摘要 針對(duì)我公司#1氫冷汽輪發(fā)電機(jī)組漏氫檢測(cè)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(shí)監(jiān)測(cè)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(cè) 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(shí)，遇到明火就會(huì)發(fā)生爆炸。因此，可靠地準(zhǔn)確地檢測(cè)發(fā)電機(jī)組漏氫量，對(duì)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(cè)裝置主要流行兩大測(cè)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(hào)，由裝在集控室或就地儀表進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)；另一種是：由一臺(tái)安裝在現(xiàn)場(chǎng)的熱導(dǎo)式氫氣分析儀就地從不同測(cè)點(diǎn)依次抽取氣樣進(jìn)行檢測(cè)漏氫。 

　　我公司原#1發(fā)電機(jī)漏氫檢測(cè)裝置是采用依次抽取氣樣的原理檢測(cè)漏氫的，該裝置在線檢測(cè)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(lì)磁端空側(cè)、定冷水箱8個(gè)可能漏氫部位。該裝置由一個(gè)QH-8型機(jī)械切換器、兩臺(tái)抽氣泵、一臺(tái)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(gè)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(cè)，每個(gè)點(diǎn)自動(dòng)巡檢時(shí)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(shí)光字牌報(bào)警，其中兩臺(tái)抽氣泵是由手動(dòng)控制的。 

　　3 存在問題分析 

　　（1）、主要問題是： 8個(gè)漏氫點(diǎn)只用一臺(tái)熱導(dǎo)式氫分析儀檢測(cè)，在自動(dòng)巡檢時(shí)，同一時(shí)間只能巡顯一個(gè)測(cè)點(diǎn)信號(hào)，而氫分析儀輸出的0-10 mVDC信號(hào)又沒有地址碼，當(dāng)有測(cè)點(diǎn)報(bào)警時(shí)就得將切換器切回手動(dòng)巡檢，逐個(gè)打開手動(dòng)閥門通氣確認(rèn)。從而，延誤發(fā)現(xiàn)漏氫點(diǎn)時(shí)間。此外，一期集控室氫分析儀反映的測(cè)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(shí)，開始1-2分鐘內(nèi)還在繼續(xù)測(cè)量上一路氣樣，導(dǎo)致遠(yuǎn)方儀表反映的測(cè)量數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，甚至產(chǎn)生誤報(bào)； 

　?。?）、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(dòng)件變形后不能正常切換，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)拒動(dòng)，導(dǎo)致氣樣不能正常切換而影響測(cè)量； 

　　（3）、兩臺(tái)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(dǎo)致抽氣泵長(zhǎng)時(shí)間工作過熱損壞，故障率高； 

　?。?）、液位信號(hào)器內(nèi)的水、油液位沒有自動(dòng)排液控制功能，滿液后通過打開手動(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(dǎo)致測(cè)量數(shù)據(jù)異常； 

　　4 解決問題的對(duì)策 

　　針對(duì)原裝置存在的問題，采用PLC可編程序控制器和觸摸屏升級(jí)改造。（1）針對(duì)用1臺(tái)儀表顯示8個(gè)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(shí)產(chǎn)生的交叉影響，測(cè)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(shí)交叉影響這 

　　部分，解決氣樣切換時(shí)測(cè)量不準(zhǔn)確的問題；（2）、針對(duì)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(duì)兩臺(tái)抽氣泵實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，每臺(tái)泵工作2個(gè)小時(shí)，休息2個(gè)小時(shí)，避免單臺(tái)抽氣泵工作時(shí)間長(zhǎng)而過熱損壞，從而，延長(zhǎng)抽氣泵的使用壽命和提高檢測(cè)漏氫的可靠性；（4）液位信號(hào)器的水、油液位由PLC自動(dòng)控制，滿液后自動(dòng)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(shí)，系統(tǒng)恢復(fù)到正常工作狀態(tài)；（5）為了方便現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控，在現(xiàn)場(chǎng)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(shì)；（6）PLC輸出的8個(gè)可能漏氫AO信號(hào)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(jià)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(gè)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(tái)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(hào)通過中間繼電器的擴(kuò)展控制抽氣泵。三是：控制液位信號(hào)器水、油液位的自動(dòng)排液。此外，DI輸入為：液位信號(hào)器水、油液位的干接點(diǎn)信號(hào)，滿液時(shí)干接點(diǎn)接通，排液結(jié)束時(shí)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(hào)； 

　?。?）、模塊量輸出模塊采用4塊EM232，8路4-20mADC信號(hào)到DCS系統(tǒng)； 

　?。?）、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(hào)器水、油液位的自動(dòng)控制功能； 

　?。?）、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； 

　?。?）、在人機(jī)界面上設(shè)置歷史曲線記錄功能，方便對(duì)現(xiàn)場(chǎng)漏氫趨勢(shì)的跟蹤和分析，可實(shí)現(xiàn)當(dāng)前30天歷史數(shù)據(jù)查閱； 

　?。?）、為了提高測(cè)量的響應(yīng)速度，8個(gè)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(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(shè)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，不斷周而復(fù)始地接通氣樣。兩臺(tái)抽氣泵交替地工作。液位信號(hào)器的液位具有自動(dòng)排液功能，滿液后，自動(dòng)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(shí)，系統(tǒng)恢復(fù)到正常工作狀態(tài)；選擇“手動(dòng)巡檢”時(shí)，可以任意打開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，或任意打開排液電磁閥和平衡電磁閥等； 

　?。?）、具有歷史記錄功能，可以對(duì)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(lì)磁端空側(cè)、定冷水箱的漏氫量進(jìn)行30天時(shí)間的查閱，便于對(duì)漏氫變化趨勢(shì)的跟蹤分析； 

　?。?）、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(shí)間，根據(jù)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(shè)備投運(yùn)情況 

　　#1機(jī)組漏氫檢測(cè)裝置自從2010年改造后，運(yùn)行至今已4年時(shí)間，沒有出現(xiàn)過任何故障，在線監(jiān)測(cè)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(cè)裝置具有可靠性高、測(cè)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(cè)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(cè) 版本06/2004. 西門子有限公司 

　　【3】 可編程漏氫自動(dòng)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(cè)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.