淺談發(fā)電機(jī)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(jī)組漏氫檢測裝置存在技術(shù)落后、隱患多的問題，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)時監(jiān)測汽輪發(fā)電機(jī)組漏氫的可靠性。
關(guān)鍵詞 發(fā)電機(jī)漏氫檢測 探討改進(jìn) PLC監(jiān)控
1 引言
湛江電力有限公司4×300MW汽輪發(fā)電機(jī)組是采用水-氫-氫冷卻方式，我們知道：氫氣是作為一種導(dǎo)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(dāng)空氣中氫氣的體積含量達(dá)到4.0%～75.6%時，遇到明火就會發(fā)生爆炸。因此，可靠地準(zhǔn)確地檢測發(fā)電機(jī)組漏氫量，對于確保發(fā)電機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，具有十分重要意義。
2 概況
當(dāng)前，國內(nèi)發(fā)電機(jī)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(jī)可能漏氫部位，把0-4%漏氫量轉(zhuǎn)變成電信號，由裝在集控室或就地儀表進(jìn)行在線監(jiān)測；另一種是：由一臺安裝在現(xiàn)場的熱導(dǎo)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(jī)漏氫檢測裝置是采用依次抽取氣樣的原理檢測漏氫的，該裝置在線檢測發(fā)電機(jī)封母A相、發(fā)電機(jī)封母B相、發(fā)電機(jī)封母C相、發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)1、發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)2、汽輪機(jī)端空側(cè)、勵磁端空側(cè)、定冷水箱8個可能漏氫部位。該裝置由一個QH-8型機(jī)械切換器、兩臺抽氣泵、一臺熱導(dǎo)式氫氣分析儀及相關(guān)管路、閥門組成。如圖1所示，工作過程是：發(fā)電機(jī)可能漏氫的8個部位，通過切換器和抽氣泵，依次將氣樣送給RD-105熱導(dǎo)式氫分析儀檢測，每個點(diǎn)自動巡檢時間為5分鐘，熱導(dǎo)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(biāo)時光字牌報警，其中兩臺抽氣泵是由手動控制的。
3 存在問題分析
（1）、主要問題是： 8個漏氫點(diǎn)只用一臺熱導(dǎo)式氫分析儀檢測，在自動巡檢時，同一時間只能巡顯一個測點(diǎn)信號，而氫分析儀輸出的0-10 mVDC信號又沒有地址碼，當(dāng)有測點(diǎn)報警時就得將切換器切回手動巡檢，逐個打開手動閥門通氣確認(rèn)。從而，延誤發(fā)現(xiàn)漏氫點(diǎn)時間。此外，一期集控室氫分析儀反映的測量數(shù)據(jù)沒有考慮管路中殘余氣體的影響，因?yàn)闅鈽忧袚Q時，開始1-2分鐘內(nèi)還在繼續(xù)測量上一路氣樣，導(dǎo)致遠(yuǎn)方儀表反映的測量數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，甚至產(chǎn)生誤報；
（2）、原裝置最突出的問題是：切換器可靠性差，特別是機(jī)械切換器的凸輪件磨損和傳動件變形后不能正常切換，有時會出現(xiàn)拒動，導(dǎo)致氣樣不能正常切換而影響測量；
（3）、兩臺抽氣泵控制方式落后，一直是靠人工操作切換。人工切換不及時導(dǎo)致抽氣泵長時間工作過熱損壞，故障率高；
（4）、液位信號器內(nèi)的水、油液位沒有自動排液控制功能，滿液后通過打開手動閥排液，有時存在排液不及時，水、油進(jìn)入分析儀后，導(dǎo)致測量數(shù)據(jù)異常；
4 解決問題的對策
針對原裝置存在的問題，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個漏氫數(shù)據(jù)沒有地址碼的問題，利用PLC內(nèi)部邏輯確保人機(jī)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(rèn)漏氫點(diǎn)。此外，為扣除氣樣切換時產(chǎn)生的交叉影響，測量數(shù)據(jù)延遲1-2分鐘再送給人機(jī)界面及DCS系統(tǒng)顯示，扣除了剛切換時交叉影響這
部分，解決氣樣切換時測量不準(zhǔn)確的問題；（2）、針對原裝置可靠性差的問題，采用PLC邏輯軟件來取代較復(fù)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(xiàn)自動控制，每臺泵工作2個小時，休息2個小時，避免單臺抽氣泵工作時間長而過熱損壞，從而，延長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自動控制，滿液后自動停泵并打開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(dāng)液位下降到低限時，系統(tǒng)恢復(fù)到正常工作狀態(tài)；（5）為了方便現(xiàn)場監(jiān)控，在現(xiàn)場安裝人機(jī)界面，并設(shè)置歷史曲線功能，便于分析機(jī)組漏氫的變化趨勢；（6）PLC輸出的8個可能漏氫AO信號送入DCS系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方監(jiān)控。
5方案實(shí)施
根據(jù)圖2所示，方案實(shí)施如下：
（1）、從性價比方面考慮，選用西門子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個氣樣電磁閥的開、關(guān)，電磁閥為24VDC常閉結(jié)構(gòu)。二是：控制兩臺抽氣泵輪流工作，泵1、泵2每隔2個小時自動切換一次，DO信號通過中間繼電器的擴(kuò)展控制抽氣泵。三是：控制液位信號器水、油液位的自動排液。此外，DI輸入為：液位信號器水、油液位的干接點(diǎn)信號，滿液時干接點(diǎn)接通，排液結(jié)束時干接點(diǎn)斷開；
（2）、模塊量輸入模塊采用1塊EM231，輸入氫氣分析儀的4-20mADC信號；
（3）、模塊量輸出模塊采用4塊EM232，8路4-20mADC信號到DCS系統(tǒng)；
（4）、安裝排液電磁閥和平衡電磁閥，電磁閥為24VDC常閉結(jié)構(gòu)，完善液位信號器水、油液位的自動控制功能；
（5）、人機(jī)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；
（6）、在人機(jī)界面上設(shè)置歷史曲線記錄功能，方便對現(xiàn)場漏氫趨勢的跟蹤和分析，可實(shí)現(xiàn)當(dāng)前30天歷史數(shù)據(jù)查閱；
（7）、為了提高測量的響應(yīng)速度，8個氣樣電磁閥出來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(nèi)徑也盡可能小，選用直徑8×1.5銅管。
6 系統(tǒng)功能
（1）、具有自動/手動巡檢功能，如圖3所示，在操作菜單上，選擇“自動巡檢”并設(shè)置巡檢時間為5分鐘時，8個氣樣電磁閥依次自動打開，不斷周而復(fù)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排液功能，滿液后，自動停泵并打開排液電磁閥和平衡電磁閥排液，當(dāng)液位下降到下限時，系統(tǒng)恢復(fù)到正常工作狀態(tài)；選擇“手動巡檢”時，可以任意打開8個氣樣電磁閥中其中的一個，或任意啟動泵1或泵2工作，或任意打開排液電磁閥和平衡電磁閥等；
（2）、具有歷史記錄功能，可以對發(fā)電機(jī)封母A相、發(fā)電機(jī)封母B相、發(fā)電機(jī)封母C相、發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)1、發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)2、汽端空側(cè)、勵磁端空側(cè)、定冷水箱的漏氫量進(jìn)行30天時間的查閱，便于對漏氫變化趨勢的跟蹤分析；
（3）、具有巡檢監(jiān)控功能，進(jìn)入該菜單后，可以觀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?fàn)顟B(tài)。該菜單還顯示采集數(shù)據(jù)處理的滯后時間，根據(jù)管路的實(shí)際情況，一般滯后時間選擇2分鐘。
圖3 自動/手動巡檢菜單
7 設(shè)備投運(yùn)情況
#1機(jī)組漏氫檢測裝置自從2010年改造后，運(yùn)行至今已4年時間，沒有出現(xiàn)過任何故障，在線監(jiān)測漏氫的可靠性、準(zhǔn)確性大大提高，投運(yùn)效果好。
8、結(jié)論
該套漏氫檢測裝置具有可靠性高、測量準(zhǔn)確和功能齊全的特點(diǎn)，是當(dāng)前抽氣式中一套較理想的在線監(jiān)測漏氫設(shè)備，可以為同行提供參考和借鑒。
參考文獻(xiàn)：
【1】 汽輪發(fā)電機(jī)運(yùn)行規(guī)程 國家電力公司標(biāo)準(zhǔn) 1999年版.
【2】 S7-200可編程序控制器系統(tǒng)手冊 版本06/2004. 西門子有限公司
【3】 可編程漏氫自動巡檢裝置操作使用說明書 恒海儀器儀表自控設(shè)備有限公司.
【4】 發(fā)電機(jī)漏氫在線檢測裝置應(yīng)用情況的研究 華北電力科學(xué)研究院有限責(zé)任公司 白亞民 呂明.
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