露點(diǎn)儀在電廠的應(yīng)用
沙角發(fā)電C廠(簡稱C廠)安裝有3臺660 MW進(jìn)口發(fā)電機(jī)組，發(fā)電機(jī)由GEC-ALSTHOM公司制造，型號為T271-606，采用水-氫-氫冷卻方式，即定子繞組由去離子水內(nèi)冷，定子鐵芯和轉(zhuǎn)子由壓力為4.0bar的氫氣冷卻，與之配套的是2套由美國An Allegheny edyne公司生產(chǎn)的HM-CID2型制氫設(shè)備。由電解組件電離產(chǎn)生的氧氣經(jīng)過氧分離器后進(jìn)入氧冷凝器，除去水分后直接排空，產(chǎn)生的氫氣進(jìn)入氫冷凝器后再經(jīng)干燥器進(jìn)一步干燥，然后進(jìn)入3個(gè)氫氣儲(chǔ)氣罐，供給發(fā)電機(jī)組。干燥器是分子篩小球吸附型， 可通過加熱脫水再生。堿液熱交換器及氫、氧冷凝器使用的冷卻水為補(bǔ)水泵提供的除鹽水。
1 制氫系統(tǒng)運(yùn)行狀況
本套制氫設(shè)備于1999年建成投運(yùn)。兩年多來，因其自動(dòng)化程度高，穩(wěn)定性好，故障率低，運(yùn)行可靠性較高，但存在氫氣露點(diǎn)超標(biāo)問題。按照電力工業(yè)部標(biāo)準(zhǔn)，機(jī)壓下的發(fā)電機(jī)氫氣露點(diǎn)不大于0℃，但C廠發(fā)電機(jī)氫氣露點(diǎn)好多時(shí)間都在0℃以上。發(fā)電機(jī)氫氣露點(diǎn)一年的變化呈拋物線形，1～3月及11～12月氫氣露點(diǎn)合格，而4～10月，氫氣露點(diǎn)超標(biāo)，不合格的時(shí)間數(shù)超過半年。
2 露點(diǎn)超標(biāo)原因分析
2.1 潤滑油系統(tǒng)的影響
因氫冷發(fā)電機(jī)在正壓下運(yùn)行，為避免氫氣泄漏，配有相應(yīng)的密封油系統(tǒng)。有些電廠的密封油系統(tǒng)與潤滑油系統(tǒng)是相互獨(dú)立的， 潤滑油系統(tǒng)只對密封油系統(tǒng)提供補(bǔ)油。在C廠，這兩個(gè)系統(tǒng)是連為一體的，潤滑油經(jīng)潤滑油冷油器冷卻后，進(jìn)入密封油主油箱，再經(jīng)密封油泵送至密封瓦，回油在除去氫氣和油煙后再回到潤滑油主油箱。密封油系統(tǒng)不單設(shè)冷油器，而是利用潤滑油冷油器對密封油進(jìn)行冷卻。軸封蒸汽與潤滑油的接觸會(huì)導(dǎo)致潤滑油含水量增加，而密封油又是與氫氣直接接觸的。由于密封油是使用經(jīng)冷卻后的潤滑油，因而由軸封蒸汽進(jìn)入潤滑油中的水分會(huì)使發(fā)電機(jī)氫氣的濕度不斷增大，這就是引起發(fā)電機(jī)氫氣露點(diǎn)超標(biāo)的根源。
2.2 來氫露點(diǎn)超標(biāo)
不難發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)氫氣露點(diǎn)一年的變化規(guī)律與當(dāng)?shù)氐臍鉁刈兓辔呛希措S著氣溫的升高氫氣露點(diǎn)亦隨之升高。當(dāng)然，因發(fā)電機(jī)氫氣露點(diǎn)的變化受到運(yùn)行狀況，如氫氣排補(bǔ)情況的影響，而不能正確反映來氫的情況。通過對制氫站儲(chǔ)氫露點(diǎn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)其變化規(guī)律與發(fā)電機(jī)氫氣露點(diǎn)的變化規(guī)律十分相似。可以認(rèn)為：隨著氣溫的升高，來氫露點(diǎn)超標(biāo)，從而導(dǎo)致發(fā)電機(jī)氫氣露點(diǎn)超標(biāo)。環(huán)境溫度對制氫過程的影響具體反映在冷卻水溫上。冬天氣溫低，冷卻水溫度低，冷卻效果好，氫冷凝器出口氫氣的露點(diǎn)低，經(jīng)干燥器進(jìn)一步干燥后進(jìn)入儲(chǔ)氣罐的氫氣就能保證較低的露點(diǎn)。一旦氣溫升高，冷卻水溫度隨之升高，冷凝效果變差。一旦冷凝器出口氫氣濕度高，則氫氣干燥器出口的氫氣露點(diǎn)也將提高，進(jìn)入儲(chǔ)氣罐的氫氣露點(diǎn)就難以保證。按廠家的要求，電解過程中冷卻水zui高允許溫度為40℃，zui大允許壓力0.7 MPa，zui大流量40 L/min，而冷凝器的冷卻水zui高允許溫度為10℃，zui大允許壓力0.7 MPa，zui大流量40 L/min。目前的運(yùn)行狀態(tài)是，2種冷卻水其實(shí)來自同一水源，其壓力和流量都能達(dá)到廠家要求，電解過程冷卻水的溫度也能得到保證，冷凝器冷卻水的溫度幾乎都在10℃以上，無法達(dá)到要求，特別是夏季時(shí)，冷卻水的溫度較高，從而導(dǎo)致來氫露點(diǎn)超標(biāo)。
2.3 未安裝氫氣干燥器
密封油系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定了發(fā)電機(jī)氫氣中的含水量是一個(gè)累積的過程，如果不能及時(shí)去除氫氣中的水分，那么氫氣露點(diǎn)超標(biāo)是不可避免的。氫氣干燥器可以通過對流經(jīng)干燥器的小流量氫氣進(jìn)行干燥而起到對發(fā)電機(jī)氫氣不斷凈化的作用。而C廠3臺機(jī)組的發(fā)電機(jī)氫氣系統(tǒng)均未安裝氫氣干燥器。這是發(fā)電機(jī)氫氣露點(diǎn)超標(biāo)的主要原因。
氫冷發(fā)電機(jī)
監(jiān)測氫冷發(fā)電機(jī)的濕度和溫度以獲得zui大收益。由于其高導(dǎo)熱性和低粘度，干燥的氫氣可被用來冷卻發(fā)電機(jī)。氫氣中含水量的增加將導(dǎo)致冷卻效率降低、絕緣能力下降、發(fā)電機(jī)部件受到腐蝕，zui終導(dǎo)致發(fā)電機(jī)*發(fā)生故障。 對于監(jiān)測干燥機(jī)性能而言，MICHELL TRANSMET IS露點(diǎn)變送器是理想的選擇。可以將該傳感器直接安裝在壓力管道上，提供測量以顯示是否將干氫送入發(fā)電機(jī)中。
燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)氣
監(jiān)測濕度以優(yōu)化燃?xì)廨啓C(jī)性能。對于良好的渦輪機(jī)(燃?xì)廨?控制而言，進(jìn)氣濕度測量是至關(guān)重要的。 當(dāng)空氣變冷的時(shí)候，燃?xì)廨啓C(jī)性能更佳。這是因?yàn)闇囟冉档停諝饷芏仍黾樱瑥亩鴮?dǎo)致更多氣體流過燃?xì)廨啓C(jī)，增加發(fā)電量。溫度每升高1℃，意味著可能損失0.5%的電力，然而應(yīng)當(dāng)避免太冷或者太潮濕的進(jìn)氣。原因在于這會(huì)導(dǎo)致水冷凝甚至結(jié)冰，從而損壞渦輪葉片。公共設(shè)施運(yùn)營商在擁有可靠的濕度監(jiān)控之后，就可以冷卻并壓縮進(jìn)氣，zui大限度地提高產(chǎn)電量，而不會(huì)出現(xiàn)水汽凝結(jié)的危險(xiǎn)。
MICHELL 30多年的濕度領(lǐng)域測量經(jīng)驗(yàn)與阻抗技術(shù)EAISDEW系列結(jié)合。 對于電力行業(yè)中的運(yùn)營商而言，這就意味著他們將擁有可靠、穩(wěn)定以及的測量數(shù)據(jù)。 EAISDEW系列為您提供多種選擇： 數(shù)字圖形化顯示、多語言菜單、警報(bào)單元、趨勢分析、監(jiān)測1年的歷史記錄、無線局域網(wǎng)/局域網(wǎng)等。
測量壓縮空氣
如果露點(diǎn)測量的同時(shí)也有壓力測量，就可以帶來更多優(yōu)勢。當(dāng)露點(diǎn)測量數(shù)據(jù)與實(shí)時(shí)的壓力數(shù)值結(jié)合在一起，就可以在線實(shí)時(shí)輸出常壓露點(diǎn)和ppm體積比，不會(huì)帶來因壓力不同而造成的露點(diǎn)數(shù)值的歧義。例如對于醫(yī)用氣體，就可以快速方便地完成標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的測量要求。歐伯特是*個(gè)專為這種需求提供特殊設(shè)計(jì)產(chǎn)品的公司。歐伯特公司露點(diǎn)和壓力變送器HZ950正是滿足壓縮空氣市場的這種要求。
六氟化硫SF6氣體絕緣設(shè)備
露點(diǎn)和壓力在線測量實(shí)時(shí)監(jiān)測SF6氣體質(zhì)量。電力行業(yè)采用六氟化硫(SF6)氣體來絕緣電力傳輸和分配中的開關(guān)、斷路器以及其它設(shè)備。為確保其可靠性，應(yīng)當(dāng)zui大限度地減少SF6中的水蒸氣含量。過多的水分會(huì)增加不必要的二次分解物，這些分解物可能導(dǎo)致電弧和設(shè)備故障。
采用歐伯特公司的濕度密度多參數(shù)變送器EAISDEW就可以很方便的在線監(jiān)測SF6，創(chuàng)新性的EAISDEW不但可以測量露點(diǎn)，同時(shí)還測量壓力和溫度，進(jìn)而計(jì)算出包括SF6密度在內(nèi)的其它四個(gè)參量，對評估SF6絕緣狀態(tài)提供了很好的依據(jù)。利用標(biāo)準(zhǔn)化的壓力計(jì)算檢測出是否存在突發(fā)的和微小的泄露，而在線露點(diǎn)測量為操作人員隨時(shí)警示水分狀態(tài)，內(nèi)部的水分會(huì)降低SF6絕緣性能并導(dǎo)致其快速惡化。采用在線狀態(tài)監(jiān)測方式可以減少現(xiàn)場巡檢的次數(shù)和工作量，幫助確認(rèn)沒有SF6排放到大氣中。
輸電
在線監(jiān)測變壓器的油中水分。水分會(huì)降低變壓器油的絕緣性能，加速變壓器老化。變壓器中發(fā)的油中含水量會(huì)定期做抽查，然而含水量可能迅速發(fā)生變化，因此定期抽樣并不足夠。為了保護(hù)變壓器，需要采用在線監(jiān)測系統(tǒng)以確保進(jìn)行及時(shí)并且具有成本效益的維護(hù)。
MICHELL油中水分變送器EAISDEW系列可以測量變壓器油中的含水量，給出油狀況的實(shí)時(shí)圖像，并且顯示變壓器是如何正常運(yùn)行的。變送器顯示所有環(huán)境和運(yùn)行條件下的水分，適用于任何絕緣油。測量數(shù)據(jù)可直接傳遞連接至變電站數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中。
絕緣干燥中的露點(diǎn)測量
在建造新變壓器或者檢修已裝變壓器時(shí)，可以通過加熱和抽真空來干燥絕緣紙板，去除水分。經(jīng)過干燥程序之后，用干燥氮?dú)獯祾哂拖洹y量露點(diǎn)是監(jiān)測干燥過程以及在氮?dú)獯祾咧蟠_認(rèn)zui終干燥度而廣泛使用的一種方法。歐伯特同時(shí)提供固定式和便攜式露點(diǎn)儀MDM300、CERMAX-IS，快速的響應(yīng)時(shí)間可以快速可靠地驗(yàn)證是否達(dá)到可接受的干燥程度。
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