浅析QDQ2-1A 型自动水电解制氢设备常见故障维护保养

一、概述

思茅探空站自 2009 年开始使用 QDQ2-1 型水电解制氢设备，于 2020 年开始使用 QDQ2-1A 型水电解制氢设备，我国气象部门探空站大都使用该型号的制氢机。水电解制氢离不开电和水，在电解槽中通入直流电时，水分子在电极上发生电化学反应，分解成氢气和氧气。气体的产量与电流成正比，电流越大，产氢量越高；电流越小，产氢量越小。而工作电流取决于工作电压、工作温度和电解液浓度。QDQ2-1A 型水电解制氢机工作电流可在 0—165A 范围内任意调节。制氢机操作使用一定要按流程一步一步进行，否则可能会引起一系列故障现象，影响到探空业务的正常运转。本文就水电解制氢机在工作中出现的常见故障现象的判断与故障排除进行了简单的阐述，旨在故障排除中起到一定的作用。

二、QDQ2-1A 型水电解制氢机工作原理

QDQ2-1 型水电解制氢机的工作原理是在电解槽中通入直流电，水分子在电极上发生电化学反应，分解成氢气和氧气。制氢主机是由电解槽、氢氧分离除雾器、氢氧平衡阀等设备组成，其配套设备有整流控制器、碱水泵、储氢灌、阻火器等设备。化学反应式：H2O → H2 ↑ +%02 ↑。制作工艺流程 : 启动整流化控制器，当电解槽体电压在 51V 以上时，电解小室阴极上即产生氢气，阳极上产生氧气。制氢过程中，操作人员针对制氢机要“看”、“听”、“闻”判读制氢机是否正常运行。确保三不：即不漏电、不漏气、不漏液。

三、常见故障处理

（一）现象：制氢机配套设备整流控制器的电位器无法调节电流和电压，电流和电压始终为0，制氢机不能正常开机工作。

故障分析及排除：无法调节电压电流初步判断是电位器故障，用电烙铁和工具更换电位器即可恢复正常；再检查保险丝，保险丝有三组，如保险丝熔断粘连，也会出现此故障，解决方法，用万用表测试电位器，当用手调节电位器的转柄时，万用表显示电压和电流数值都会连续逐渐增大或逐渐减小，由此说明电位器基本是正常的。打开三组保险丝查看，发现一组保险丝已经熔断粘连，由于保险装置是瓷制品，容易破裂，因此拆卸时极其小心翼翼。由此故障原因确定是一组保险丝烧断，更换故障排除。

（二）现象：压力逐渐下降而不能稳压。

故障分析及排除：减压阀没关严有内漏；减压阀磨损有内漏；减压阀或增压阀阀杆不严有内漏；稳压罐、控制系统管路接头漏气。解决方法：关紧减压阀或更换；逐一检查漏气处，排除漏气故障，最终在控制压力表连接点处查到一漏气处，更换压紧密封垫故障排除。

（三）现象：氢液位急剧上升氧液位急剧下降。

故障分析及排除：氧分离除雾器出口堵死；氧放空阀没打开；氧平衡阀堵死；氧气管路有堵死。解决方法：打开氧放空阀猛放几次，最终故障排除。

（四）现象：个别小室电压超过3V 或太高。

故障分析及排除：电解槽体内部个别小孔堵塞；电解槽体内部隔膜布太脏。解决方法：把氢氧化钾倒入装有纯净水水桶中进行稀释，每次不大于 8 瓶，补充碱量。

（五）现象 : 制氢机开机后氧液面急剧上升，氢液面是空的，或氢氧液面交替的上下波动，液面不稳定，制氢机报警停机，无法再次开机。

故障分析及排除：氢氧、液面不平衡，（1）曾压阀是否漏气，如漏气，则更换增压阀。（2）增压阀到平衡阀处的管道是否漏气，若漏气，则用生胶带拧紧。（3）分离除雾器是否堵死，若堵死，则清洗氢、氧分离除雾器（4）再检查、拆除氢氧液面两个压力平衡阀是否出现故障，而导致平衡失灵导致氧气排不出去，首先检查更换阀膜片，清洗平衡阀，还是不能正常开机，后拆除平衡阀检查发现阀芯和阀针损坏，更换阀芯和阀针。首先调整好膜片的纹路方向，要安装正确，检查顶针是否有磨损，否则更换顶针，还要检查阀针调整的间隙要适中，一般为 3mm 。装上上阀盖拧紧螺丝，后制氢机正常工作。

（六）现象: 开机后小室电压达不到正常电压，有以下几种情况解决：

一是如果开机后小室电压普遍大于 2.2V，则是电解液太脏，需要更换电解液、清洗滤网。

二是如果开机后小室电压普遍小于 2.0V，则是电解液浓度偏低，需要及时补充氢氧化钠，保证电解液浓度在 25% ，若个别小室电压大于 3.0v，在万用表工作正常的情况下，说明电解槽和电解液较脏，需要更换电解液、清洁电解槽。

（七）现象：开机后面板故障指示灯亮，制氢机报警停机。

故障分析及排除：首先检查整流控器面制板上的“控制电源”要在在“关闭”状态。再检查了整流控器面制板上的启动、停止、复位、泵启动等开关、泵停止等是否有短路。再检查整流控器面制板本身的元器件有无损坏，若保险丝烧坏则更换保险丝。

（八）现象：开机后，测量电解槽小室电压，发现额定条件下电解槽小室电压普遍偏低，产氢量小。

故障分析及排除方法：经过对电解槽是否有堵塞现象、碱液浓度测试等检查，发现电解液浓度偏低，导致产氢量慢，增加了电解液浓度，产氢量正常。电解槽小室电压普遍偏低，、与前几个制氢班的小室电压的所测数据对比，判断万用表电池电量偏低，更换了新的电池后恢复正常。

（九）现象：制氢机水泵无法泵水。

故障分析及排除处方法：经过对制氢机水泵听声音是否和平时不同，判断出水泵机电部分有损坏，拆除机电部分检查，是水泵管道部分和两个阀芯（钢球）因蒸馏水杂质较多，清洗管道和阀芯（钢球），更换了水质较好的纯净水，更换了柱塞，制氢机正常工作。

四、水电解制氢生产设备维护保养

水电解制氢设备是否正常运行关系到 L 波段探空业务，做好制氢设备定时检查维护保养，将设备内在隐患消灭于萌芽状态，是减少制氢机故障发生率的关键，确保制氢设备运行稳定可靠意义非凡。为此我将重要设备维护保养归纳如下：

. 每月检查SQ 型氢分析仪干燥筒内硼酸和硅胶，发现变色应及时更换。

2. 每半月检查压力报警、温度报警、电接点压力表能否正常工作。氢气泄漏监测设备是否能正常报警。必要时进行维修调整。

3. 每月进行一次压力管路的气密性检查。包括制氢主机氢气输送管路，储氢罐周边管路充球管路和阀门。气密性检查后应及时对设备和管路进行清洁和维护，电解槽体上不得有尘土、白色碱液及痕迹。

4. 每月清洗一次制氢主机碱液过滤器，新安装或刚大修完的制氢主机应半月清洗一次。

5. 每月清洁一次电源整流器，电源整流器内部用吹尘器对元器件、电路板等进行清洁处理。

6. 每半年或一年更换压力表、安全阀以及平衡阀膜片。同时也可以根据使用程度定期检查更换，切不可等损坏的了再换。如果发现制氢机工作时压力不断上升，检查增压阀没有内漏时，应该检查压力平衡阀膜片是否损坏。

7. 每半年对电解液浓度进行一次检查，使用比重计测量电解液浓度。使用氢氧化钠的浓度为 25±3% ，使用氢氧化钾的浓度为 30±3% 。

8. 每年打开储氢罐排污阀至少一次，将储氢罐内积水放出。

9. 每年对制氢机槽体进行清洗，根据电解液清洁情况决定是否更换电解液。

10. 每年对SQ 型氢分析仪检定或校准。

五、结语

氢气易燃易爆，制氢场地和制氢、用氢、储氢是所的探空台站重点安全事故防范区域，减少制氢机的故障发生率，及时做好制氢机故障的分析和处理，以及定期维护保养，才能保证制氢设备连续、稳定、可靠的安全运行。

参考文献：

[1] 郭继文，唐陵，韦肖林 . 浅谈 QDQ2—1 型水电解制氢设备的安全操作与维护 .{J} 气象研究与维护 2011（32）：2.

[2] 韦振华 .QDQ2—1 型水电解制氢设备常见故障分析及其维护 . 气象研究与应用 2012 年 6 月（33）

[3] 杨南梅 . 浅析制氢机的常见故障和维护保养 .[J] 科技风 2010(10):1.