煤油氣相干燥設備冷凝回收系統控制方式分析

張蕾 尤長升 王廣潤 孫園園

摘 要：煤油氣相干燥設備具有加熱快而均勻、干燥效果好等優勢，在大型變壓器等產品中應用比較廣泛。冷凝回收系統是煤油氣相干燥設備的重要構成部分，本文闡述了冷凝回收系統的工作原理，然后，重點對其控制方式進行了分析，以供參考。

關鍵詞：煤油;氣相干燥設備;冷凝回收系統;控制方式

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

一、煤油氣相干燥設備及冷凝回收系統概述

（一）煤油氣相干燥設備

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

（二）冷凝回收系統

煤油氣相干燥設備主要包含真空系統、煤油系統、冷凝回收系統等部分，各部分在工作中協同工作，實現設備干燥。冷凝回收系統包括冷凝器、系統中間冷凝器、設備冷凝收集罐、工作閥門等部分，主要作用就是回收冷凝液，并對其進行油水分離。系統結構件圖1。

在煤油氣相干燥設備干燥時，干燥罐的水分蒸汽與煤油蒸汽不斷增多，導致罐內的壓力也越來越大，通過調節閥，干燥罐內的混合蒸汽就會流入到主冷凝器中，冷凝器先冷凝設備產生的高溫蒸汽，然后再進行回收，通過集液閥進到收集罐中。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，煤油通過煤油循環泵達到煤油儲存罐中，再次進行循環利用。

二、冷凝系統控制方式分析

在油浸式變壓器結構中，不同零件的材質也是存在較大差異的，以110kV油浸式變壓器為例，在其各構成部分中，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，冷凝回收系統還會對變壓器器身的水分進行回收。這樣，既能對冷凝水進行回收，還能降低干燥罐壓力。在此過程中，影響冷凝控制系統最關鍵的要素就是節閥的開度，因為煤油蒸汽與水蒸氣的混合氣體就是通過調節閥到達主冷凝器，再通過冷凝形成液體，最后進入到收集罐中。調節閥能控制主冷凝器中混合汽油的量，是煤油氣相干燥設備冷凝回收系統的關鍵因素。整體來看，冷凝系統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行過程中，依據干燥罐中壓力數值調節閥的開度，來對混合氣體進行控制，降低其流出干燥罐的速率，從而調節干燥罐內的壓力。當收集罐收集混合蒸汽時，干燥罐內的壓力就會不斷增加，使得調節閥的閥門開度也相應地增加。如果壓力減小，那么調節閥的開度也會相應地減小。通過這種調節作用，干燥罐內的壓力就會始終屬于安全狀態下，確保干燥罐安全、可靠地運行。

舉例來說，如果干燥罐內壓力大于90mbar，在此種情形下，調節閥開度為50%;當干燥罐內壓力小于5mbar，那么在此種情形下，調節閥開度為25%。在加熱階段的前期，煤油氣相干燥設備中的煤油，就會通過加熱相變變為煤油蒸汽，其產生的熱量基本上被變壓器吸收，只有很少量的混合蒸汽進入主冷凝器中，這就使得干燥罐壓力不會出現大幅增加，調節閥開度很小，以保證干燥器的壓力。當壓力很大的時候，才會有大量的混合蒸汽進入主冷凝器進行冷凝換熱。在加熱中期階段，當干燥罐內的混合氣體濃度達到一定程度，就會使得干燥罐內的壓力也會相應地上升，與此同時，調節閥開度也持續地增加，這樣，大量的煤油與水的混合蒸汽就會被系統抽至冷凝器中進行冷凝，進而對混合氣體進行分離和回收。這種控制方式能夠保證干燥罐內的壓力穩定增加和有效調節，不會發生超壓工作的問題。

（二）冷凝回流控制方式

這種控制方式就是依據冷凝后循環煤油和冷凝水的體積量，來對調節閥的開度進行調整與控制。在設備具體工作中，應當盡量將冷凝回流量控制在標準值左右，這樣調節閥開度就不會發生大幅波動，防止加重主冷凝器工作負荷，或引發冷凝液收集罐溫度劇烈變化。調節閥能控制冷凝器的回流量，而VPD冷凝回收系統中的調節閥能對干燥罐內的壓力進行調節。 只要控制好煤油和水的容積，就可以控制調節閥開度大小。如果冷凝回流量較大，就會降低干燥罐的壓力，減小調節閥的開度;如果冷凝回流量較小，此時干燥罐的壓力就會增加，相應地，調節閥的開度也會增加。通過如此循環往復，冷凝流量就會被控制在標準流量設定值內，而調節閥的開度也不會劇烈地變化，從而確保收集罐內的溫度與冷凝回收系統負荷都處于相對穩定的范圍之內。加熱階段的前期，煤油氣相干燥設備加熱的煤油蒸汽潛熱，通常是被用來進行變壓器材質加熱以及干燥罐罐壁換熱，這個時候的干燥罐內的溫度是不高的，同時，因為變壓器溫度也比較低，就會導致水蒸氣流出量不大，整體來看，干燥罐內混合氣體體積較小。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，冷凝系統就會對出水量進行計算。這種控制方式的優點，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，會對其使用壽命產生影響。

三、結語

綜上所述，煤油氣相干燥設備冷凝系統在設備干燥過程中，起到了至關重要的作用，能使設備運行更加高效、穩定，實現干燥降本增效。在具體實踐中，應不斷地對冷凝系統控制方式進行研究和改進，以進一步提升提高干燥器壓力控制準確度，提高冷凝液體的回收質量。

參考文獻：

[1]李長安.煤油氣相干燥設備冷凝回收系統控制方式分析[J].中國設備工程，2020（04）：105-106.

[2]梁業彪.煤油氣相干燥設備的改進和完善分析[J].裝備維修技術，2019（02）：163+165.

[3]井峰.試論煤油氣相干燥設備的改進和完善[J].化學工程與裝備，2018（10）：240-241.