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淺談發(fā)電機漏氫檢測裝置技術(shù)改造

  摘要 針對我公司#1氫冷汽輪發(fā)電機組漏氫檢測裝置存在技術(shù)落后、隱患多的問(wèn)題,提出解決方案,并采用PLC可編程序控制器進(jìn)行技改,有效地提高實(shí)時(shí)監測汽輪發(fā)電機組漏氫的可靠性。 
  關(guān)鍵詞 發(fā)電機漏氫檢測 探討改進(jìn) PLC監控 
  1 引言 
  湛江電力有限公司4×300MW汽輪發(fā)電機組是采用水-氫-氫冷卻方式,我們知道:氫氣是作為一種導熱性冷卻介質(zhì),它可以有效地提高發(fā)電效率,但它又是一種易燃易爆氣體,當空氣中氫氣的體積含量達到4.0%~75.6%時(shí),遇到明火就會(huì )發(fā)生爆炸。因此,可靠地準確地檢測發(fā)電機組漏氫量,對于確保發(fā)電機組的安全經(jīng)濟運行,具有十分重要意義。 
  2 概況 
  當前,國內發(fā)電機漏氫檢測裝置主要流行兩大測量方式:一種是:將鈀柵氫敏傳感器探頭安裝在發(fā)電機可能漏氫部位,把0-4%漏氫量轉變成電信號,由裝在集控室或就地儀表進(jìn)行在線(xiàn)監測;另一種是:由一臺安裝在現場(chǎng)的熱導式氫氣分析儀就地從不同測點(diǎn)依次抽取氣樣進(jìn)行檢測漏氫。 
  我公司原#1發(fā)電機漏氫檢測裝置是采用依次抽取氣樣的原理檢測漏氫的,該裝置在線(xiàn)檢測發(fā)電機封母A相、發(fā)電機封母B相、發(fā)電機封母C相、發(fā)電機中性點(diǎn)1、發(fā)電機中性點(diǎn)2、汽輪機端空側、勵磁端空側、定冷水箱8個(gè)可能漏氫部位。該裝置由一個(gè)QH-8型機械切換器、兩臺抽氣泵、一臺熱導式氫氣分析儀及相關(guān)管路、閥門(mén)組成。如圖1所示,工作過(guò)程是:發(fā)電機可能漏氫的8個(gè)部位,通過(guò)切換器和抽氣泵,依次將氣樣送給RD-105熱導式氫分析儀檢測,每個(gè)點(diǎn)自動(dòng)巡檢時(shí)間為5分鐘,熱導式氫分析儀輸出0-10 mVDC給一期集控室漏氫分析儀,漏氫超標時(shí)光字牌報警,其中兩臺抽氣泵是由手動(dòng)控制的。 
  3 存在問(wèn)題分析 
 ?。?)、主要問(wèn)題是: 8個(gè)漏氫點(diǎn)只用一臺熱導式氫分析儀檢測,在自動(dòng)巡檢時(shí),同一時(shí)間只能巡顯一個(gè)測點(diǎn)信號,而氫分析儀輸出的0-10 mVDC信號又沒(méi)有地址碼,當有測點(diǎn)報警時(shí)就得將切換器切回手動(dòng)巡檢,逐個(gè)打開(kāi)手動(dòng)閥門(mén)通氣確認。從而,延誤發(fā)現漏氫點(diǎn)時(shí)間。此外,一期集控室氫分析儀反映的測量數據沒(méi)有考慮管路中殘余氣體的影響,因為氣樣切換時(shí),開(kāi)始1-2分鐘內還在繼續測量上一路氣樣,導致遠方儀表反映的測量數據不準確,甚至產(chǎn)生誤報; 
 ?。?)、原裝置最突出的問(wèn)題是:切換器可靠性差,特別是機械切換器的凸輪件磨損和傳動(dòng)件變形后不能正常切換,有時(shí)會(huì )出現拒動(dòng),導致氣樣不能正常切換而影響測量; 
 ?。?)、兩臺抽氣泵控制方式落后,一直是靠人工操作切換。人工切換不及時(shí)導致抽氣泵長(cháng)時(shí)間工作過(guò)熱損壞,故障率高; 
 ?。?)、液位信號器內的水、油液位沒(méi)有自動(dòng)排液控制功能,滿(mǎn)液后通過(guò)打開(kāi)手動(dòng)閥排液,有時(shí)存在排液不及時(shí),水、油進(jìn)入分析儀后,導致測量數據異常; 
  4 解決問(wèn)題的對策 
  針對原裝置存在的問(wèn)題,采用PLC可編程序控制器和觸摸屏升級改造。(1)針對用1臺儀表顯示8個(gè)漏氫數據沒(méi)有地址碼的問(wèn)題,利用PLC內部邏輯確保人機界面漏氫顯示、AO輸出和氣樣采樣點(diǎn)的地址完全一致,快速確認漏氫點(diǎn)。此外,為扣除氣樣切換時(shí)產(chǎn)生的交叉影響,測量數據延遲1-2分鐘再送給人機界面及DCS系統顯示,扣除了剛切換時(shí)交叉影響這 
  部分,解決氣樣切換時(shí)測量不準確的問(wèn)題;(2)、針對原裝置可靠性差的問(wèn)題,采用PLC邏輯軟件來(lái)取代較復雜的硬件控制,以提高氣樣切換的可靠性;(3)采用PLC對兩臺抽氣泵實(shí)現自動(dòng)控制,每臺泵工作2個(gè)小時(shí),休息2個(gè)小時(shí),避免單臺抽氣泵工作時(shí)間長(cháng)而過(guò)熱損壞,從而,延長(cháng)抽氣泵的使用壽命和提高檢測漏氫的可靠性;(4)液位信號器的水、油液位由PLC自動(dòng)控制,滿(mǎn)液后自動(dòng)停泵并打開(kāi)排液電磁閥和平衡電磁閥排液,從而,避免水油進(jìn)入分析儀,當液位下降到低限時(shí),系統恢復到正常工作狀態(tài);(5)為了方便現場(chǎng)監控,在現場(chǎng)安裝人機界面,并設置歷史曲線(xiàn)功能,便于分析機組漏氫的變化趨勢;(6)PLC輸出的8個(gè)可能漏氫AO信號送入DCS系統,實(shí)現遠方監控。 
  5方案實(shí)施 
  根據圖2所示,方案實(shí)施如下: 
 ?。?)、從性?xún)r(jià)比方面考慮,選用西門(mén)子S7-200系列的PLC,CPU 226,自帶16路DO繼電器輸出(觸點(diǎn)容量24VDC/ 2ADC ),24路DI輸入。該一體化PLC一共控制3部分,一是:控制8個(gè)氣樣電磁閥的開(kāi)、關(guān),電磁閥為24VDC常閉結構。二是:控制兩臺抽氣泵輪流工作,泵1、泵2每隔2個(gè)小時(shí)自動(dòng)切換一次,DO信號通過(guò)中間繼電器的擴展控制抽氣泵。三是:控制液位信號器水、油液位的自動(dòng)排液。此外,DI輸入為:液位信號器水、油液位的干接點(diǎn)信號,滿(mǎn)液時(shí)干接點(diǎn)接通,排液結束時(shí)干接點(diǎn)斷開(kāi); 
 ?。?)、模塊量輸入模塊采用1塊EM231,輸入氫氣分析儀的4-20mADC信號; 
 ?。?)、模塊量輸出模塊采用4塊EM232,8路4-20mADC信號到DCS系統; 
 ?。?)、安裝排液電磁閥和平衡電磁閥,電磁閥為24VDC常閉結構,完善液位信號器水、油液位的自動(dòng)控制功能; 
 ?。?)、人機界面選用MP277型10寸彩色觸摸屏,組態(tài)軟件:WinCC flexible2007,與PLC的RS485接口通訊; 
 ?。?)、在人機界面上設置歷史曲線(xiàn)記錄功能,方便對現場(chǎng)漏氫趨勢的跟蹤和分析,可實(shí)現當前30天歷史數據查閱; 
 ?。?)、為了提高測量的響應速度,8個(gè)氣樣電磁閥出來(lái)至氫分析儀之間的公共管路盡量要求短,并且在不影響氣樣流量的前提下,管內徑也盡可能小,選用直徑8×1.5銅管。 
  6 系統功能 
 ?。?)、具有自動(dòng)/手動(dòng)巡檢功能,如圖3所示,在操作菜單上,選擇“自動(dòng)巡檢”并設置巡檢時(shí)間為5分鐘時(shí),8個(gè)氣樣電磁閥依次自動(dòng)打開(kāi),不斷周而復始地接通氣樣。兩臺抽氣泵交替地工作。液位信號器的液位具有自動(dòng)排液功能,滿(mǎn)液后,自動(dòng)停泵并打開(kāi)排液電磁閥和平衡電磁閥排液,當液位下降到下限時(shí),系統恢復到正常工作狀態(tài);選擇“手動(dòng)巡檢”時(shí),可以任意打開(kāi)8個(gè)氣樣電磁閥中其中的一個(gè),或任意啟動(dòng)泵1或泵2工作,或任意打開(kāi)排液電磁閥和平衡電磁閥等; 
 ?。?)、具有歷史記錄功能,可以對發(fā)電機封母A相、發(fā)電機封母B相、發(fā)電機封母C相、發(fā)電機中性點(diǎn)1、發(fā)電機中性點(diǎn)2、汽端空側、勵磁端空側、定冷水箱的漏氫量進(jìn)行30天時(shí)間的查閱,便于對漏氫變化趨勢的跟蹤分析; 
 ?。?)、具有巡檢監控功能,進(jìn)入該菜單后,可以觀(guān)察所有電磁閥和泵的工作狀態(tài),綠色為工作狀態(tài),白色為停止狀態(tài)。該菜單還顯示采集數據處理的滯后時(shí)間,根據管路的實(shí)際情況,一般滯后時(shí)間選擇2分鐘。 
  圖3 自動(dòng)/手動(dòng)巡檢菜單 
  7 設備投運情況 
  #1機組漏氫檢測裝置自從2010年改造后,運行至今已4年時(shí)間,沒(méi)有出現過(guò)任何故障,在線(xiàn)監測漏氫的可靠性、準確性大大提高,投運效果好。 
  8、結論 
  該套漏氫檢測裝置具有可靠性高、測量準確和功能齊全的特點(diǎn),是當前抽氣式中一套較理想的在線(xiàn)監測漏氫設備,可以為同行提供參考和借鑒。 
  參考文獻: 
  【1】 汽輪發(fā)電機運行規程 國家電力公司標準 1999年版. 
  【2】 S7-200可編程序控制器系統手冊 版本06/2004. 西門(mén)子有限公司 
  【3】 可編程漏氫自動(dòng)巡檢裝置操作使用說(shuō)明書(shū) 恒海儀器儀表自控設備有限公司. 
  【4】 發(fā)電機漏氫在線(xiàn)檢測裝置應用情況的研究 華北電力科學(xué)研究院有限責任公司 白亞民 呂明.



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