

[ ]毛 宗 强 . 能 一 1世 纪 绿 色 能 源 [ . 京 : 学 工 业 出 版  1 氢 2 M] 北 化

社 ,0 5 4 — 8 20 :1 4 .  

源产气及 时 、 定 。而且 , 现 了产 气量 的大 小可 以根  稳 实

据 使用需 要来 调整 , 操作更 加 方便 。 同时 , 电源体 积减  少、 质量减 轻 , 提高 了产 品的 可靠性 和 品质 。  

[ ] B 8 9 - 19 . 电 解 氢 氧 发 生 器 [ ] 北 京 : 械 工 业 部  2 J   75 9 8 水 S. 机

机 械标 准 化 研 究 所 ,9 8 19 .  

第3 3卷  第 2期 

2 0生  01

兵 器 材 料 科 学 与 工 程 

0RDNANCE  ATERI   M AL SCI ENCE  AND  ENGI NEERI NG 

Vo .3 No.  13   2 M a . 201 r, 0 

3月 

碳/ 复合材料基体抗氧化改性研究进展  碳

弭群 , 曹丽 云 , 剑锋 , 黄 王妮 娜 

( 陕西 科 技 大 学 材料 科 学 与 工 程学 院 , 西 西 安 7 0 2 ) 陕 1 0 1  摘  要 表 面 涂层 技 术 和 基 体 改 性是 对 碳 , 复合 材 料 进 行 氧化 防护 的主 要 措施 。 近 年来 碳 , 复合 材 料 基 体 抗 氧化 改 性  碳 对 碳

传 统 技 术 方 法 进 行 全 面 总结 , 主要 有 碳 纤 维 改 性 、 相 浸渍 法 、 加 剂 法 、 化 杂 质 的直 接 脱 除 或 失 活 、 体 置 换 法 。介 绍  液 添 催 基 碳 / 复合 材 料 基 体 抗 氧 化 改 性 新 工 艺 , 出并 设 计 3种 碳 , 复 合 材 料 基 体抗 氧化 改性 最 新 工 艺 。并 对 碳/ 复合 材 料 基  碳 提 碳 碳 体 改 性 研 究 的 发 展趋 势进 行 了展 望 。  

关 键 词 碳, 复 合 材 料 ; 氧 化 : 体 改 性  碳 抗 基

中 图分 类 号 T 3   B3 2 文献标识码 A   文 章编 号 1 0 — 4 X( 01 0 — 0 8 0   0 4 2 4 2 0)2 0 9 — 5

Re e rh p o r s n mar  xd t n r s tn emo i c t n o ab nc r o   o o i s s ac   r ge si  ti o ia o - i a c   df ai  fc r o /ab nc mp st   x i e s i o e

MI u , A   i n H A G J ne g WA G N n    n C O Ly , U N  i fn , N   ia Q u a

(c o l fMae asS in ea d E gn e n , h n iUnv ri  fS in ea dT c n lg ,   n7 0 2 , hn ) S h o    tr

l ce c  n   n ie r g S a x  iest o ce c  n   e h oo y Xia   1 0 1 C ia  o i   i y A 曲哺c Ma y iv s g t n  a e s o n ta  ufc   o t g tc n lg   n  mar   df ain fr c ro /ab n( /   b t n  n et ai s h v  h w   h ts ra e c ai  e h oo y a d i o n tx mo ic t   o  ab nc ro C C) i i o

c mp s e   e t e p n i a  t o s u e   r a t o i ai n r tc in n t i  a e , c re t r s a c   n t e t d t n l o o i s a   h   r c p l meh d   s d f   n i xd t  p oe t .I   h s p p r u r n  e e h o     r i o a  t r i o — o o r h a i me h d   f t x a t o i a in mo i c t n frC/   o o i s i s mma id,i cu i g c r o   b rmo i c t n,iu d p a e t o so   r   i x d t   df a i     C c mp st  s u ma i n — o i o o e   r e n ldn  ab nf e  df ai l i—h s  i i o q i r g a in, d i v s t e r mo a  ri a t ai n o   e c tl t  mp r is a d mar   i lc me t to . w t c n lge   mp e n t o a d t e ,   e v l  n c i t   f h   aa yi i u t   n   t x d s a e n   h d Ne  e h o o is i h o v o t c i e i p me o   t x mo i c t   r  nr u e   n  h e   o e  r e i sa e d s e      mp o e n    h   xd t  e i n e o   frmar   d f ain a e i t d c d a d tr e n v l t tg e   r  e in d f rt e i r v me t ft e o i ai n r ssa c   f i i o o sa g o h o o t

C/ c mpo ie . C  o sts And t e d r cin  fm arx mo fc to   rC/ c mpo ie  sp o os d.  h   ie t o o   t   di ai n f   C  o i i o st si  r p e  

K ywo d  C C c mp st s a t o ia in; t x mo i c t n e   r s /   o o i ;

n i xd t e — o ma r   d f ai   i i o

碳, 复合 材 料具有 密 度小 、 强 度 、 碳 高 高模 量 、 高热  导 率 、 膨胀 系数 和耐热 冲击 等优 点 . 低 而且这 些性 能可  以在 20 0℃以上 的高温 下保 持 .使 其成 为 高温 结构   o

材 料 的首选 材 料 之一 , 被广 泛 应用 于航 天 、 空领 域 。 航   然 而 , 的这些 优异 性 能只 能在惰 性 环境 中保 持 。碳/ 它  

到航天 、 空领域 以来 , 航 在这方 面 的研究 就有 很多 。作 

者将 近年 来 国 内外 学 者 在该 方 面 的研 究 进 展 进 行 综  述。 同时提 出和设计 了两 种碳/ 复合 材料 基体 抗氧 化  碳 改性最 新 工艺 , 在最后 对碳/ 复合 材料 基体 抗氧 化  并 碳

改性研 究 的发展趋 势进 行 了展 望 。  

碳 复合 材 料 在 4 0c 的 有 氧环 境 中就 开 始发 生 氧 化 , 0  二 I  

氧 化质量 损失 导致 材料 强度 降低 ,从 而限制 了其 作 为 

1 基 体 改性技 术 概 述 

基 于对 碳/ 复合 材料 氧化 机 理和 规律 的认 识 ,   碳 国 内外学 者 的大量 研 究表 明 。 碳 复合 材料 的抗 氧化 技  碳/ 术 总体 上可 以分 为基体 改性 和表 面涂层技 术 。基体 改 

性 区别 于表 面涂 层技术 , 是一 种 内部保护 的方 法 , 是  它

高 温结构 材料 的使 用 [ 1  。表面 涂层技 术是 目前研 究 的 

比较多 的方法 , 并取 得 了长足 进展 , 制备 出的多层 梯度 

涂 层可 以在 16 0o 下长 时 间服役 l。但 由于碳/  0  C 3 ] 碳复  合 材料 的热膨 胀系 数很 小 ,与涂层 之 间不可 避免 的热  膨 胀 系数差 异产生 的裂 纹为 氧 的扩散 提供通 道 ,使得  涂 层在低 温段 无法 实现 对材 料 的有 效保 护 。而 基体 改  性 技 术 为碳 / 复合 材料 基 体 本 身 在低 温 段 的 抗 氧 化  碳

提 供 了一条 有效途 径 。自碳/ 复合 材料 被发现 并应用  碳

收 稿 日期 :0 9 1— 9: 回 日期 :0 0 O — 5 20—0 0 修 2 1一 1 0 

在碳 源前 躯体 中引入 阻氧成 分 。 使碳/ 碳复 合 材料本 身 

具有抗 氧化 能力 。 氧成分 的选 择要满 足 以下 要求 M: 阻 ]  

1 与基 体碳 有 良好 的化 学相 容性 ; ) 备较低 的氧 气 、 ) 2具   湿气 渗透 能力 ; ) 3 不能对 氧化 反应 有催 化作 用 ; ) 4 不能 

基 金 项 目 : 家 自然 科 学 基 金 (0 7 0 3 ; 育 部 博 士 点 基 金 (0 7 7 8 0 )教 育 部 “ 世纪 优 秀人 才 支 持 计 划 ” 金 ( C - 6 09 ) 国 5 7 2 6 )教 20000 1; 新 基 NB T

0— 8 3 ;  

陕 西 省 自然 科 学 基 金 (J8 Z 0 )陕 西 科 技大 学 研 究 生 创 新 基 金 资助  s0 一 T 5 ; 作 者 简介 : 弭群 , , 士 研 究 生 ; 要研 究 方 向 为 CC复 合 材 料 基体 改 性 。E ma :l 0 @1 3 o   女 硕 主 / — i cy 8 6 . n。 l 4 c

[ ] i rV — 0 / IJ0产 品 应 用 手 册 [ BO ] h p / w   3 Vc   120v -0 o D / L . t :w w. t /

v c r— h n e m /e h ia l r r / e h ia d c me t t n   i o —c i a.o t c n e l i a y t c n c b l o u n ai / o

_ _

人 民邮 电 出版 社 ,0 34 0 4 5 2 0 :0 — 0 .   【 ]S/  15 - 19 . 解 制 氢 氧 设 备 完 好 要 求 和 检 查 评 定  5 J 34 6 9 4 电 T 方法 []北京 : S. 电子 工 业 部 ,94 19 .   [ ]倪 萌 ,en   K H,u a yK. 6 L u gM    S m t   电解 水 制 氢 技 术 进 展 [] h J.  

能 源环 境 保 护 , 0 4 5 :- . 2 0 ( )5 9  

d sg c ne ma u l a d g i e / g n a p i ai n e in e td n as n ud s t e _ p l t s s c o

_ _ _ _ _

m an —  

u l, 0 7  a/ 2 0 .

[ ] 志 敏 , 纪 海 . 关 电 源 实 用 技 术设 计 与 应 用 [ . 京 : 4 周 周 开 M]北  

范文六:Vicor模块在便携式电解水氢氧发生器电源上的应用

第33卷2010生

第2期3月

兵器材料科学与工程

0RDNANCEMATERIALSCIENCEANDENGINEERING

V01.33

No.2

Mar.,2010

Vicor模块在便携式电解水氢氧发生器电源上的应用

亢彪,王志忠,常学斌

(中国兵器科学研究院宁波分院,浙江宁波315103)

要简述一款便携式电解水氢氧发生器400W高可靠性恒流电解电源。在分析氢氧发生器的工作原理、电源结构和

关键器件选型的基础上.经过对美国Vicor公司和日本Lambda公司生产的VI一200系列和PH系列DC—DC变换模块进行研究与试验,选择采用美国Vicor模块作为电解电源设计的变换模块。设计电源具有体积小、质量轻、可靠性高,适用于产

气量为80ldh的电解水氢氧发生器。

关键词氢氧发生器;DC—DC变换模块;恒流开关电源中图分类号TK91

文献标识码A

文章编号1004—244X(2010)02-0094—04

ApplicationofVicormodulesinpowersupplyofportable

hydrogen-oxygengeneratorby

electrolyzingwater

KANGBiao,WANGZhizhong,CHANGXuebin

(NingboBranchofChinaAcademyofOrdnanceScience,Ningho315103,China)

AhmaetThispaperintroduces

designof400

Whigh-reliability

constantcurrent

powersupplyforportablewaterelectrolysis

hydro-oxygengenerator.Onthebasisofanalyzingtheworkingprincipleofhydrogen-oxygenandkeycomponentsselection,wedidresearchandtestingbyAmericanselected

VieorCompanyand

on

generator,power

devicestructure

VI・200seriesandPHSeriesDC—DCconversionmoduleproduced

are

JapanLambdaCorporation,andVieormodulesofAmericanVieorCompany

finally

asthetransformationmoduleoftheelectrolyticpowersupplydesign.Thepowersupplydevicehas

betterperformance

withsmallsize,lightweight,highreliability,and

it’Ssuitableforwater

electrolysishydro—oxygengeneratorproducing80liter

gasperhour.Key

w利s

hydrogen-oxygengenerator;DC-DCconversionmodule;constant-currentswitchingpowersupply

便携式电解水氢氧发生器,在首饰熔焊、玻璃细管封口、有机玻璃(压克力)火焰抛光、有色金属熔焊及其它行业得到广泛的推广使用,它不仅具有体积小、质量轻、使用安全、便捷的特点。而且电解水产生的氢氧气燃烧产物为水.对环境无任何污染.属绿色环保的设备【1】。其电解电源的发展经历了由传统结构的电源向恒流开关电源的快速发展。早期使用的电源是以变压器降压二极管整流为主.逐步被可控硅恒流控制的电源所取代。随着开关电源技术的成熟以及电子功率器件的发展。电解电源逐步向以MOS场效应管和IGBT为功率器件的小型、高频、高可靠性的方向发展。

Figl

谰|;|『器

电解摩\l钏二:-4|!

图l氢氧发生器原理图

压毫墨霜嫦控制嚣少火气

嚣笺帚囊屿一

少熄

Schematic

diagramofhydro—oxygengenerator

实现电源的小型化、电流恒流控制,采用功率密度更大的DC—DC变换器模块。在设计过程中,对美国Vicor公司和日本Lambda公司生产的VI一200系列和PH系列DC—DC变换模块进行试验选型。最后采用美国Vicor开关电源公司的高性能VI一260一CU零电流开关变换模块。

1.3VI一200DC—DC变换器的原理和引脚说明

1基本原理

1.1工作原理

便携式电解水氢氧发生器主要由电解槽、电解电源、控制电路、气体过滤净化器、气体调理器、防回火器、机箱等几个部分组成,如图l所示【2J。1.2电源结构和关键器件选择

便携式发生器要求电解电源体积小、质量轻、可靠性高.由于变压器和可控硅电源均不能满足要求,为了

收稿日期:2009—10-09:修回日期:2009—11-12

作者简介:亢彪,男,工程师。E-mail:nbkangbiao@163.corn。

1.3.1工作原理

Vicor第一代零电流开关变换器基本方块图如图2所示。

当逻辑控制GateIn端悬空(开路集电极)时,MOSFET开关管导通.直流电源传输到由变压器Tl的

第2期

亢彪等:Vicor模块在便携式电解水氢氧发生器电源上的应用

Fig.2

r]r]r]

/‰”捌洲抽

为400W;电源效率耋80%;保护电路为过流、过压、高温保护。

图2Vicor第一代零电流开关变换器基本方块图【3】

Vicorzero—current—switchingconvertersbasicblockdiagramofthe1stgeneration‘31

固有漏感和T1次级的电容C组成的LC谐振电路。由于MOSFET开关管导通Tl。近似半波正弦电流通过开关管.从而使开关管在零电流状态下导通,并且当电流下降到零时。开关管便会关断。由于整流管D1只允许电源能量单向传输,所以不可能产生全波谐振或双向能量传输。电容C后面的低通滤波器(L。。Co)用于降低输出直流电压的纹波。采用零电流开关技术,使得输入端电源能量输入几乎无损耗地传输到输出端。当逻辑控制GateIn端输入控制信号电压被拉低(<

0.65

2电源电路设计

根据便携式电解电源设计参数的要求,选择性能优良、可靠性高的Vicor

VI一260一CU

DC—DC变换模

块。该模块主要特点是:“零电流”开关技术,工作频率

MHz,效率80%~90%。模块的基本参数是:输入直流W.采用两只模块并联输出。该电源的基本设计电

电压300V,输出电压5V,输出电流40A,功率为

200

V,电流为6mA)时,开关管截止,LC谐振电路停

VI一200模块引脚说明

IN:驱动模块的GateIn脚。可用作逻辑控

止谐振,电源停止输出。

1.3.2Vicor

路:由主电路、恒流控制电路、辅助控制电路3部分组成。

2.1主电路

由输入整流电路、DC—DC模块变换器电路、输出电路组成,主电路图见图3【4】。

主电路工作过程:220

V50

一IN,+IN:直流电压输入脚。

GATE

制(启动/停止)的输入端。

GATEOUT:驱动模块的GateOut脚输出的脉冲

Hz交流电压经保险

信号。用于同步驱动功率倍增模块的GateIn脚,便于实现功率模块和功率倍增模块之间的电流均分。

一OUT。+OUT:直流电压输出脚。

T(Trim):输出电压调整脚。用以固定地调整或可变地调整模块的输出电压。

一S,+S:输出电压检测脚。可使负载电压维持在规定的输出电压.如果过压超过额定输出电压的110%,模块过压保护电路启动,关断模块。不需要遥测时,一S,+S脚分别与模块上的一OUT,+OUT脚相连。1.4便携式电解水氢氧发生器电源设计参数

分析便携式发生器负载的基本特性和产气量的要求。设计电源参数在电源输入电压、输入频率、输出电压、输出电流、输出功率、稳流精度、电源效率、以及保护电路达到的要求:输入直流电压为220V±10%;输入频率为50

Hz/60

一、扼流圈兀、电感L。和电感L:滤波,整流电路整流,直流电压加到并联模块变换器的输入端,模块将输入直流电压隔离、变换为所需电压后,经电容滤波后输出。

主电路DC—DC直流变换器,采用yl一260一CU模块,yl为功率驱动模块,y2为功率倍增模块,两个模块的并联实现功率倍增。为了保证每个模块输出的电流平均分配,将驱动模块GateOut脚输出的脉冲信号连接到功率倍增模块的GateIn脚。既可同步驱动功率倍增模块的输出,实现动态均流。2.2恒流控制电路

为实现电源输出电流的控制,通过控制V1功率驱动模块Trim脚的电压。达到电源输出0—80A电流范围内连续可调且实现恒流控制。y1功率驱动模块Trim脚的电压调整范围为1.25—2.75V.对应变换器的输出电压调整范围为额定电压值的(-50%一110%)。通

Hz;输出直流电压为3.5~5.5

V;

输出电流为0—80A;稳流精度耋1%;输出额定功率

兵器材料科学与T程

第33卷

图3主电路图

Fig.3

Maincircuitdiagram

图4恒流控制电路图

Fig.4

Schematicdiagramof

constant-current

controlcircuit

过对Trim脚的电压调整控制,使DC—DC模块变换器的输出电压改变。实现对负载的电流控制。恒流控制电路见图4。

双运放集成电路LM358用来完成电流取样信号的放大、与给定电压进行比较放大后,输出控制信号电压,加到功率驱动模块Trim脚进行控制,实现负载电流恒流控制。恒流控制电路的工作过程是:调整电位器W1时,输出电流会改变,当调整电位器W1到某设定电流时,即给定电压不在变化,输出电流也保持不变。当负载电流突然变大或变小时.取样电阻输出的模拟取样电压同时也会发生变大或变小的变化,变化的信

换器。

压力控制电路:利用模块逻辑控制GateIn端功能.实现压力控制。P6、fy7接压力继电器常开触点,根据设计要求设定好便工作压力.当气体压力达到设定压力时,压力继电器触点开始启动,接通光偶二极管电源,光偶开关导通,V1模块逻辑控制(启动/停止)的输入端GateIn脚电压被拉低<0.65V时,模块关断,停止产气。当氢氧混合气体压力下降到设定工作压力时,压力继电器开始启动。光偶开关断开,V1模块Gate脚悬空(开路集电极)时,模块导通,开始产气工作。

负载过热超温保护:利用模块逻辑控制GateIn端功能,实现电解装置过热超温保护。当电解装置工作温度高于80℃时.温度开关开始启动.电源停止工作,保护电解装置温度不宜过高而影响设备正常工作,温度

In

Fig.5

辅助电源

图5辅助控制电路图

Auxiliarycontrolcircuitdiagram

号输入至运算放大器同相放大脚③,经过运算放大器同相放大后由脚①输出,加在比较放大器反向输入脚⑥,由于输入同相放大脚⑤的给定电压恒定,比较放大器输出脚⑦电压会发生相反的变小或变大的变化.变

化的电压加在功率驱动模块调整端Trim脚,输出电压跟随发生改变,既输出电流发生相应的变化。使输出电流保持恒定不变。通过恒流控制电路的控制.实现了负

载电流0~80A电流范围内的稳流。

2.3辅助控制电路

辅助控制电路由辅助电源电路、压力控制和保护电路3部分组成,辅助控制电路见图5。

辅助电源电路:为恒流控制电路提供的辅助电源。辅助电源选用220—5V输出功率为1W的AC—DC变

第2期亢彪等:Vicor模块在便携式电解水氢氧发生器电源上的应用

开关为常开触点并联至压力开关控制支路。

模块保护电路:变换器模块内部具有过压、过流、高温报警保护。当负载输出电压达到额定电压110%一135%时。过压保护电路开始启动;变换器模块具有直线限流特性。变换器模块输出电流达到额定电流5%一25%时.直线限流保护电路开始启动:变换器模块过热基板温度超过85℃时。过热保护电路开始启动[5】。

较小时,通过对上述元件调整,达到额定电流80A,反复进行几次空载和满载时恒流电路调整即可达到设计要求。

3。2电源测试

电源整机测试,调整电源输入电压,在输入电源变化时,测试结果见表l。在氢氧发生器负载变化时,测试结果达到设计参数要求,见表2。

3.3电源在80L电解水氢氧发生器上的应用

表2同样可以看出,采用400W开关电源,电源输出电流受电解槽负载的影响.产气量随电解液温度变化而变化。电源刚开始工作时,电解槽电解液温度低,产气量不能达到额定值(该电解槽产气量为80

3电源调整和参数测试

3.1恒流控制电路调整

根据V1模块输出电压调整端Trim脚的电压范围,调整R8、R10、R4、R5和W1电流调整电位器的阻值。选取合适的放大倍数,可满足设计要求【6】。

电源空载的调整。通过调整R4、R5和彬l电位器的阻值.使电源输出电压尽可能的取高电压且小于额定电压的110%。如果高于额定电压的110%时,模块会启动过压保护。

电源带载的调整。通过调整R8、R10、R4、R5和W1电位器的阻值,在电解装置冷态时负载阻抗较大的情况下。调整W1电位器使电源输出电压尽可能的取高.在电解装置热态时温度接近超温状态负载阻抗

时,计算需要电解电流为63.8A),随着电解液温度的

襄1输入电源电压改变时测试结果

Table1

Testresultswithinputsupplyvoltagechanging

表2氢氧发生器负载变化时测试结果

Table2Testresultswithloadofhydrogen—oxygengeneratorchanging

升高。产气量逐渐达到额定值并超过额定值,用户不能根据工作需要调整产气量的大小,同时。由于电解电流不能控制。电解槽通过大电解电流对其寿命造成影响,导致该产品的控制品质以及产气量的稳定性降低。而采用400W恒流开关电源时.电源输出电流不受电解槽负载的影响。电解槽电解液温度变化对设定产气量没有影响,用户可根据使用要求随时调整产生量的大小。而且产生量保持恒定不变,电源输出电流仅为额定输出电流的80%,提高了电源可靠性。如果电源在额定电流输出工作时,可适合于产气量为100L的电解水氢氧发生器上应用(该电解槽产气量为100L时,计算需电解电流为79.8A)。该电解电源比非恒流开关电源产气及时、稳定。而且,实现了产气量的大小可以根据使用需要来调整,操作更加方便。同时,电源体积减少、质量减轻,提高了产品的可靠性和品质。

4结论

1)选用Vicor模块设计的400W恒流开关电源,满足便携式电解水氢氧发生器的应用要求,具有电路设计简洁,整机调整,维修简单、方便。

2)选用Vicor模块设计的400W恒流电源,外围元器件少、体积小,质量轻。若使发生器机箱外壳作为电源散热器一部分,将电源模块基板直接贴在机箱内壁散热.可进一步降低电源体积、质量。

5参考文献

[1]毛宗强.氢能一2l世纪绿色能源[M].北京:化学工业出版

社,2005:41—48.

[2]JB8795--1998.水电解氢氧发生器[S].北京:机械工业部

机械标准化研究所,1998.

第33卷2010年

第2期3月

兵器材料科学与工程

0RDNANCEMATERIALSCIENCEANDENGINEERING

V01.33No.2

Mar..2010

碳/碳复合材料基体抗氧化改性研究进展

弭群,曹丽云,黄剑锋,王妮娜

(陕西科技大学材料科学与工程学院,陕西西安710021)

要表面涂层技术和基体改性是对碳/碳复合材料进行氧化防护的主要措施。对近年来碳,碳复合材料基体抗氧化改性

传统技术方法进行全面总结.主要有碳纤维改性、液相浸渍法、添加剂法、催化杂质的直接脱除或失活、基体置换法。介绍碳,碳复合材料基体抗氧化改性新工艺,提出并设计3种碳/碳复合材料基体抗氧化改性最新工艺。并对碳/碳复合材料基体改性研究的发展趋势进行了展望。

关键词碳,碳复合材料;抗氧化;基体改性中图分类号TB332

文献标识码A

文章编号1004—244X(2010)02-0098-05

Researchprogressinmatrixoxidation-resistancemodificationofcarbon/carboncomposites

MI

Qun,CAOLiyun,HUANGJianfeng,WANGNina

(SchoolofMaterialsScienceandEngineering,ShanxiUniversityofScienceandTechnology,Xi’an710021,China)

^bs嘲Many

composites

investigationshave

shownthat

surfacecoatingtechnology

andmatrix

modificationfor

carbon/carbon(C/C)

on

aretheprincipalmethodsusedforanti—oxidationprotection.Inthispaper,currentresearch

thetraditional

methodsofmatrixanti—oxidationmodificationforC/Cimpregnation,additives,theremovalformatrixmodification

are

or

compositesissummaried,includingcarbonfibermodification,liquid-phase

technologies

inactivationofthecatalyticimpuritiesandmatrixdisplacementmethod.New

are

introducedandthreenovelstrategiesdesignedfortheimprovementoftheoxidationresistanceof

C/Ccomposites.AndthedirectionofmatrixmodificationforC/CcompositesisKeyWoId8

C/C

proposed.

composites;anti-oxidation;matrix

modification

碳/碳复合材料具有密度小、高强度、高模量、高热导率、低膨胀系数和耐热冲击等优点,而且这些性能可以在2000℃以上的高温下保持.使其成为高温结构材料的首选材料之一,被广泛应用于航天、航空领域。然而,它的这些优异性能只能在惰性环境中保持。碳/碳复合材料在400oC的有氧环境中就开始发生氧化.氧化质量损失导致材料强度降低,从而限制了其作为高温结构材料的使用【l引。表面涂层技术是目前研究的比较多的方法。并取得了长足进展,制备出的多层梯度涂层可以在1

600

到航天、航空领域以来,在这方面的研究就有很多。作者将近年来国内外学者在该方面的研究进展进行综述。同时提出和设计了两种碳/碳复合材料基体抗氧化改性最新T艺.并在最后对碳,碳复合材料基体抗氧化改性研究的发展趋势进行了展望。

1基体改性技术概述

基于对碳/碳复合材料氧化机理和规律的认识,国内外学者的大量研究表明。碳/碳复合材料的抗氧化技术总体上可以分为基体改性和表面涂层技术。基体改性区别于表面涂层技术.是一种内部保护的方法.它是在碳源前躯体中引入阻氧成分,使碳,碳复合材料本身具有抗氧化能力。阻氧成分的选择要满足以下要求…:1)与基体碳有良好的化学相容性;2)具备较低的氧气、湿气渗透能力;3)不能对氧化反应有催化作用;4)不能

oC下长时间服役【3】。但由于碳/碳复

合材料的热膨胀系数很小.与涂层之间不可避免的热膨胀系数差异产生的裂纹为氧的扩散提供通道。使得涂层在低温段无法实现对材料的有效保护。而基体改性技术为碳/碳复合材料基体本身在低温段的抗氧化提供了一条有效途径。自碳/碳复合材料被发现并应用

收稿日期:2009—10-09;修回日期:2010-01-05

基金项目:国家自然科学基金(50772063);教育部博士点基金(20070708001);教育部“新世纪优秀人才支持计划”基金(NBCT-06-0893);

陕西省自然科学基金(SJ08一ZT05);陕西科技大学研究乍创新基金资助

作者简介:弭群,女,硕士研究生;主要研究方向为C/C复合材料基体改性。E—mail:cly408@163.corn。

[3]VicorVI一200/Vi—J00产品应用手册[DB/OL].http://www.

vicar—china.corn/technical_library/technical_doeumentation/

人民邮电出版社,2003:400-405.

[5]sJ厂I’31456--1994.电解制氢氧设备完好要求和检查评定

方法[S].北京:电子工业部,1994.[6]倪萌,Leung

MKH,Sumathy

design_centedmanuals_and_guidedst__gen_applications_man—

ual/,2007.

K.电解水制氢技术进展[J].

[4]周志敏,周纪海.开关电源实用技术设计与应用[M].北京:能源环境保护,2004(5):5-9.

Vicor模块在便携式电解水氢氧发生器电源上的应用

作者:作者单位:刊名:英文刊名:年,卷(期):

亢彪, 王志忠, 常学斌, KANG Biao, WANG Zhizhong, CHANG Xuebin中国兵器科学研究院,宁波分院,浙江,宁波,315103兵器材料科学与工程

ORDNANCE MATERIAL SCIENCE AND ENGINEERING2010,32(2)

参考文献(6条)

1.倪萌;Leung M K H;Sumathy K 电解水制氢技术进展[期刊论文]-能源环境保护 2004(05)2.SJ/T 31456-1994.电解制氢氧设备完好要求和检查评定方法 19943.周志敏;周纪海 开关电源实用技术设计与应用 20034.Vicor VI-200/VI-J00产品应用手册 20075.JB 8795-1998.水电解氢氧发生器 19986.毛宗强 氢能-21世纪绿色能源 2005

本文链接:http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_bqclkxygc201002027.aspx

范文七:氢氧发生器1

The Birth of New Technology

Water Fuel Cell Technical Brief

Explaining the Hydrogen Fracturing Process on how to use

water asa new fuel-source

" Meets All Energy Needs "

WATER FUEL CELL

The Birth of New Technology

WATER FUEL CELL

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Ohio 43123.

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Stanley A. Meyer.

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inventor written consent and ap-July 10, 1989 and foreign grant

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15, 1989 to Inventor, Stanley A.

"usage" restrictions.

Meyer, as so specified and re-quired under the Patent Coopera-Information pn;sented in this

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**************** have participated in the devel-opment of a invention. Under the PCT Act, a Declaration of Oath

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Copyright © 1995 By Stanley A. Meyer © under DCe 1979 By Syanley A. Meyer

1

WATER FUEL CELL

The Birth of New Technology

Patents Granted To Date

4,389,981 4,613,779 4,421,474 1,231,872 1,233,379 1,228,833 1,227,094 4,613,304 1,235,669 4,275,950 1,234,774 3,970,070 1,234,773 4,265,224 1,213,671 4,465,455 4,798,661 4,826,581 5,149,407 0101761 1577992 0086439 1584224 4,936,961 1,694,782 5,293,857

Hydrogen gas injector system for internal combustion engine (U.S.A.) Electrical pulse generator (U.S.A.) Hydrogen gas burner (U.S.A.) Hydrogen injector system (CDA)

Hydrogen gas injector for internal combustion engine (CDA) Gas electrical hydrogen generator (CDA)

Hydrogen/air & non-combustible gas mixing combustionsystem (CD A) Gas electrical hydrogen generator (USA) Controlled hydrogen gas flame (CDA) Ught-guide lens (USA)

Hydrogen generator system (USA) Solar heating system (USA)

Resonant cavity hydrogen generator that operates with a pulse voltage electrical potential (CDA)

Multi-stage solar storage system (USA) Electrical particle generator (CDA)

Start-up / shut~own for a hydrogen gas burner (USA) Gas generator voltage control circuit (USA)

Controlled process for the productionof thermal energy from gases and apparatus useful therefore (Hydrogen Fracturin Process) (PeT)

Process and apparatus for the production of fuel gas and the enhanced release of thermal energy from such gas (Electronic interfacing for the Hydrogen Fracturing Process) (Resonant Action) (USA) (WFC Project 423 DA) Controlled hydrogen gas flame (EPO) Controlled hydrogen Gas flame (JPO)

Hydrogen gas injector system for internal combustion engine (EPO) Hydrogen Injection System (JPO)

Method For the production of a Fuel Gas "Electrical polarization Process" (U.s.A.) Resonant Cavity For Hydrogen Generator (}PO)

Hydrogen gas fuel and management system for an internal combustion engine utilizing hydrogen gas fuel (U.S.A.)

Other U.S. & Foreign Patents Pending

Refer to WFC Profit Sharing Certificate Prospectus when considering purchasing a WFC Dealership or obtaining a WFC Profit Sharing Certificate

11

_n:R AJEI. CEll.

About the Author

Stanley A. Meyer

Stanley A. Meyer, a businessman and free-lance inventor, lives in Grove City, Ohio. His scientific and engineering background covers many fields of endeavors: Hean Monitors for the medical profession, the Validator System System for the banking institution, the Nivax and Actar System for the oceanography field, and the "EBED" concept for Star Wars, to mention a few. And, now, Mr. Meyer has developed the Water Fuel Cell technology to help solve the energy crisis. Many energy patents have been granted to him over the years.

Stanley A. Meyer founded and served as chairman of several high technology business and cosponsored other business activities in the international market place.

While continuing to set up Water Fuel Cell business entity and inventing, Stanley A. Meyer has begun working on a book entitled "With the Lord, There is Purpose" describing his "faith-walk" with the Lord to fulfill end-time prophecy. He continues his speaking engagements throughout the world. Recipient A wards of Merit:

1990 - Who's Who of American Inventors

1991 - 1992 Who's Who Of Entrepreneurs U.S.A. 1992 - Who's Who of American Inventors

1993- Who's Who of American Inventors of the Year Award 1994- Who's Who of American Inventors

Publications of Authorship

Raum & zeit: U.S.: Vol. 2 No.1, 1990; Vo13 No.4, 1992

Raum & zeit: Europe: 9 Jahrgang Nr 44; 9 Jahrgang Nr 48; 9 Jahrgang Nr 50 Explore: U.S.: Vol 3 No.4, 1992; Vol 4 No.2, 1993

Speaker of Request:

1989 SAFE International Congress for Free Energy, Einsiedeln, Switzerland 1990 International Extraordinary Science, Colorado Springs, Colorado

1991 International Global Clean Energy Congress, Geneva, Switzerland 1991 International Clobal Science Congress, Daytona Beach, Florida 1993 International Symposium on New Energy, Denver, Colorado 1994 International Solar Expo 94, Ukiah, California

III

WATER FUEL CELL

The Birth of New Technology

WFC Tech-Brief

Table of Contents Scientific Paragon ......................................................................................: .....................Preface

See. 1) Memo 420: Hydrogen Fracturing Process .................................................................25

Date of Entry: 01/25/90 See. 2) Memo 421: Quenching Circuit Technology ...............................................................11

Date of Entry: 01/25/90 Sec. 3) Memo 422DA: WFC Hydrogen Gas Management System .......................................50

Date of Entry: 04/15/91 Sec. 4) Memo 423DA: Water Fuel Injection System .............................................................13

Date of Entry: 07/03/91 Sec. 5) Memo 424: Atomic Energy Balance of Water ...........................................................13

Date of Entry: 11/14/91 Sec. 6) Memo 425: Taper Resonant Cavity ..........................................................................07

Date of Entry: 08/13/92 Sec. 7) Memo 426: VIC Matrix Circuit ................................................................................24

Date of Entry: 07/07/93 Sec. 8) Memo 427: Voltage Wave-Guide .............................................................................15

Date of Entry: 08/10/93 Sec. 9) Memo 428: Exhaust Air Reclaimer ...........................................................................08

Date of Entry: 06/18/94 Sec. 10) Memo 429: Optical Thenna! Lens ...........................................................................12

Date of Entry: 11/03/95

See 11) Memo 430: Steam Resonator ....................................................................................13

Date of Entry: 5/18/96

Appendix A: Table of Tabulation ...................................................................Appx A Appendix B: Glossary of Application Notes ...................................................Appx B 04 01

1111

Scientific Paragon

The Law of Physics is defmed as duplicating a given function without change. Therefore

A proven function becomes a law of defmition: example ... Law of motion, law of inductance, etc. Consequently

The law of definition as to proven function is herein used throughout this WFC Tech-Brief as "Merit of Expression. "

The Law of Change

A law of Physics establishes a proven function based on "Preset" conditions ...

Change anyone of the conditions and the law no longer applies ...

A "new" law emerges in the consciousness of Physics Why? ... Atoms possess intelligence ...

Performing the "What if' logic function under different "Preset" conditions.

Stanley A. Meyer

Preface

Memo WFC 4

范文八:氢氧发生器

氢氧发生器

是利用水电解产生氢气和氧气的电化学设备。氢氧发生器一般包括:电源系统、电解槽系统、汽水分离系统、冷却系统,控制系统、安全防回火系统以及使用该氢氧发生器的附件(如火焰枪,阻火器、以及火焰气氛调节装置)等。

氢氧发生器分类

氢氧发生器分为氢氧分离型和氢氧混合型。其中氢氧分离型的氢氧发生器又称为氢气发生器。氢氧混合型的氢氧发生器简称为氢氧机。氢气发生器和氢氧混合型发生器的主要差别就是氢气发生器电解槽中包括了分离氢气和氧气的隔膜以及维持氢氧两侧压力平衡的平衡阀和进一步提纯氢气的氢气纯化装置等。因此,氢气发生器的造价比氢氧机要贵至少五倍以上。

氢氧发生器按产气量来分,可以分为微型氢氧发生器、中大型氢氧发生器。微型氢氧发生器用户俗称水焊机,而中大型氢氧发生器,我们才称之为氢氧发生器。为避免用户误读,在本百科词条中不再重复描述微型氢氧发生器的应用范围、操作方法。如有需要请跳转到水焊机词条进行阅读。

氢氧发生器应用

氢气发生器主要应用于玻璃行业和电子行业以及退火保护炉等,而氢氧机主要应用于各种有色金属的切割、碳钢切割制药厂水针剂拉丝封口以及其他各种火焰加工领域

氢氧发生器操作

由于国内生产氢氧发生器的厂家较多,下面以市场上应用较多的为例描述操作方法。

1. 开机

1.1 打开用户墙上的供电开关送电;

1.3 打开电源开关,启动氢氧发生器;

1.4 电源工作指示灯(Work)应亮,其他指示灯应不亮,风扇启动,磁力泵工作。

如其他灯亮,则属警告或异常。系统根据不同的情况进行相应的处理。 a. 加水指示灯(Add Water)亮(同时伴有蜂鸣器发出的警告声), 打开本机顶部的加水盖,从加水口加水至副水箱中,直到加水指示灯熄灭或副水箱加满为止。如果是通过外置水源自动补水,则系统会自动打开电磁阀从外置水源补水至副水箱,直至补到指定位置, 请确定外置水源有水且有一定的压力。

b. 缺水指示灯(Lack Water)亮,则说明主水箱缺水。等待系统自动从副水箱补水到主水箱中(约0.5分钟左右)。

c. 超温指示灯亮(Over Temperature): 说明上次机器运转时,电解槽超温保护,尚没有冷却下来,继续等待,直至本故障指示灯熄灭。

d. 过压指示灯亮(Over Pressure):说明上次关机时,没有放掉余气,此时应打开用气设备阀门,放掉一部分余气,否则在下一步操作(设置电解电流)时,主机面板上不显示设置的电流,而是空载电流。

e. 泵运行指示灯亮(Pump Runing): 表示机器正在补水到主水箱或防回火罐中,属正常。泵运行指示灯亮的时间应不超过3分钟,如超过3分钟,则属异常,可能的原因是副水箱缺水,导致高压隔膜泵抽不到副水箱中的水,无法完成补水的要求,因此泵一直在运转,试图抽到副水箱中的水。

2 设置产气量

在打开电源开关,氢氧发生器自检完成(约10秒)后,可以设置产气量。方法如下 :顺时针慢慢旋转电流调节旋钮,仪表指示产气量值的变化,根据用气量情况,设置合适的产气量(如采用上次设置,则可以不调)。

机器在正常用气的使用过程中,机器的压力表指示应高于0.03Mpa低于0.14Mpa。

3. 点火

缓慢打开用气设备的燃气阀,用手的背部试用气设备的出气口,有明显的气体压力输出即可点火。

点火可采用打火机点火或是点火器点火。建议采用点火器点火(点火器在卖宾馆厨具的地方有买,是用于点宾馆厨房猛火炉的)。在点火时,身体的任何部位均不能位于燃气喷出口覆盖的范围内,以防高温氢氧焰烧伤。应该从燃气喷出口的侧边点火。

4. 熄火

较长时间不用时,应熄火。

5. 关机

1) 确保用气设备巳熄火,如没有熄火,应先熄火。

2) 关闭本机电源开关。

3) 关闭用户墙上供电开关。

4) 打开用气设备的燃气阀,排空氢氧发生器内余气后再关闭燃气设备的燃气阀。

操作注意事项

1、 本机外接电源为三相四线380V,不接零线会使机器不工作,缺相运行会损坏机器。

2、使用纯净水,长期使用没有经过滤的自来水可能堵塞管道,建议使用纯净水可延长机器的使用寿命。

3、工作环境温度0-40C,通风良好,禁止在密闭环境中工作。

4、本机要求外电网有良好的防雷效果,否则雷击时应关机切断电源。

5、机器内严禁用水冲洗,只能用干净抹布或压缩空气清洁机器内灰尘。

6、开机作业时,机旁5m内不得吸烟或有其它火源。如机器出气口或其它部位燃气着火后只需立即关掉电源即可(当机内余气燃尽后会自动熄灭)。

7、本机工作介质中有低浓度的氢氧化钾(KOH)溶液,不慎溅上入体时,应立即用醋精冲洗,如是眼睛等敏感部位应用清水冲洗后立即就医。因此,用户应随时准备几瓶食用醋精,以防不测。

8、禁止IGBT逆变电源过载使用,机载电源出厂时已调整好允许最大电流,用户不能随意改变其最大值。

9、禁止电压过高,外接电源过高会直接损坏机载IGBT逆变直流电源(一般在380V±10%下正常使用),如现场电压较高,可外接稳压器稳压至380V±10%。

10、电源如过载使用一段时间后,机器会自动保护,则应立即将电流调节旋钮调至最少,待风扇冷却电源内部后则可正常工作,但再次使用时,产气量不要调到先前那么大,避免再次过载。

11. 机器副水箱水位低时,加水指示灯亮的同时蜂鸣器连续响,提示往副水箱中加纯净水(不是电解液),此时应立即向副水箱补充纯净水至加水指示灯灭了为止。

保养与维护

1、一般情况下,每半年使用后将机器内电解液放出来换新液。如工作正常(产气量无变化)则一年保养一次。清洗换液操作请参见第十四章。

2、定期检查机器内管接头有否松动或漏气现象。

方法:只需关闭用气设备的燃气阀门或直接堵住后面板的出气口后压力表指针到过压设定值,一般为(0.19Mpa),5分钟后是否会往下坠。如会,则机器有漏气;如不会,则机器使用情况正常,有漏气现象需重新紧固密封。

3、经常用干燥的压缩空气清洁电源和整机。

4、定时检查机器内电磁阀的开关情况,即在加水指示灯亮时其加水电磁阀是否有正常的磁吸现象。

范文九:“氢氧发生器”焊接

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成经  竹 切片 新型 机 计 平 子 用 旋切 的设  

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1  吴 圣 压 . 属 切 削 机 夏 M ] 北 京 : 械 二 业 出 扳 磕 . 9 . ] 金   矶 1 2 9   [ ] 成 太 先 . 械 设 计 手 册 [ ] 北 京 : 学 工 业 出 钣 社 .9 3 2  机 M . 化 1 9.    

[ ] 吉 林 二 业 大 学 等 . 属切  机 采 设 计 [ . 海 : 海 毛 掌 彳  3  金 M  上 上 趸

出   社 . 8 . 1 0  9

D e i   f a Ne Re o v ng Cut M a hi   o   s gn o     w  v li     c ne f r Cu t ng Ba b o ti   m o   Ch n   i g p n   e g Jn — i g

( u H angs   hiPol e yt chni  c Coleg H u l e, ang hiH ube  s   i43500 Chi   3. na)

A b t a t T hi  pe   nt o sr c : s pa r i r duc   he w or   i i e a   s g   c m e ofa ki     a hi   oo  o   he Dr es t   k prnc pl  nd de i n s he       nd ofm c ne t lf r t   odu t c  o   nvionm e   ot c i fe r nt pr e ton. Pr m a y a a e e s r   o im e  a  t e onfgur to     i a v a s m bl a e i r  p r m t r  a e c nfr d nd h  c i a i ns of prm r   s e v r  d i esgne d. T he  pr c ialu e s w s t t s r t e o   he m a hi e i  om pa t, e a i ni  o a tc   s   ho   ha   t uc ur   f t   c n  s c c op r to s c nve t nient m an a — , uf c   t i   o t i  ow e   nd i  s a s ia e a   c om ialm a hi   o   o   m a lan   i e e e prs s urng c s   s l r a   t i    u t bl  nd e on c   c ne t olf r

s l  d m ddl  nt r i e

.  

Ke   y wor ds: e ol ng c t m a hi R v vi   u   c ne; m b ba oo; u tn ; s g   c t i g de i n

售 ■ ・誓 讯 ]  

技信   术 息・

强 磁 场 冲 压 工 艺 

电 磁 加 7 法 是 日 本 7 业 技 术 院 机 械 技 术 研 究 所 开 发 的 。 其 原 理 是 将 需 要 成 形 的 金 属 置 于 电 磁 铁 附 近 . 后 使 电 容 器 中 蓄 积 盹  - - 然 强 电 流 瞬 时 流 过 电 磁 铁 而 产 生 磁 场 。 时 。 于 电 磁 感 应 , 属 中 便 产 生 了 电 流 。 电 流 与 电 磁 铁 磁 场 的 作 用 下 . 属 受 到 来 自 电 磁  这 由 金 在 金 铁 斥力 而被冲 压成 形 。   在试 验中 ・ 所需 将 高达数万 安培 的 电流 通入电 磁铁 . 其形成 3 该 使 0特 斯 拉 的 强 磁 场 。 此 时 . 冲 压 金 属 每 平 方 厘 米 受 到 了 1 0 被 0 

吨 的 压 力 ・ 以 每 秒 3 0米 的 速 度 移 动 , 而 被 压 入 模 具 而 成 型 。 用 此 I 艺 进 行 冲 压 加 工 . 对 成 形 要 求 不 严 时 . 无 需 使 用 冲 模 . 并 0 从 如 则   仅 需 调 整 磁 场 强 度 即 可 。 试 验 表 明 , 项 工 艺 具 有 如 下 优 点 : 加 工 速 度 快 .O- / 0 0秒 : 只 需 一 个 凹 模 . 需 凸 模 ; 在 圆 筒  这 ①  、 ̄1 1 0 Ee   ② 无 ③

形 的 电 磁 铁 中 置 入 一 根 管 子 后 . 从 3 0度 的 各 个 方 向 . 管 子 进 行 均 匀 地 成 形 加 7 。 但 是 . 前 该 7 艺 还 存 在 加 I 装 置 耐 热 性 差 可 6 埘 - 目 -

、 

电磁铁 受瞬 间产 生的极 大 反作 用力而 很快 损坏 的问题 。  

该 强 电 磁 场  压 工 艺 现 已 应 用 于 汽 车 的 配 件 制 造 业 , 来 可 望 推 广 于 飞 机 、 宙 火 箭 等 高 技 术 领 域 的 工 件 成 形 加 工 将 宇

( 永

。 

泰)  

技信 . 来 息 

该 系  棱 

“ 氧 发 生 器 " 接  氢 焊

。  

氧 乙 炔 焊 接 需 要 贮 气 瓶 等 能 源 发 生 、 存 装 置 . “ 氧 发 生 器 ” 接 完 全 可 以 不 需 要 这 些 。 就 是 瑞 士 一 家 化 学 公 司 开 发 蔓 毛  贮 而 氢 焊 这 解法氢 氢 焊接 工芝 。其 方凌是 先用电 解 法从水 中生 产氢 气和氧 气 , 后 就地以 氢氧 气 为热 潭进 行气 焊 然

“ 氧 气 发 生 器 ” 用 普 通 燃 料 室 作 气 体 源 。 人 们 一 直 试 图 从 水 中 提 取 氢 氧 气 体 . 事 实 证 明 . 常 压 下 产 兰 足 够  氢 . 但 茌

气 体 是 相 当 困 难 的 。 而 该 系 统 却 可 以 从 3升 水 中 就 能 生 产 5 0 0 0升 气 体 。由 于 它 只 要 生 产 够 当 时 用 的 适 量 氢

氧 气 体 即 可 . 需 贮  无 存 备 用燃气 . 而使 用十 分安 全。 因  

氢 氧 发 竺 器 以 微 电 脑 控 制 操 纵 焊 枪 。从 水 中 获 得 的 氢 氧 混 合 体 , 要 净 化 去 掉 矿 物 杂 质 . 过 - 燥 后 . 甲 苯 或 其 他 烃 类 物 质  先 经 7 与 相 混 合 , 且 直 碴 输 入 焊 枪 . 确 保 燃 焰 达 到 进 行 焊 接 的 温 度 。氢 氧 气 燃 焰 外 观 与 乙 炔 完 全 相 反 . 焰 的 最 热 点 i 心 . 写 助 于 焊    以 燃 三焰 这 工 准确便 用焊 泡 。 这  焊 接 系 统 可 以 令 焊 接 操 作 离 开 气 源 足 够 远 的 距 离 . 且 确 保 焊 嘴 气 体 压 力 在 持 续 稳 定 的 条 件 下 进 行 工 作 并

前 , 系 统 从 技 术 上 虽 比 较 理 想 . 其 基 建 费 用 与 氧 炔 相 比 还 显 得 过 于 昂贵 。 该 但  

目 

( 永  泰 )  

技信 ・ 术 息 

陶 瓷 对 焊 新 工 艺 

陶 瓷 作 为 机 械 材 料 虽 应 用 日 见 广 泛 。 们 面 临 着 陶 瓷 零 件 机 械 加 工 、 接 等 制 造 工 艺 的 新 挑 战 。 外  家 技 术 研 究 院 发 明  管  人 焊 国

道 低 压 对 接 新 工 艺 . 仅 能 焊 接 金 属 。 能 焊 接 陶 瓷 . 是 普 通 焊 机 和 激 光 焊 机 都 做 不 到 的 。焊 接 过 程 是 在 充 满 氩 或 氦 等 惰 性 气  不 还 这

匏 密 封 室 内 进  ?匏 。 待 焊 管 端 用 电 磁 波 均 匀 加 热 到 熔 点 . 子 即 被 焊 接 在 一 起 。 加 热 和 结 合 的 过 程 在 1 1 管 / 0秒 时 间 内 便 可 号 成

研 究 人 员 声  . 项 新 工 艺 特 别 适 用 于 直 径 3厘 米 以 下 管 子 的 对 接 。 ≤  

捱 

( 永  泰 )  

P  

5 ・ 8  

三  f 如 l   和   ∞

范文十:氢氧分析技术在水电解制氢生产当中的实际应用

技术谂谈篇

氢氧分析技术在水电解制氢生产当中的实际应用

洛玻股份公司氮氢厂蔡晓玲赵宋洛

洛玻股份以司氮氢厂自1986年投产以来,一直采用电解水和氢气纯化设备制取高纯度的氢气。其主要工艺流程:电解液经过电离在阴极上析出氢气,在阳极上析出氧气。氢气通过脱氧器氧化铝镀钯除去氧,经过分子筛吸附干燥器吸附水后,得到高纯度氢气送往浮法玻璃生产线作为保护气体,供锡槽使用。氧气通过氧压机充瓶回收,售给用户。

由于氢气为易燃易爆,且渗透性极强,稍有不慎,会使氢气泄漏造成氢气纯度超标,使氢气在空气中、氧气中着火、燃烧、甚至爆炸,氢气的主要特性(表1)决定了氢氧分析技术的重要性。它不仅关系到气体质量,而且关系到氢气生产,甚至整个氮氢厂的安全,因此必须有严格的氢氧分析技术,配备必要的分析仪器设备,保证氢气生产过程中的安全性、稳定性。

表l氢的燃烧、爆炸性能

在空气中的燃烧范围%(V/V)

在空气中的爆轰范围ok(v/v)

在氧气中的燃烧范围%(V/V)

在氧气中的爆轰范围%(V/V)4.O_75.018.O_59.04.65—94.018.3—58.9

目前,洛玻股份公司氮氢厂就采用氢气分析、环境空问氢气含量分析和氧气分析等一套行之有效、准确度高,操作方便的分析技术,有效地保障生产工艺过程的安全性、稳定性,工艺指标始终处在监控范围内,效果良好。

一、氢气及高纯氢分析技术的应用

1.氢气分析技术的应用

氮氢厂自投产以来,一直采用人工奥式吸收法对水电解产出的氢气进行间断分析。该方法选用焦性没食子酸把氢样中的微量氧吸收,氢样的体积随之减少。根据吸收前后气体体积的减少,计算出氢气中氧含量。

其化学方程式:C6坞(OH),+3KOH=c6H3(OK)3+3H:0

2C6H3(OH)3+1/2%=(OK)3C6H2+H20—c6H2(OK)3

计算公式:C=(Vl—V2)÷Vl×100%

式中:C:氢中氧含量,%

V。:量取气样之气体,ml

V2:吸收后气样之剩余体积,m1

人工奥式吸收法分析氢气,虽然能够准确地测出水电解槽氧气纯度,但必须注意:

①当氧含量低于l%时,此方法误差较大。234

技术论谈篇

②仪器刻度、容量、体积本身等系统存在的误差。

③操作不当所引起的误差。

④环境温度低于15℃,该吸收法不能进行操作。

⑤对氢气纯度变化趋势,该吸收法分析不直观。

鉴于上述原因,洛玻股份公司浮法玻璃生产l。线,在1997年大修改造期间,首先将氮氢厂一水电解槽设备,引入先进的氢气分析技术,用EoA珈l型氢中氧分析仪连续分析水电解槽所产生氢气中的氧含量,并将氢气中氧的体积百分比浓度以数字形式显示出来。当氢中氧含量超过规定值,仪器自动发出声、光报警。

EOA珈l型氢中氧分析仪,根据热化学原理制成,主要传感元件是由内装活性钯触媒的铂电阻。当含有少量氧的氢气通过钯触媒时,在触媒的催化作用下,氢与杂质氧化合生成水并放出热量。其化学反应方程式:

2H2+02墨些2H20+484KJ

由于氢气是过量的,氧气完全参加反应。如果气体流量恒定,单位时间内反应所产生热量与氢中氧含量成正比,而铂电阻阻值随温度成线性变化。这样接有传感铂电阻的测量桥就将氢中氧的含量转化成电信号。信号经过继电路归一化处理,送给数字显示表头显示出氢中氧含量。

l:进气口

13:出气口

流程简介:2:针阀3:稳流瓶4:隔爆器9:过滤器14:滋气口10:流量计5:三道阀ll:传感器6:脱氧器12:隔膜器16:制氢装置7:小电解池8:三通15:氢取气阀图一气体流程图

氢气从制氢装置16、取样阀15输出,经仪器的进气口l、针阀2分为二路,一路通过稳流瓶3、溢流口14后放空;另一路经隔爆器4到三通阀5。三通阀5有两路出口可选择,一路为分析路,被测气体直接通过三通8到过滤器9,经分析流量计lo以200ral/rain左右的移定流量进入传感器1l;另一路为标定路,氢气经过脱氧器6脱氧成纯氢,汇人小电解池7产生氢氧混合气配成标准气,再经三通8到过滤器9过滤后,经分析流量计10送入传感器ll,从传感器出来的气体经过隔爆器12从气路系统出气口13放空。

EOj5卜ml型氢中氧分析仪的投入,准确连续地监控水电解槽氢气纯度,弥补了人工采用奥式吸收法分析氢气的不足。但该仪器使用时应注意:235

技术谂谈篇

①及时更换仪器中过滤器失效的硼酸和变色硅胶。

②定时观查流量计浮子。

③仪器连续使用2—3月就需要全面检查一次,重新标定零点和满度。奄通过认真分析、科学判断,认为以EO删l型氧中氧连续分析为基础,以每2小时人工奥式吸收法分析为辅助,有利于及时准确掌握氢气纯度指标变化值,从而保证水电解槽运行过程中,氢气纯度始终处于受控状态。避免无法及时发现氢气纯度不纯,没有采取有效措施措施,从而引起氢气着火、爆炸事故。

2.高纯度氢气分析技术的应用

氮氢厂自建厂后,一直对高纯度氢气进行原电池DH珈1B分析方法测量。它精确度高,测量灵敏、方便。测量元件为:ArPb碱性原电池。

其组成为:

原电池反应式:正极Ag(02):02+2H20+4rqOH一

负极Pb:2Pb+2KOH+40H一——”2KHPbOl+2H20

氧在银(Ag)极上还原为氢氧根离子(on一),并从外电路得到电子,铅极被氢氧化钾溶液所腐蚀,生成铅氢钾(KHPb02),同时向外电路输出电子。接通外电路后,低值负荷电阻R上便有电流通过。电流大小,随氧含量(纯度)丽变化,在氧浓度很低时,电流与氧浓度成正比,故测得原电回路中的电流值,即可知气样氢气中氧含量(氧纯度)。

该仪器具有相对的稳定性,用电解加氧法对仪表24小时监控值进行校对。测量范围为双量程手动切换,具有极高灵敏度和精确度。但在使用该义器还应当注意:

①定期校对仪器,定期更换干燥器中的变色硅胶和补充贮水槽的水源。

②每隔l~2个月,需要全部更换氢氧化钾溶液。

氮氢厂对高纯度氢气用DH珈lB仪表进行分析测量,其含氧量指标控制在5ppm以内,使得浮法玻璃生产线保护气体氢气质量一直处于最佳状态,满足了生产需要。

二、氢气空间分析技术的应用

由于氢气具有很强的渗透性,造成制氢设备在运行当中,氢气渗透现象时而发生。如何能够准确测量出氢气环境空间含量,或在检修氢气设备时,如何对氯气置换程度进行测定而避免不安全的事故发生。氮氢厂1997年在浮法玻璃生产l。线改造之时,引用cHAql型氢气测报仪对水电解槽和净化设备环境空气中所含的氢气浓度进行连续检测,当环境空气中氢气浓度超过允许值,仪器就发出声、光报警,从而防止空间氢气浓度超标。

cHA珈l型氧气测报仪检测根据探测器中装有黑、白敏感元件,与电路中的电阻元件组成惠斯电桥,当空气中氧气含量为零时,电桥平衡,输出信号为零。当空气中氢气含量存在时,黑元件在催化剂的作用下产生催化燃烧反应,阻值随空气的含氢量多少而成线性变化。电桥失去平衡,输出与氢气含量成正比的电压信号,并有712数表头显示出来。

cHA珈l型氢气洲报仪投入使用后,能够准确有效地检测电解生产过程中,氢气渗漏到环境空间量多少,时刻监控环境空间氢气浓度是否在规定值范围内。当空间氢气浓度超出极限就236

技术谂谈篇

立即采取措施,停止设备运行。但该仪器在使用时应注意:

①探测器顶部的粉末冶金保持清洁。

②探测器元件防止中毒失效,探测器周围避免腐蚀性气体。

CHA-_ol型氢气测报仪因生产过程中无法准确测出氢气设备渗漏的具体位置,只能对环境空间氢气含量浓度进行检测。通过调研,氮氢厂又购进一台便携式SQJ—l型可燃气体检漏仪,对氢气管路和氢气设备泄漏各点进行检漏,还对氢气设备检修动火前,置换氢气程度进行测试。是一种的能测出动火前氢气设备氢气浓度高低的仪表。

sOJ—I型可燃气体检漏仪采用国际先进的集成电路和各种优质元件精工制造。具有灵敏高,可靠强,使用方便等特点。它将探头置于待测环境中,当有氢气泄漏时,该仪器发出有节奏的打击声变为连续的报警声,并且报警指示灯亮。每亮一个灯检测浓度为30ppm。指示灯亮的数目越多,氢气浓度就最高。探头所在位置即为氢气泄漏点。但该仪器需注意:

A.不能用大量泄露的氢气直接冲向探头,以免降低其灵敏度或损坏探头。

B.仪表不用时每月充放电一次,每次充电时间分别为6一10小时。

C.不能连续检氢气空间浓度。

三、氧气纯度分析技术的应用

1996年氮氢厂在企业改革之际,将原先水电解制取氢气的排入空气中副产品氧气,改造为由氧压机压缩充氧气瓶回收利用。因此对氧气纯度进行人工分析,也采用人工与自动相结合的氧气分析制度。

人工氧气分析采用铜氨溶液吸收法,它吸收的原理是氧和吸收液接触,在吸收瓶中氧经反应被吸收,根据气样体积的减少测定氧含量。

其化学方程式:

.Xa-h

2Cu+02",;gg'-2CuO

NOI

3Cu+02-:-:!--2CuO+Ca20

CuO+2NH.OH+2NH.CL=cu(N83),Ck+3H20

CthO+2N8,OH+2NH,CL=2Cu(NH3)2CL+3HjO

4Cu(NH3)2CL+,*NILOH+4NtLCL+0l=4Cu(NH3)4Ck+6H20

Cu+2Cu(N飓)‘Ck=2CIl(NH3)2CL

这种人工间断分析氧气的方法,同人工奥式吸收法分析氢气方法有类似的优缺点,它需要注意:

①分析装置气密性要好。

②量气筒和吸收瓶要保持清洁,且注意吸收瓶铜丝的消耗。

③当铜氮吸收液生成黄色沉淀,应立即更换。更换时应留旧溶液的1/3左右。

为此在1997年浮法玻璃生产l‘线大修时,氮氢厂又引进了EH—卜-0l型氧中氢分析仪(流程如图2所示),对氧气纯度进行连续分析。该仪器根据热导式原理工作的,分析水电解制氢装置所产生氧气中的氢含量,并以数据形式显示出来。当氧中氮含量超过设定报警限时,仪器能自动发生声、光报警。由于电解氧中的主要杂质是氢,而氢的导热系数远远大于氧,因此氧气含杂质氢的总导热系数是随氧中氢含量成线性变化,又由于导热系数的变化,使电桥工作臂的温度及电阻也随这改变,由此可确定被测氧气中氢的含量。237

技术谂谈篇

l、进气口2、针筒3、隔爆器4、平面三通阀5、脱氢管

6、小电解7、三通9、流量计

12、出气口13、氧取气阀lO、传感器14、制氢装置ll、隔膜器

图2气体流程图

该仪表在使用过程中的注意事项与EO^川l型氧中氢相同。在分析监控手段上,氧气纯度与氢气纯度规定的分析技术制度也相类似。也是采用以EHA珈l型氧中氢连续分析为基础,以每2小时手动铜氨溶液吸收法分析为辅助,使氧气纯度工艺指标始终处于氢气生产控制当中,满足了安全生产的需要,取得了良好效果。

参考文献

[1]王廉舫.水电解制氢氧[M]长沙:湖南省工业气体专业委员会,1996

[上接233页]

五、标准气体的应用

如何更好的使用标准气体,是标准气体制造商关心的问题。通常在制备某些微量腐蚀性标准气体或微量氧、氮标准气体时,制备过程可谓是充满了血和泪,而对于客户来说,常常因使用不当,造成一些错误的结果。使用标准气体应该做到如下几点:

(1)选择减压器和输气管路时。一定要注意材料和气体的相容性,如在做微量氧、氮标准气体时,管路不能选择塑料管和橡胶管路而要选择金属管路,而作腐蚀性气体时,选择未经处理的金属管路会对组分产生吸附:

(2)在合适的温度下存放气瓶,对于易液化气体,要注意贮存温度和使用温度,避免在低温下易也化气体成分液化:

(3)取样前,对压力调解器和管路系统充分清洗,确保取样样品和气瓶中的组份浓度一致:(4)标准气体取样完成后,要关毕气瓶阀,避免空气反扩散到气瓶中;

(5)注意标准气体的有效期和最低允许使用压力。238