摘要 針對我公司#1氫冷汽輪發電機組漏氫檢測裝置存在技術落后、隱患多的問題，提出解決方案，并采用PLC可編程序控制器進行技改，有效地提高實時監測汽輪發電機組漏氫的可靠性。
關鍵詞 發電機漏氫檢測 探討改進 PLC監控
1 引言
湛江電力有限公司4×300MW汽輪發電機組是采用水-氫-氫冷卻方式，我們知道：氫氣是作為一種導熱性冷卻介質，它可以有效地提高發電效率，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，遇到明火就會發生爆炸。因此，可靠地準確地檢測發電機組漏氫量，對于確保發電機組的安全經濟運行，具有十分重要意義。
2 概況
當前，國內發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行在線監測；另一種是：由一臺安裝在現場的熱導式氫氣分析儀就地從不同測點依次抽取氣樣進行檢測漏氫。
我公司原#1發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，該裝置在線檢測發電機封母A相、發電機封母B相、發電機封母C相、發電機中性點1、發電機中性點2、汽輪機端空側、勵磁端空側、定冷水箱8個可能漏氫部位。該裝置由一個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管路、閥門組成。如圖1所示，工作過程是：發電機可能漏氫的8個部位，通過切換器和抽氣泵，依次將氣樣送給RD-105熱導式氫分析儀檢測，每個點自動巡檢時間為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個漏氫點只用一臺熱導式氫分析儀檢測，在自動巡檢時，同一時間只能巡顯一個測點信號，而氫分析儀輸出的0-10 mVDC信號又沒有地址碼，當有測點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。從而，延誤發現漏氫點時間。此外，一期集控室氫分析儀反映的測量數據沒有考慮管路中殘余氣體的影響，因為氣樣切換時，開始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，有時會出現拒動，導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。人工切換不及時導致抽氣泵長時間工作過熱損壞，故障率高；
（4）、液位信號器內的水、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、油進入分析儀后，導致測量數據異常；
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個漏氫數據沒有地址碼的問題，利用PLC內部邏輯確保人機界面漏氫顯示、AO輸出和氣樣采樣點的地址完全一致，快速確認漏氫點。此外，為扣除氣樣切換時產生的交叉影響，測量數據延遲1-2分鐘再送給人機界面及DCS系統顯示，扣除了剛切換時交叉影響這
部分，解決氣樣切換時測量不準確的問題；（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對兩臺抽氣泵實現自動控制，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，避免水油進入分析儀，當液位下降到低限時，系統恢復到正常工作狀態；（5）為了方便現場監控，在現場安裝人機界面，并設置歷史曲線功能，便于分析機組漏氫的變化趨勢；（6）PLC輸出的8個可能漏氫AO信號送入DCS系統，實現遠方監控。
5方案實施
根據圖2所示，方案實施如下：
（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，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個小時自動切換一次，DO信號通過中間繼電器的擴展控制抽氣泵。三是：控制液位信號器水、油液位的自動排液。此外，DI輸入為：液位信號器水、油液位的干接點信號，滿液時干接點接通，排液結束時干接點斷開；
（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；
（4）、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、油液位的自動控制功能；
（5）、人機界面選用MP277型10寸彩色觸摸屏，組態軟件：WinCC flexible2007，與PLC的RS485接口通訊；
（6）、在人機界面上設置歷史曲線記錄功能，方便對現場漏氫趨勢的跟蹤和分析，可實現當前30天歷史數據查閱；
（7）、為了提高測量的響應速度，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，管內徑也盡可能小，選用直徑8×1.5銅管。
6 系統功能
（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，當液位下降到下限時，系統恢復到正常工作狀態；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，可以對發電機封母A相、發電機封母B相、發電機封母C相、發電機中性點1、發電機中性點2、汽端空側、勵磁端空側、定冷水箱的漏氫量進行30天時間的查閱，便于對漏氫變化趨勢的跟蹤分析；
（3）、具有巡檢監控功能，進入該菜單后，可以觀察所有電磁閥和泵的工作狀態，綠色為工作狀態，白色為停止狀態。該菜單還顯示采集數據處理的滯后時間，根據管路的實際情況，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年時間，沒有出現過任何故障，在線監測漏氫的可靠性、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，是當前抽氣式中一套較理想的在線監測漏氫設備，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備有限公司.
【4】 發電機漏氫在線檢測裝置應用情況的研究 華北電力科學研究院有限責任公司 白亞民 呂明.
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