煤油氣相干燥設備冷凝回收系統(tǒng)控制方式分析

羅鎮(zhèn)江

（中山凱旋真空科技股份有限公司，廣東 中山 528478）

目前，很多變壓器企業(yè)在器身干燥的過程中一般都采用煤油氣相干燥設備。一方面干燥設備的效果好，另一方面是因為煤油氣相設備具有良好的冷凝回收系統(tǒng)。隨著各種干燥設備的技術不斷的創(chuàng)新與發(fā)展，干燥設備在結構、原理、工藝管理上都變得十分成熟，對生產(chǎn)過程中的節(jié)能減排具有十分重要的作用，其中最為關鍵的技術就是冷凝回收控制技術。

1 冷凝回收系統(tǒng)構成

根據(jù)煤油氣相干燥冷凝設備的具體結構與功能，可將冷凝系統(tǒng)分為真空系統(tǒng)、煤油系統(tǒng)、冷凝回收系統(tǒng)等組成部分，在運行的過程中，需要真空系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)等協(xié)同工作，才能起到干燥的效果。而按照煤油氣相干燥設備的運行的過程可分為準備階段、加熱階段、降壓階段、高真空階段等流程。在整個煤油氣相干燥設備的運行系統(tǒng)中，在設備的加熱階段是加熱能力最強、出水量最大的過程，而冷凝回收系統(tǒng)的主要功能是對整個工作過程中產(chǎn)生的冷凝液進行回收，并實現(xiàn)油水分離。它的主要結構圖如下圖1 所示。

圖1 煤油干燥設備冷凝回收系統(tǒng)結構圖

干燥冷凝回收系統(tǒng)主要由冷凝器402、系統(tǒng)中間冷凝器208、設備冷凝收集罐408 以及具體工作閥門等構成。其中傳感器主要包括液位傳感器404、磁致伸縮液位計、壓力傳感器等設備構成。在具體的工作過程中，冷凝器首先將設備產(chǎn)生的高溫蒸汽進行冷凝收集回收，然后在冷凝收集罐通過煤油和水的密度差和不相容性，實現(xiàn)油水分離。

2 冷凝回收系統(tǒng)的工作原理

在整個冷凝系統(tǒng)的加熱階段中，需要蒸發(fā)器中的煤油加熱成煤油蒸汽，然后利用煤油蒸汽對器身進行加熱，使器身的水分蒸發(fā)。由于在加熱的過程中，干燥罐的水分蒸汽與煤油蒸汽的混合越來越多，罐體內(nèi)的壓力逐漸增加，在通過218 閥門對收集罐進行抽空，干燥罐內(nèi)的混合蒸汽就會通過調(diào)節(jié)閥221 流入到主冷凝器中，并在主冷凝器中凝聚成煤油和水的混合液體，通過集液閥405 聚集在收集罐中。在工作時泄漏泵會將收集罐內(nèi)的壓力維持在一定范圍內(nèi)，并將其保持在一定的真空度范圍內(nèi)。收集罐的主要功能是將收集的液體進行分離，混合液體中煤油的密度比較小，一般情況下是浮在水的上部，當收集罐中的水量達到一定的程度之后，產(chǎn)生的廢水就會通過閥門410 排入到廢水罐中，當煤油達到一定液位高度后，通過煤油泵將收集罐中過多的煤油，輸送到緩沖罐或儲油罐中。在收集混合液體的過程中，泄漏泵在對收集罐抽真空時，會有部分混合蒸汽在中間部分發(fā)生冷凝，在中間冷凝器凝聚成液體。在液體達到一定水平之后，混合液體通過閥門（208.5）排放到收集罐內(nèi)，達到對整個系統(tǒng)中的液體進行冷凝回收和排水量的統(tǒng)計。

3 冷凝系統(tǒng)控制方式的分析

在油浸式變壓器的器身中，如果采用110kV 等級的電壓，它的鐵芯主要是由疊壓的硅鋼片構成，線圈的銅線主要采用不同形狀的絕緣材料構成，由于銅線與硅鋼材料的特點，在它們之中存在的水分較少，而大部分水分一般存儲在絕緣材料中，干燥設備的主要目標是去除絕緣材料中的水分，而冷凝系統(tǒng)也是要收集統(tǒng)計其中的水分。通過分析我們可以看出，絕緣材料在加熱時，出水比較多，在中間降壓的過程中出水是最多的，隨著加熱時間的推移，絕緣材料出水越來越少。變壓器器身的水分回收一般通過冷凝回收系統(tǒng)實現(xiàn)的，它的功能是使混合蒸汽冷凝成液體，并收集起來。另外能夠控制干燥罐內(nèi)安全壓力，使得干燥罐內(nèi)的壓力不會無限的增加。但是，在具體的工作過程中，煤油蒸汽與水蒸氣的混合氣體主要是通過設備中的調(diào)節(jié)閥221 至主冷凝器形成液體后進入到收集罐中，調(diào)節(jié)閥的主要功能是控制主冷凝器中混合汽油的量，達到對混合液體回流量控制的目的。因此在具體的工作中，形成以下兩種工作方式。

（1）壓力回流控制方式。在傳統(tǒng)的冷凝控制系統(tǒng)中，主要采用壓力判斷的方式來控制冷凝系統(tǒng)，依據(jù)干燥罐中的混合氣體壓力，采用調(diào)節(jié)閥的方式來控制干燥罐的壓力，在收集罐收集的過程中，隨著干燥罐內(nèi)的壓力增加，調(diào)節(jié)閥的閥門增加程度也會增加，當壓力減小時，調(diào)節(jié)閥也會減小，這樣就能夠及時的調(diào)節(jié)干燥罐內(nèi)的壓力，保證干燥罐在安全的壓力下進行工作。在加熱階段前期，通過蒸發(fā)器對干燥罐內(nèi)的煤油進行加熱，使之形成煤油蒸汽，進而能夠實現(xiàn)對變壓器的器身進行加熱，這時產(chǎn)生的熱量大多被變壓器的本身吸收，在干燥內(nèi)的壓力不是很大。另外受壓力判斷控制邏輯影響，干燥罐內(nèi)的壓力逐漸增加，所以調(diào)節(jié)閥(221) 開度隨著壓力的增加也在不斷地增加。這樣在加熱的中期階段，隨著干燥罐內(nèi)的壓力在不斷地增加，在干燥罐內(nèi)的混合氣體達到一定的濃度之后，干燥罐內(nèi)的壓力就會上升。調(diào)節(jié)閥221 的開度也在不斷地增加，就能充分的將大量的煤油與水的混合蒸汽抽至冷凝器中進行冷凝，能夠在冷凝回收系統(tǒng)中對混合氣體進行回收。采用這種方法的優(yōu)點是逐漸增加干燥罐內(nèi)的壓力，使得干燥罐內(nèi)不會出現(xiàn)超壓工作的危險。

（2）冷凝回流控制方式。通過對VPD 冷凝回收系統(tǒng)中調(diào)節(jié)閥(221) 來實現(xiàn)對干燥罐內(nèi)的壓力進行控制，主要是通過調(diào)節(jié)閥來控制冷凝器的回流量，在混合氣體達到主冷凝器之后，調(diào)節(jié)閥開度大小的控制主要是通過對煤油和水的容積來實現(xiàn)的。它的主要控制邏輯是：當冷凝回流量較大時，干燥罐的壓力變小，使得調(diào)節(jié)閥的開度變小，而在冷凝的回流量較小時，調(diào)節(jié)罐內(nèi)的壓力增加，就會促進調(diào)節(jié)閥的開度增加。這樣在具體的工作過程中，對實際控制的冷凝流量控制在一個標準的流量設定值內(nèi)，通過將調(diào)節(jié)閥的開度控制在一定的范圍內(nèi)，這樣就不會影響收集罐內(nèi)的溫度與整個冷凝回收系統(tǒng)的負荷。在工作的過程中，如果主冷凝器下方的冷凝液越來越少，可以通過調(diào)節(jié)閥的開度來控制干燥罐與收集罐之間通道的大小，并將變壓器蒸發(fā)出來的水蒸氣抽至整個冷凝收集系統(tǒng)中，以控制整個干燥罐內(nèi)的壓強，這樣在罐內(nèi)的溫度與變壓器的溫度上升，能夠對水蒸氣進行收集，也可以快速的對整個冷凝系統(tǒng)的計量進行分析。冷凝回流量控制調(diào)節(jié)閥方式的工作優(yōu)點是比較容易對系統(tǒng)工作進行控制，而且控制邏輯比較簡單，在系統(tǒng)加熱的初期，可以快速的將干燥罐內(nèi)的水蒸汽抽出，變壓器的鐵芯不容易生銹，主要蒸發(fā)器與主冷凝器的功率不變，干燥罐內(nèi)的壓力就會保持在一定的范圍內(nèi)，整個冷凝系統(tǒng)的冷凝量保持一定，但是采用這種控制方式的過程比較繁瑣，在具體的工作中，需要結合具體的情況，選擇合適的控制方案。

4 結語

目前，如果能夠使VPD 設備提高變壓器干燥水平，提升冷凝系統(tǒng)的回收功能，使得整個設備能夠更加完善、高效、穩(wěn)定的運行、生產(chǎn)，對整個變壓器干燥功能具有十分重要的作用。在煤油氣相工作干燥冷凝系統(tǒng)的回收過程中，采用合理的方案與技術來提升冷凝液體的回收質量，是保證煤油氣相干燥技術的關鍵。