浅谈发电机漏氢检测装置技术改造

来源: 成都伯斯曼实业
发布时间:2014-10-16
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　　摘要针对我公司#1氢冷汽轮发电机组漏氢检测装置存在技术落后、隐患多的问题，提出解决方案，并采用PLC可编程序控制器进行技改，有效地提高实时监测汽轮发电机组漏氢的可靠性。

　　关键词发电机漏氢检测探讨改进 PLC监控

　　1 引言

　　湛江电力有限公司4×300MW汽轮发电机组是采用水-氢-氢冷却方式，我们知道：氢气是作为一种导热性冷却介质，它可以有效地提高发电效率，但它又是一种易燃易爆气体，当空气中氢气的体积含量达到4.0%～75.6%时，遇到明火就会发生爆炸。因此，可靠地准确地检测发电机组漏氢量，对于确保发电机组的安全经济运行，具有十分重要意义。

　　2 概况

　　当前，国内发电机漏氢检测装置主要流行两大测量方式：一种是：将钯栅氢敏传感器探头安装在发电机可能漏氢部位，把0-4%漏氢量转变成电信号，由装在集控室或就地仪表进行在线监测；另一种是：由一台安装在现场的热导式氢气分析仪就地从不同测点依次抽取气样进行检测漏氢。

　　我公司原#1发电机漏氢检测装置是采用依次抽取气样的原理检测漏氢的，该装置在线检测发电机封母A相、发电机封母B相、发电机封母C相、发电机中性点1、发电机中性点2、汽轮机端空侧、励磁端空侧、定冷水箱8个可能漏氢部位。该装置由一个QH-8型机械切换器、两台抽气泵、一台热导式氢气分析仪及相关管路、阀门组成。如图1所示，工作过程是：发电机可能漏氢的8个部位，通过切换器和抽气泵，依次将气样送给RD-105热导式氢分析仪检测，每个点自动巡检时间为5分钟，热导式氢分析仪输出0-10 mVDC给一期集控室漏氢分析仪，漏氢超标时光字牌报警，其中两台抽气泵是由手动控制的。

　　3 存在问题分析

　　（1）、主要问题是： 8个漏氢点只用一台热导式氢分析仪检测，在自动巡检时，同一时间只能巡显一个测点信号，而氢分析仪输出的0-10 mVDC信号又没有地址码，当有测点报警时就得将切换器切回手动巡检，逐个打开手动阀门通气确认。从而，延误发现漏氢点时间。此外，一期集控室氢分析仪反映的测量数据没有考虑管路中残余气体的影响，因为气样切换时，开始1-2分钟内还在继续测量上一路气样，导致远方仪表反映的测量数据不准确，甚至产生误报；

　　（2）、原装置最突出的问题是：切换器可靠性差，特别是机械切换器的凸轮件磨损和传动件变形后不能正常切换，有时会出现拒动，导致气样不能正常切换而影响测量；

　　（3）、两台抽气泵控制方式落后，一直是靠人工操作切换。人工切换不及时导致抽气泵长时间工作过热损坏，故障率高；

　　（4）、液位信号器内的水、油液位没有自动排液控制功能，满液后通过打开手动阀排液，有时存在排液不及时，水、油进入分析仪后，导致测量数据异常；

　　4 解决问题的对策

　　针对原装置存在的问题，采用PLC可编程序控制器和触摸屏升级改造。（1）针对用1台仪表显示8个漏氢数据没有地址码的问题，利用PLC内部逻辑确保人机界面漏氢显示、AO输出和气样采样点的地址完全一致，快速确认漏氢点。此外，为扣除气样切换时产生的交叉影响，测量数据延迟1-2分钟再送给人机界面及DCS系统显示，扣除了刚切换时交叉影响这

　　部分，解决气样切换时测量不准确的问题；（2）、针对原装置可靠性差的问题，采用PLC逻辑软件来取代较复杂的硬件控制，以提高气样切换的可靠性；（3）采用PLC对两台抽气泵实现自动控制，每台泵工作2个小时，休息2个小时，避免单台抽气泵工作时间长而过热损坏，从而，延长抽气泵的使用寿命和提高检测漏氢的可靠性；（4）液位信号器的水、油液位由PLC自动控制，满液后自动停泵并打开排液电磁阀和平衡电磁阀排液，从而，避免水油进入分析仪，当液位下降到低限时，系统恢复到正常工作状态；（5）为了方便现场监控，在现场安装人机界面，并设置历史曲线功能，便于分析机组漏氢的变化趋势；（6）PLC输出的8个可能漏氢AO信号送入DCS系统，实现远方监控。

　　5方案实施

　　根据图2所示，方案实施如下：

　　（1）、从性价比方面考虑，选用西门子S7-200系列的PLC，CPU 226，自带16路DO继电器输出（触点容量24VDC/ 2ADC ），24路DI输入。该一体化PLC一共控制3部分，一是：控制8个气样电磁阀的开、关，电磁阀为24VDC常闭结构。二是：控制两台抽气泵轮流工作，泵1、泵2每隔2个小时自动切换一次，DO信号通过中间继电器的扩展控制抽气泵。三是：控制液位信号器水、油液位的自动排液。此外，DI输入为：液位信号器水、油液位的干接点信号，满液时干接点接通，排液结束时干接点断开；

　　（2）、模块量输入模块采用1块EM231，输入氢气分析仪的4-20mADC信号；

　　（3）、模块量输出模块采用4块EM232，8路4-20mADC信号到DCS系统；

　　（4）、安装排液电磁阀和平衡电磁阀，电磁阀为24VDC常闭结构，完善液位信号器水、油液位的自动控制功能；

　　（5）、人机界面选用MP277型10寸彩色触摸屏，组态软件：WinCC flexible2007，与PLC的RS485接口通讯；

　　（6）、在人机界面上设置历史曲线记录功能，方便对现场漏氢趋势的跟踪和分析，可实现当前30天历史数据查阅；

　　（7）、为了提高测量的响应速度，8个气样电磁阀出来至氢分析仪之间的公共管路尽量要求短，并且在不影响气样流量的前提下，管内径也尽可能小，选用直径8×1.5铜管。

　　6 系统功能

　　（1）、具有自动/手动巡检功能，如图3所示，在操作菜单上，选择“自动巡检”并设置巡检时间为5分钟时，8个气样电磁阀依次自动打开，不断周而复始地接通气样。两台抽气泵交替地工作。液位信号器的液位具有自动排液功能，满液后，自动停泵并打开排液电磁阀和平衡电磁阀排液，当液位下降到下限时，系统恢复到正常工作状态；选择“手动巡检”时，可以任意打开8个气样电磁阀中其中的一个，或任意启动泵1或泵2工作，或任意打开排液电磁阀和平衡电磁阀等；

　　（2）、具有历史记录功能，可以对发电机封母A相、发电机封母B相、发电机封母C相、发电机中性点1、发电机中性点2、汽端空侧、励磁端空侧、定冷水箱的漏氢量进行30天时间的查阅，便于对漏氢变化趋势的跟踪分析；

　　（3）、具有巡检监控功能，进入该菜单后，可以观察所有电磁阀和泵的工作状态，绿色为工作状态，白色为停止状态。该菜单还显示采集数据处理的滞后时间，根据管路的实际情况，一般滞后时间选择2分钟。

　　图3 自动/手动巡检菜单

　　7 设备投运情况

　　#1机组漏氢检测装置自从2010年改造后，运行至今已4年时间，没有出现过任何故障，在线监测漏氢的可靠性、准确性大大提高，投运效果好。

　　8、结论

　　该套漏氢检测装置具有可靠性高、测量准确和功能齐全的特点，是当前抽气式中一套较理想的在线监测漏氢设备，可以为同行提供参考和借鉴。

　　参考文献：

　　【1】汽轮发电机运行规程国家电力公司标准 1999年版.

　　【2】 S7-200可编程序控制器系统手册版本06/2004. 西门子有限公司

　　【3】可编程漏氢自动巡检装置操作使用说明书恒海仪器仪表自控设备有限公司.

　　【4】发电机漏氢在线检测装置应用情况的研究华北电力科学研究院有限责任公司白亚民吕明.