煤油氣相干燥設(shè)備冷凝回收系統(tǒng)控制方式分析

張蕾 尤長升 王廣潤 孫園園

摘 要：煤油氣相干燥設(shè)備具有加熱快而均勻、干燥效果好等優(yōu)勢，在大型變壓器等產(chǎn)品中應(yīng)用比較廣泛。冷凝回收系統(tǒng)是煤油氣相干燥設(shè)備的重要構(gòu)成部分，本文闡述了冷凝回收系統(tǒng)的工作原理，然后，重點(diǎn)對其控制方式進(jìn)行了分析，以供參考。

關(guān)鍵詞：煤油;氣相干燥設(shè)備;冷凝回收系統(tǒng);控制方式

煤油氣相干燥設(shè)備在很多變壓器企業(yè)中應(yīng)用比較多，其具有良好的冷凝回收系統(tǒng)，干燥設(shè)備的效果理想，具有節(jié)能減排的重要作用。高壓、特高電壓變壓器設(shè)備大多都是油浸式產(chǎn)品，在生產(chǎn)過程中，整個設(shè)備都浸沒在絕緣油中。為確保設(shè)備性能穩(wěn)定和機(jī)身清潔，需要應(yīng)用煤油氣相干燥設(shè)備，來對高壓、特高電壓變壓器設(shè)備進(jìn)行干燥。煤油氣相干燥設(shè)備最為關(guān)鍵的技術(shù)就是冷凝回收控制技術(shù)。本文擬對煤油氣相干燥設(shè)備冷凝回收系統(tǒng)控制方式問題進(jìn)行研究。

一、煤油氣相干燥設(shè)備及冷凝回收系統(tǒng)概述

（一）煤油氣相干燥設(shè)備

煤油氣相干燥設(shè)備借助負(fù)壓條件，使煤油受熱揮發(fā)而形成高溫煤油蒸汽，蒸汽在真空罐內(nèi)遇到低溫工件就會發(fā)生冷凝，進(jìn)而釋放出冷凝潛熱，從而來加熱工件設(shè)備，有的也通過對流換熱方式來加熱低溫元件。煤油在冷凝后，就會經(jīng)冷凝回收設(shè)備，循環(huán)到真空加熱容器中繼續(xù)回用。而經(jīng)過多次揮發(fā)、冷凝，煤油就會釋放冷凝潛熱，對低溫工件設(shè)備進(jìn)行加熱，使其水分受熱揮發(fā)成水蒸氣，再利用真空泵抽走水蒸氣，進(jìn)而達(dá)到工件設(shè)備干燥的目的。與傳統(tǒng)干燥設(shè)備相比，煤油氣相干燥設(shè)備干燥效果好，節(jié)能減排效果顯著，對高壓、超高壓變壓器設(shè)備發(fā)展具有積極的支持作用。

（二）冷凝回收系統(tǒng)

煤油氣相干燥設(shè)備主要包含真空系統(tǒng)、煤油系統(tǒng)、冷凝回收系統(tǒng)等部分，各部分在工作中協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)設(shè)備干燥。冷凝回收系統(tǒng)包括冷凝器、系統(tǒng)中間冷凝器、設(shè)備冷凝收集罐、工作閥門等部分，主要作用就是回收冷凝液，并對其進(jìn)行油水分離。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)件圖1。

在煤油氣相干燥設(shè)備干燥時，干燥罐的水分蒸汽與煤油蒸汽不斷增多，導(dǎo)致罐內(nèi)的壓力也越來越大，通過調(diào)節(jié)閥，干燥罐內(nèi)的混合蒸汽就會流入到主冷凝器中，冷凝器先冷凝設(shè)備產(chǎn)生的高溫蒸汽，然后再進(jìn)行回收，通過集液閥進(jìn)到收集罐中。在冷凝收集罐中，利用煤油和水密度差和不相容性來進(jìn)行油水分離，煤油在上層，水在下層。最終冷凝水排放到廢水罐中，煤油通過煤油循環(huán)泵達(dá)到煤油儲存罐中，再次進(jìn)行循環(huán)利用。

二、冷凝系統(tǒng)控制方式分析

在油浸式變壓器結(jié)構(gòu)中，不同零件的材質(zhì)也是存在較大差異的，以110kV油浸式變壓器為例，在其各構(gòu)成部分中，就分別使用了硅鋼片、銅線和各種樹脂類絕緣材料等材料。每種材料的性質(zhì)不同，其所含的水分也不同，銅線與硅鋼材料含水較少，絕緣材料含水較多。煤油氣相干燥的主要是將絕緣材料中的水分去除。在中間降壓時，絕緣材料出水比較多，隨著不斷加熱，其出水會變得越來越少。此外，冷凝回收系統(tǒng)還會對變壓器器身的水分進(jìn)行回收。這樣，既能對冷凝水進(jìn)行回收，還能降低干燥罐壓力。在此過程中，影響冷凝控制系統(tǒng)最關(guān)鍵的要素就是節(jié)閥的開度，因?yàn)槊河驼羝c水蒸氣的混合氣體就是通過調(diào)節(jié)閥到達(dá)主冷凝器，再通過冷凝形成液體，最后進(jìn)入到收集罐中。調(diào)節(jié)閥能控制主冷凝器中混合汽油的量，是煤油氣相干燥設(shè)備冷凝回收系統(tǒng)的關(guān)鍵因素。整體來看，冷凝系統(tǒng)控制方式主要有壓力回流控制方式和冷凝回流控制方式兩種方式。

（一）壓力回流控制方式

這種控制方式就是在運(yùn)行過程中，依據(jù)干燥罐中壓力數(shù)值調(diào)節(jié)閥的開度，來對混合氣體進(jìn)行控制，降低其流出干燥罐的速率，從而調(diào)節(jié)干燥罐內(nèi)的壓力。當(dāng)收集罐收集混合蒸汽時，干燥罐內(nèi)的壓力就會不斷增加，使得調(diào)節(jié)閥的閥門開度也相應(yīng)地增加。如果壓力減小，那么調(diào)節(jié)閥的開度也會相應(yīng)地減小。通過這種調(diào)節(jié)作用，干燥罐內(nèi)的壓力就會始終屬于安全狀態(tài)下，確保干燥罐安全、可靠地運(yùn)行。

舉例來說，如果干燥罐內(nèi)壓力大于90mbar，在此種情形下，調(diào)節(jié)閥開度為50%;當(dāng)干燥罐內(nèi)壓力小于5mbar，那么在此種情形下，調(diào)節(jié)閥開度為25%。在加熱階段的前期，煤油氣相干燥設(shè)備中的煤油，就會通過加熱相變變?yōu)槊河驼羝?，其產(chǎn)生的熱量基本上被變壓器吸收，只有很少量的混合蒸汽進(jìn)入主冷凝器中，這就使得干燥罐壓力不會出現(xiàn)大幅增加，調(diào)節(jié)閥開度很小，以保證干燥器的壓力。當(dāng)壓力很大的時候，才會有大量的混合蒸汽進(jìn)入主冷凝器進(jìn)行冷凝換熱。在加熱中期階段，當(dāng)干燥罐內(nèi)的混合氣體濃度達(dá)到一定程度，就會使得干燥罐內(nèi)的壓力也會相應(yīng)地上升，與此同時，調(diào)節(jié)閥開度也持續(xù)地增加，這樣，大量的煤油與水的混合蒸汽就會被系統(tǒng)抽至冷凝器中進(jìn)行冷凝，進(jìn)而對混合氣體進(jìn)行分離和回收。這種控制方式能夠保證干燥罐內(nèi)的壓力穩(wěn)定增加和有效調(diào)節(jié)，不會發(fā)生超壓工作的問題。

（二）冷凝回流控制方式

這種控制方式就是依據(jù)冷凝后循環(huán)煤油和冷凝水的體積量，來對調(diào)節(jié)閥的開度進(jìn)行調(diào)整與控制。在設(shè)備具體工作中，應(yīng)當(dāng)盡量將冷凝回流量控制在標(biāo)準(zhǔn)值左右，這樣調(diào)節(jié)閥開度就不會發(fā)生大幅波動，防止加重主冷凝器工作負(fù)荷，或引發(fā)冷凝液收集罐溫度劇烈變化。調(diào)節(jié)閥能控制冷凝器的回流量，而VPD冷凝回收系統(tǒng)中的調(diào)節(jié)閥能對干燥罐內(nèi)的壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)。 只要控制好煤油和水的容積，就可以控制調(diào)節(jié)閥開度大小。如果冷凝回流量較大，就會降低干燥罐的壓力，減小調(diào)節(jié)閥的開度;如果冷凝回流量較小，此時干燥罐的壓力就會增加，相應(yīng)地，調(diào)節(jié)閥的開度也會增加。通過如此循環(huán)往復(fù)，冷凝流量就會被控制在標(biāo)準(zhǔn)流量設(shè)定值內(nèi)，而調(diào)節(jié)閥的開度也不會劇烈地變化，從而確保收集罐內(nèi)的溫度與冷凝回收系統(tǒng)負(fù)荷都處于相對穩(wěn)定的范圍之內(nèi)。加熱階段的前期，煤油氣相干燥設(shè)備加熱的煤油蒸汽潛熱，通常是被用來進(jìn)行變壓器材質(zhì)加熱以及干燥罐罐壁換熱，這個時候的干燥罐內(nèi)的溫度是不高的，同時，因?yàn)樽儔浩鳒囟纫脖容^低，就會導(dǎo)致水蒸氣流出量不大，整體來看，干燥罐內(nèi)混合氣體體積較小。因此，只有較少的冷凝回流量通過主冷凝器。隨著干燥罐溫度和變壓器溫度不斷地提高，就會有混合蒸氣流出來，這時，冷凝系統(tǒng)就會對出水量進(jìn)行計算。這種控制方式的優(yōu)點(diǎn)，就是水蒸氣在加熱初期階段抽出較多，因而可以避免變壓器金屬材質(zhì)生銹。只要控制好冷凝回流量并，干燥器壓力就會處于正常范圍。其不足之處是要頻繁地控制閥門，會對其使用壽命產(chǎn)生影響。

三、結(jié)語

綜上所述，煤油氣相干燥設(shè)備冷凝系統(tǒng)在設(shè)備干燥過程中，起到了至關(guān)重要的作用，能使設(shè)備運(yùn)行更加高效、穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)干燥降本增效。在具體實(shí)踐中，應(yīng)不斷地對冷凝系統(tǒng)控制方式進(jìn)行研究和改進(jìn)，以進(jìn)一步提升提高干燥器壓力控制準(zhǔn)確度，提高冷凝液體的回收質(zhì)量。

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