浅析火电厂氢气干燥器论文_李龙,骆长东 刘延明

摘 要：徐州华润电力有限公司＃1机组1996年建成投产，其氢气干燥器设计采用PLC控制，此装置只实现本单元所具备的功能，而 PLC因为基本上都为单个小系统工作，在与别的PLC或上位机进行通讯时，所采用的网络形式基本都是单网结构，网络协议也经常与国际标准不符；DCS网络是整个系统的中枢神经，DCS系统通常采用的国际标准协议 TCP/IP。它是安全可靠双冗余的高速通讯网络，系统的拓展性与开放性更好。为此将＃1机组氢气干燥器系统更改为安全可靠的新华DCS控制系统，实现远程操作和数据监控，保证了火电厂系统的可靠稳定的运行及启动机组的安全运行。

中国关键词：火力发电厂；氢气干燥器；PLC；DCS；应用研究

一 项目改造的必要性：

徐州华润电力有限公司一号机氢气干燥器改造前均采用PLC控制系统（图1：改造之前系统设备图）。PLC控制器存在逻辑查询不清晰，故障判断不直观的问题；同时由于使用时间长，设备已淘汰换型，备件难以采购。为了实现设备的安全经济运行，同时方便检修维护人员及时准确的判断设备故障原因，需要将氢气干燥器由之前的PLC控制升级为更加安全可靠的新华DCS控制系统。以氢气干燥器DCS控制改造为例，分析具体改造过程。

二 逻辑设计

1.氢气干燥器逻辑要求：

氢气干燥器正常运行主要包含两个过程，即吸湿过程和再生过程。其中再生过程又分为加热过程和冷却过程。我厂使用的氢气改造器分为A、B两塔，每个塔都具备独立完成干燥和再生过程的设计。正常运行时A塔进行吸湿时，B塔处于再生过程；A塔完成吸湿进入再生过程时，B塔开始吸湿过程。其中循环切换时间包括8小时的吸湿过程和8小时的再生过程（再生包括4小的加热和4小时的冷却），也就是8个小时两个塔切换一次。A/B塔工作方式切换采用电磁阀驱动气缸实现。A塔、B塔风机随干燥器运行指令启动不间断运行直至系统停运指令发出。

2. 整改思路

本氢气干燥器出厂使用就地PLC控制器进行系统控制。为更加方便运行维护，重新采用对该氢气干燥器采用就地、DCS皆可进行控制的设计；同时并取消PLC，逻辑组态在DCS完成，就地控制回路进行相应修改。氢干燥器工作方式分为A塔吸湿B塔再生和B塔吸湿A塔再生两种，A/B塔工作方式切换周期为8小时，（吸湿和再生同时进行，时间均为8小时）。其中再生又分为加热和冷却两个过程，其运行过程为：再生塔先加热4小时，即相应加热器通电加热；再冷却4小时，加热器断电。

DCS启动说明：

假设氢干燥器以A塔吸湿B塔再生方式启动：A塔吸湿B塔加热工作开始，A、B塔风机同时启动，同时A塔电磁阀带电，A塔加热器失电，A塔开始吸湿；B塔电磁阀失电，B塔加热器带电，B塔开始再生。B塔加热4小时后，B塔加热器控制失电，B塔开始冷却。

B塔冷却4小时后，氢干燥器工作方式切换为A塔再生B塔吸湿：A/B塔风机继续运行，同时B塔电磁阀带电，B塔加热器失电，B塔开始吸湿；A塔电磁阀失电，A塔加热器带电，A塔开始再生。A塔加热4小时后，A塔加热器控制失电，A塔开始冷却。

A塔冷却4小时后，氢干燥器工作方式再次切换为A塔吸湿B塔再生，氢干燥器重复以上工作方式继续运行。

DCS停止说明：DCS输出停止指令，A、B塔电加热器停止，同时A、B塔风机停止。A、B塔电磁阀均失电。

保护说明：

加热器故障：就地控制柜内电加热器过电流保护器动作，直接切断电加热器电源，并将报警信号送入DCS。同时DCS应发出停止氢干燥器指令。

风机故障：设备正常运行时， A塔、B塔风机应有运行反馈信号，如果风机出现过流，接地或者短路，则对应A塔、B塔风机反馈接点断开，风机反馈失去，DCS判断故障并报警输出信号到就地控制柜。同时DCS应发出停止氢干燥器指令。

四通阀故障：A塔吸湿时，B塔转换开关有反馈信号输入DCS，且A塔转换开关无反馈。B塔吸湿时，A塔转换开关有反馈信号输入DCS，且B塔转换开关无反馈。否则计算机逻辑应判断为故障并报警输出信号至就地控制柜。同时DCS应发出停止氢干燥器指令。压差开关报警:只做报警信号。

三 解决的关键问题和创新点

氢气干燥器通过DCS可以实现远程操作和数据监控，由于氢气干燥器是清除氢冷发电机氢气中水蒸气的重要设备，对其DCS的逻辑编辑就有了很高的要求，我厂根据各种逻辑的改动要求进行编辑和反复试验。最终满足了生产的要求，保证了发电机的运行效率，为我厂机组可靠稳定运行提供保障。

图1:改造之前系统设备图。 图2：氢气干燥器改造DCS控制设备图

四 故障处理

当运行人员发现DCS指示灯闪烁或是设备启动立马跳时，本专业人员会去现场检查各设备零部件如：控制按钮、程序控制器、固态继电器、控制电源及接线等是否良好。确认上述无误后，专业人员按设备运行要求检查氢气流通管路、查看开启量是否过大或过小、管路油是否堵塞，进氢电磁阀是否损坏等。

经常出现的异常指示灯闪烁、绿灯闪。故降原因通常是加热器驱动电路发生数障。制化霜温控器坏。电源缺相或电压过高、过低，加热器或限温温控器坏

另一种故障情况是绿灯常亮，在运行中，这种情祝经常出现，从设备的维护录来看，导致绿灯亮的主要原因是制冷压缩机内的冷冻机油减少或过多、制冷剂泄露或干燥过器内硅胶潮湿无法继续使用。除此之外，在设备出现绿灯亮时，专业人员还要检查制冷系统中膨胀阀是否有脏物堵住，冷却风机是否损坏等。

五 结语

氢气干燥器是为发电机提供干燥氢气的重要设备，是保障发电机可靠运行必不可少的机体之一，电厂氢气干燥器引入DCS控制后，氢气干燥器可通过改造后的新华DCS控制系统实现远程操作和数据监控，通过各种逻辑关系的支撑和限制，根据需求对DCS的逻辑和监控画面进行详细编辑，逻辑控制一目了然。方便运行人员监视氢气干燥器安全运行情况，并及时发现设备故障及原因，保证了发电机氢冷系统的可靠稳定的运行及启动机组的安全运行，同时也为其他机组改造提供了实例。

参考文献：

[1]牡丹江市联和电力设备有限公司XFG-2F吸附式氢气干燥器说明书。

[2]XFG-1F吸附式氢气干燥器梯形图。

论文作者:李龙,骆长东 刘延明

论文发表刊物:《当代电力文化》2019年 20期

论文发表时间:2020/3/16

标签：干燥器论文;  氢气论文;  加热器论文;  过程论文;  风机论文;  设备论文;  逻辑论文;  《当代电力文化》2019年 20期论文;