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中壓水電解制氫裝置的液位控制
中壓水電解制氫裝置是通過電解KOH 水溶液產生H2 和O2，H2 和O2分別帶著KOH 堿液進入氫、氧分離器，在氫、氧分離器內H2，O2 與KOH 堿液進行分離，分離后的堿液通過分離器底部的連通管匯合進入過濾器。從電解水的方程式2H2O＝2H2＋O2
可以看出，電解水產生的H2 量是O2 的2 倍，而且H2 和O2 發生混合時可能引起設備的爆炸，如果氫、氧分離器壓差過大，就可能使H2 或O2 從壓力大的分離器進入另一個分離器（氫、氧分離器底部連通）見圖1。為此系統運行時控制氫、氧分離器的液位使其基本平衡，在系統安全上起著非常重要的作用。

1 氫、氧分離器的液位測量
1．1 氫分離器液位測量
因為氫分離器是密閉容器，所以變送器測量的液體壓力除了隨液位高度變化外，還受到容器內上部氣體壓力Pi 的作用，需要將容器上部引出的氣體壓力和下面取壓點的壓力進行比較，才能測出液位的高度。所以，測量密閉容器的液位，必須用差壓變送器。因為負壓室有液體進去，形成液柱壓力，就會產生假信號影響測量的精度，因此在負壓室灌滿與氫分離器濃度相同的堿液即平衡液，堿液的密度為γ，正壓室直接與氫分離器的底部取壓點相連，液面底部與液面上的壓差為ΔP，則容器內液位高度h 為：h＝ΔP／γ
這樣，液位測量就變成差壓測量。氫分離器液位測量如圖2 所示，差壓變送器的正壓室（以“＋”表示）與氫分離器底部取壓點相通，差壓變送器的負壓室（以“－”表示）與氫分離器上部取壓點相通，則可以測量氫分離器的液位。
正壓室所受壓力為：P1＝γ（h1＋h）＋Pi
負壓室所受壓力為：P2＝γh2＋Pi
變送器承受壓差為：

式中h1 為氫分離器下部液位測壓點到變送器的高度；h2 為氫分離器上部測壓點到變送器的高度；Pg 為固定壓差Pg＝γ（h2－h1）。h1，h2 與液位變化無關，所以為了使變送器輸出不受固定壓差影響，必須把固定壓差平衡，即同時改變差壓變送器的上、下限，使壓差不變（測量范圍不變），對變送器進行負遷移，遷移量為Pg＝γ（h2－h1）。這樣壓差直接和液位相對應，
加上負遷移，變送器可以正接，輸出特性的斜率不變，僅僅平移一個負遷移量。
因為測量的堿液濃度在26％～30％，γ＝1．28g／cm3 左右，氫分離器的上部、下部取壓點之間的距離（h2－h1）為780 mm，所以氫分離器的負遷移量Pg＝γ（h2－h1）＝1．28×780＝998 mm 水柱。
所以選用型號為1151DP4E22B2D2M1Fa 遷移為－9．8～0 kPa 的差壓變送器，其測量范圍是0～（635～3 810）mm 水柱，當h＝0 時變送器輸出為4 mA，當h為最高液位時變送器輸出為20 mA。
在設計使用變送器時，變送器的正或負遷移量不允許超過所規定的最大量程的100％，否則精度較差，上述所選用變送器負遷移符合要求，不會對精度有太大影響。

1．2 氧分離器液位測量
氧分離器是密閉容器，且壓力取樣點與氫分離器相同，容器的高度相同，堿液濃度相同，見圖3。用同樣方法可以測量氧側變送器差壓ΔP＝γh′－Pg，式中h′為氧分離器液位高度，所選用的變送器遷移為9．8～0 kPa。

2 氫、氧液位PLC 控制的過程框圖及元件選擇
氫、氧液位PLC 控制框圖如圖4.氫、氧變送器分別將它們輸出的4～20 mA液位信號經過輸入安全柵至PLC 的模擬量輸入板；對氫、氧液位信號進行電平轉換、濾波、采樣、12 位逐級比較式A／D 轉換、內存鎖定、光電隔離后進入CPU；在CPU 控制下按照PID 算法進行運算，再經過模擬量輸出板光電耦合、D／A 轉換、電壓或電流放大〔1〕，輸出4～20 mA 電流信號給輸出安全柵；經過輸出安全柵將信號送給電氣轉換器，調節閥根據氣信號的大小來調節氫側調節閥的開度，從而達到液位控制的目的。