发电机氢气干燥器的应用探讨

浅析火电厂氢气干燥器 PLC 控制系统与 DCS 系统的应用摘要：徐州华润电力有限公司＃1机组1996年建成投产，其氢气干燥器设计采用PLC控制，此装置只实现本单元所具备的功能，而 PLC因为基本上都为单个小系统工作，在与别的PLC或上位机进行通讯时，所采用的网络形式基本都是单网结构，网络协议也经常与国际标准不符；DCS网络是整个系统的中枢神经，DCS系统通常采用的国际标准协议 TCP/IP。

它是安全可靠双冗余的高速通讯网络，系统的拓展性与开放性更好。

为此将＃1机组氢气干燥器系统更改为安全可靠的新华DCS控制系统，实现远程操作和数据监控，保证了火电厂系统的可靠稳定的运行及启动机组的安全运行。

中国关键词：火力发电厂；氢气干燥器；PLC；DCS；应用研究一项目改造的必要性：徐州华润电力有限公司一号机氢气干燥器改造前均采用PLC控制系统（图1：改造之前系统设备图）。

PLC控制器存在逻辑查询不清晰，故障判断不直观的问题；同时由于使用时间长，设备已淘汰换型，备件难以采购。

为了实现设备的安全经济运行，同时方便检修维护人员及时准确的判断设备故障原因，需要将氢气干燥器由之前的PLC控制升级为更加安全可靠的新华DCS控制系统。

以氢气干燥器DCS控制改造为例，分析具体改造过程。

二逻辑设计1.氢气干燥器逻辑要求：氢气干燥器正常运行主要包含两个过程，即吸湿过程和再生过程。

其中再生过程又分为加热过程和冷却过程。

我厂使用的氢气改造器分为A、B两塔，每个塔都具备独立完成干燥和再生过程的设计。

正常运行时A塔进行吸湿时，B塔处于再生过程；A塔完成吸湿进入再生过程时，B塔开始吸湿过程。

其中循环切换时间包括8小时的吸湿过程和8小时的再生过程（再生包括4小的加热和4小时的冷却），也就是8个小时两个塔切换一次。

A/B塔工作方式切换采用电磁阀驱动气缸实现。

A塔、B塔风机随干燥器运行指令启动不间断运行直至系统停运指令发出。

2. 整改思路本氢气干燥器出厂使用就地PLC控制器进行系统控制。

一、氢气湿度超标对发电机的危害1.1 氧气湿度过高对转子护环的影响氧气湿度过高，使发电机转子护环产生应力腐蚀纹损并使裂纹快速发展。

1.2 氢气湿度过高对绝缘性能的影响发电机内氧气湿度过高，降低定子的绝缘电气强度，易使定子绝缘薄弱处发生相间短路。

1.3 氧气湿度过低对发电机某些部件的影响氧气湿度过低，可导致对发电机某些部件产生不利影响，如可导致定子端部垫块收缩和支撑环裂纹。

二、氢干器工作原理我公司XFG-IF型氨气干燥器对氢气进行干燥处理的原理是利用活性氧化铝对水分子具有吸引力特性。

活性氧化铝是一种固态干燥剂，清除氢冷发电机氧气中的水蒸气，是将氢气通过一定量的活性氧化铝的吸收塔来实现的。

高疏松度的活性氧化铝具有非常大的表面积和强吸湿能力。

当活性氧化铝吸收水分达到饱和后，再生•通过加热来清除干燥剂自身束缚的水分，从而恢复它的吸湿能力，并且活性氧化铝的性能和效率并不受重复再生的影响。

在设备的干燥塔中，埋入式的高密电加热器加热干燥剂使束缚的水分汽化；与此同时一股封装的氧气流过吸附层带走释放出的水蒸气，干燥剂恢夏最初的特性，然后将氢气（含有水蒸气）冷却，冷凝水通过汽水分离器排出，并重复进行。

三、人机界面按键使用说明返回键ESC：不论显示器处于何种状态,返回系统初始画面。

左箭头：修改寄存器数据时，左移被修改的数据位，即闪烁显示数字左移一位。

右箭头：修改寄存器数据时，右移被修改的数据位，即闪烁显示数字右移一位。

上箭头：将画面翻转到前页，如果在数据设定状态，被修改的数字位加Io右箭头：将画面翻转到次页，如果在数据设定状态，被修改的数字位减Io数字键0・9：在数据设定状态，被修改的数字位被设定为相应的数字。

清除键C1.R：在数据设定状态，清除被设定的数据。

符号键+/-：在数据设定状态，修改的数字被设定正数或负数。

警键A1.M：按此键后，近入报警列表画面。

设定键SET：按此键开始修改寄存器数值,当前正在被修改的寄存器窗反色显示，其中被修改的位数闪烁显示。

发电机氢气干燥器状态分析周世祥（山西鲁能河曲发电公司）摘要：本文主要介绍我公司一期二台600MW机组发电机氢气系统干燥器在投入使用以来出现的问题及解决方案关键词：氢气干燥器；状态分析前言我公司一期二台发电机氢气干燥器采用牡丹江市北方电站设备有限公司生产的四台QLG-ⅢB 风冷型冷凝式氢气干燥器，其工作原理为是根据氢气热寒图原理，使低温制冷剂在蒸发中与氢气进行热交换，让氢气在蒸发器的容器内流动，氢气中的水蒸气遇到－30 ℃蒸发器时，不断以霜的形式凝结在蒸发器表面，然后经过加热除霜排出水份，达到除去氢气中水分的目的。

然后在使干燥的氢气通过热交换器进行提高氢气的温度，最后将干燥的氢气送入发电机。

另外，当蒸发器表面的霜层达到一定的厚度后，将通过化霜装置将霜转化为水，靠排水装置将水排出，从而完成了冷凝干燥氢气的全过程。

QLG-ⅢB风冷型氢气干燥器其制冷剂采用R12，电机总功率为2.32kW，氢气工作压力范围为0.1-1.0 MP，氢气额定流量为100 m3/h ，进口氢气含湿量﹤12 g/m3( 常压) ，出口氢气含湿量﹤1g/m3( 常压)，自动化霜停止温度2℃。

1 发电机氢气干燥器投入的必要性由于发电机氢气中含有水份对发电机有下面几点危害，因此在投入氢气干燥器时用以除去氢气中的水份。

1.1 氢气湿度超标造成发电机定子线圈端部短路事故。

氢气湿度越高，氢气中水分越高，气体的介电强度越低，定子绕组受潮，降低绝缘电阻，从而降低了绝缘表面放电电压，容易发生闪络和绝缘击穿，造成事故。

1.2氢气湿度超标造成发电机转子护环产生应力腐蚀。

发电机氢气湿度高，将对其接触的金属产生应力腐蚀，而应力腐蚀与金属氢脆相互起到催化作用。

据有关资料介绍，对非18Cr18Mn 材料的护环，氢气相对湿度在50％以上时，对其应力腐蚀将急剧加速，即使是采用18Cr18Mn 材料的护环，氢气相对湿度在80％以上时，同样会使发电机转子护环产生应力腐蚀。

氢冷发电机氢气干燥器运行状况研究分析［摘要］某发电厂发电机为哈电生产的QFSN4-600-2三相同步汽轮发电机，采用水氢氢冷却方式，氢气系统设置一套外处理装置。

本文主要针对发电机氢气处理系统中的氢气干燥器运行状况进行分析研究，通过#1、#2发电机氢气干燥器运行数据收集对比找出四个氢气干燥器吸收塔运行差异，并据此提出优化意见以优化系统运行情况，从而改善发电机机内氢气湿度、纯度。

［关键词］氢冷发电机氢气氢气干燥器再生纯度一、系统介绍某发电厂两台发电机均配备一套XFG-1F氢气干燥器，干燥器对氢气进行干燥处理的原理是利用活性氧化铝对水分子具有吸引力特性。

当活性氧化铝吸收水分达到饱和后，再生通过加热来清除干燥剂自身束缚的水分，从而恢复它的吸湿能力，并且活性氧化铝的性能和效率并不受重复再生的影响。

在设备的干燥塔中，埋入式的高密电加热器加热干燥剂使束缚的水分汽化；与此同时一股封装的氢气流过吸附层带走释放出的水蒸气，干燥剂恢复最初的特性，然后将氢气（含有水蒸气）冷却，冷凝水通过汽水分离器排出。

设备设计有两个干燥塔，当一个干燥塔处于吸湿状态时，另外一个处于再生状态。

在设定工作周期（现设定的切换周期为8小时，即吸湿8小时后自动切至再生，再生分两个过程：加热过程4小时，冷却过程4小时，再生结束后自动切至吸湿功能），可编程序控制器自动的通过气阀控制四通阀门，并把干燥剂饱和的干燥塔自动转换到再生循环状态；同时干燥剂再生完成的干燥塔切换到在线吸湿状态，完全实现设备的自动切换。

二、干燥器运行数据统计分析某发电厂氢气干燥器在正常运行过程中一直保持投运状态，然而从运行情况看其干燥除湿效果无法达到理想效果，导致发电机氢气湿度时有超限，不利于发电机安全运行，为此通过对#1、2机组氢气干燥器运行曲线进行统计分析：从运行曲线可以得到如下信息：1.#1、#2发电机氢气湿度与干燥器冷却水温度程趋势变化,即：冷却水温下降时发电机氢气湿度下降，反之依然;2.1A、1B、2A、2B氢气干燥塔在运行时均有一定的干燥除湿效果，可在一定程度上降低发电机内氢气湿度，相对而言1A塔干燥除湿效果最好，2A、2B塔效果一般，1B塔效果最差;3.1A、1B、2A、2B氢气干燥塔再生后投入初期效果较明显，吸湿后期效果较差;4.#1、#2发电机氢气纯度变化对氢气湿度影响较小;5.#1、#2发电机补氢频率对氢气湿度影响较小;针对以上运行现象对1A、1B、2A、2B氢气干燥塔的运行数据进行统计：从上表干燥塔运行统计数据可以得到以下信息：1.1A、1B、2A、2B氢气干燥塔再生、吸湿程序正常，在运行过程中能自动再生与吸湿;2.1A、1B、2A、2B干燥塔再生加热设定温度均为204℃，在加热1h左右时温度可达到100℃-120℃，加热后期除1A塔能达到设定温度外其余塔温基本不会再上升（设计值为加热2小时塔内温度163℃±28℃）;3.1B、2A、2B干燥塔在冷却1h左右时温度基本可降至50℃以下，1A干燥塔因为在加热时温度上升至204℃，所以其冷却时间相对较长，在冷却2h后温度也基本下降至50℃左右;4.1A、1B、2A、2B干燥塔吸湿过程中温度平稳正常;三、结束语通过上面的分析数据我们可以看到：首先干燥器在运行过程中其冷却水温度对干燥效果影响较明显，这主要是因为冷却水的温度直接影响干燥塔的再生效果，较低温度的冷却水能在干燥塔加热再生时更好的将受热析出的水分凝结并排出从而恢复干燥塔内干燥剂的活性;其次四个干燥塔的运行除湿效果存在差异（1A塔最好、2A、2B次之，1B最差），我想这与再生时的塔温密切相关，较高的再生加热温度更有利于水分的析出以及干燥剂的再生;再次几个干燥塔都出现了吸湿到差不多一半（4h）时间时氢气湿度不降反升的现象，这充分说明氢气干燥塔内干燥剂在吸湿后期已达到饱和状态几乎无吸湿能力，这与干燥剂再生效果、干燥剂量以及再生、吸湿时间的设定有关。

氢气干燥器的原理氢气干燥器是一种用于去除氢气中水分的设备，其原理主要包括物理吸附和化学吸附两种。

在氢气工业中，干燥器是非常重要的设备，在氢气净化和制备过程中起着至关重要的作用。

物理吸附是氢气干燥器的主要原理之一，它利用吸附剂对水分子的物理吸附作用实现去除氢气中的水分。

常用的吸附剂包括活性炭、硅胶、分子筛等。

这些吸附剂具有大量微细孔和表面积，能够有效地吸附氢气中的水分子。

当湿润的氢气通过干燥器时，水分子会被吸附到吸附剂的表面上，从而使氢气中的水分得以去除。

这种物理吸附的原理适用于对氢气中水分要求较高的场合，能够实现较高的干燥效果。

除了物理吸附外，化学吸附也是氢气干燥器的原理之一。

化学吸附是利用吸附剂对水分子进行化学键合或化学反应，通过改变水分子的化学性质实现去除氢气中的水分。

常用的化学吸附剂包括氧化铝、硅胺酸盐等。

这些吸附剂能够与水分子发生化学反应，生成稳定的化合物或化学键，使水分子被牢固地固定在吸附剂表面上。

当湿润的氢气通过干燥器时，水分子会与吸附剂发生化学反应，从而实现去除氢气中的水分。

化学吸附的原理适用于对氢气中水分要求较高的场合，能够实现较高的干燥效果。

在实际应用中，氢气干燥器通常采用物理吸附和化学吸附相结合的方式，以实现更高效的去湿效果。

通过选择合适的吸附剂和优化干燥器的结构和操作参数，可以实现对氢气中水分的高效去除，确保氢气的干燥度符合工艺要求。

除了吸附原理外，氢气干燥器还需要考虑到干燥器本身的稳定性、可靠性和运行成本。

在选择吸附剂时，需要考虑到吸附剂的稳定性和循环再生性能，以确保干燥器的长期稳定运行。

在设计干燥器结构和操作参数时，需要考虑到氢气的流速、压力、温度等因素，以确保干燥器能够在不同工况下都能够保持良好的干燥效果。

在运行维护方面，需要考虑到干燥器的再生方式、再生周期、再生能耗等因素，以确保干燥器的运行成本能够得到控制。

总之，氢气干燥器是一种通过物理吸附和化学吸附原理去除氢气中水分的设备，其干燥效果受到吸附剂选择、干燥器结构设计和操作参数等多种因素的影响。

#2发电机氢气干燥器改造检修公司摘要: 本文简要概述了我厂发电机原氢气干燥器不足之处及可能产生的危害,介绍了新型氢气干燥器的优点、我厂氢气干燥器的改造过程及取得的效益。

关键词：珀尔帖效应电子冷凝式氢气干燥器改造1、设备运行现状及不足之处XXX电厂一期工程两台300MW汽轮发电机组采用哈尔滨电机厂生产的QFSN－300－2发电机，它采用水氢氢冷却方式，即发电机采用定子绕组水内冷、转子绕组氢内冷、定子铁芯及其结构件为氢气表面冷却。

其氢气干燥器采用压缩机冷凝式干燥器，即利用压缩机压缩氟利昂，高压释放吸收热量的原理对氢气进行冷凝除湿工作，由于氟利昂的渗透性特别强，常常因为氟利昂泄漏而达不到预期的效果；自机组投产以来由于机械部分长时间运转磨损严重，振动大，造成铜管的焊接口破裂，接头松动，氟利昂制冷剂外漏现象严重，导致现场维护频繁，维护费用逐年增加，其在安全性、稳定性和可靠性上的欠缺已经严重影响发电机的正常安全运行。

因此需对现有的压缩机冷凝式干燥器进行改造换型。

2、改造方案及措施按照电力行标标准要求，对300MW发电机，要求制氢站出口氢气湿度，在常压下，露点≤-50℃，要求发电机内氢气湿度，露点≤-5℃，同时又不低于-25℃，在机组运行时，机内氢气的绝对湿度必须低于4g/m3，我们采用了牡丹江第二发电厂产的BLNG—IIIF型电子冷凝式半导体除湿装置，整套装置主要由除湿换热器含再热器、半导体致冷组件组、冷却系统、直流电源系统和控制系统所组成。

其主要工作原理为：当直流电源系统给半导体致冷组件通以要求的直流电源时，由于珀尔帖效应，其一端冷端温度将降低而吸收热量，另一端热端将温度升高而放出热，冷端与除湿换热器紧密接触而使除湿换热器整体降温，当氢气流经除湿换热器内部管道时也被降温，致使其中的水份凝结出来，进而凝结成霜，然后通过缓霜工作过程使之融化成水流入底部的集水罐中定期排放，从而达到氢气除湿的目的。

该装置主要特点有：（1）选用温差电致冷器（也称半导体致冷器）工作原理进行氢气冷凝除湿工作；（2）不用致冷剂，消除了致冷剂泄露污染环境的可能性；（3）静态工作、安装简捷，没有转动部件，无噪音、无震动、无磨损，运行安全、稳定可靠；（4）采用防爆开关及无触点固态继电器控制启、停，整流系统采用常规三相整流，简单稳定；（5）科学、先进的温差电致冷器接线方式，使其寿命增加了五倍；（6）合理的水冷器结构及大口径冷却水管，使温差电致冷器的最大产冷量可以达到90%以上；（7）立式热交换器使氢气中油质不能存留，提高了换热效率；（8）管路及容器均采用不锈钢材料，避免了腐蚀隐患；（9）控制系统采用微电脑控制，5.7寸液晶显示屏,有出、入口氢气温度，压力露点温度、压力绝对湿度、冷却水温度、直流电压、电流、运行状态、时间显示功能，水冷器超温保护、冷却水流量监控、断电自动恢复功能，中文页面、直观、精确可靠；（10）可根据用户要求设计远程在线监控功能。

氢冷发电机吸附再生式氢气干燥器技术条件随着氢能技术的发展和应用，氢冷发电机作为一种高效环保的发电方式备受关注。

而氢气干燥器作为氢冷发电机的重要配套设备，在确保氢气的纯度和安全性方面扮演着关键的角色。

吸附再生式氢气干燥器作为一种先进的氢气处理技术，具有高效、节能、环保等诸多优势。

本文将对吸附再生式氢气干燥器的技术条件进行详细介绍。

一、工作原理吸附再生式氢气干燥器是通过吸附剂的吸附和再生来实现氢气的干燥处理。

当湿度高于一定的阈值时，氢气会被吸附剂吸附，使氢气中的水分得到减少。

当吸附剂饱和时，通过再生过程将吸附剂中的水分去除，使得吸附剂再次处于可吸附状态，从而实现连续的干燥处理过程。

二、技术条件1. 吸附剂选择吸附再生式氢气干燥器中的吸附剂选择对于干燥效果至关重要。

通常选择的吸附剂包括氧化铝、硅胶等，其具有较高的吸湿性和再生性能。

2. 氢气湿度控制在氢冷发电机的工作过程中，由于氢气的制备和运输条件，氢气中的湿度会有所不同。

吸附再生式氢气干燥器需要能够对不同湿度的氢气进行有效的干燥处理。

通过精准的湿度控制系统，实现对氢气湿度的监测和调节。

3. 再生能源吸附再生式氢气干燥器的再生过程需要消耗一定的能量。

为了实现节能环保，可以选择太阳能、余热等可再生能源作为再生能源，从而减少对传统能源的依赖。

4. 清洁性能氢气在发电机中应用时，要求氢气干燥器具有较高的清洁性能，能够有效去除氢气中的杂质和颗粒物，保证氢气的纯度和安全性。

5. 自动化控制系统为了实现吸附再生式氢气干燥器的自动化运行，需要配置完善的自动化控制系统，包括湿度监测、再生过程控制、操作界面等功能，以确保设备的稳定运行和高效处理。

三、发展趋势随着氢能技术的不断发展，吸附再生式氢气干燥器技术也在不断完善和创新。

未来，随着材料科学、控制技术等领域的不断进步，吸附再生式氢气干燥器将更加高效、智能化和可持续化，为氢能发电技术的发展提供更多的支持。

吸附再生式氢气干燥器作为氢冷发电机的重要配套设备，具有关键的技术条件和发展前景。

660MW级发电机氢气干燥器工作有效性的分析研究摘要】通过对某电厂660MW级发电机氢气干燥器出现的出力不能满足高负荷要求的现象进行分析、检查，找出导致出力低原因，并通过改变干燥器运行工况，解决问题，并就干燥器出口露点控制进行建模。

【关键词】600MW级、发电机氢气干燥器、建模【业务背景】在国内300MW级以上的火力发电机组发电机组几乎全部采用“水-氢-氢”的冷却方式，即定子线圈水冷、转子绕组氢内冷、铁芯及机构部件氢表面冷却。

但氢气工作环境要求比较高。

一般行业规定为保证发电机内氢气湿度露点温度不应低于-25℃，发电机内氢气湿度应控制在露点温度-25℃～-5℃。

因此判断氢气干燥器运行是否正常和故障分析便成了发电机氢气系统运行维护的一项重要工作。

下面以该厂某机组氢气干燥器运行数据分析介绍常见的干燥器有效性分析。

1.干燥器工作原理干燥器由湿度仪和去湿装置等组成。

去湿装置可使发电机内的氢气连续地通过装有吸附剂的吸收层，不断吸收氢气中的水蒸气。

氢气干燥器的干燥回路通常称之为干燥塔，一般设有两个。

正常工作时两个塔都运行，一个塔吸附，另一个塔再生。

当吸附周期满，双塔转换工作位，即再生塔开始吸附，吸附塔开始除湿，两个塔轮流工作和再生。

干燥吸附剂采用活性氧化铝，“活性氧化铝”吸收水分后可以通过加热去除潮气，该物质性质稳定，经过加热再生，吸附性能不会受到明显影响。

加热后水蒸发，变水汽，水汽经领凝气冷却，然后通过汽水分离器和自动排水装置将水外排，达到除湿的目的。

2.氢气干燥器工作常见故障的现象2019年初某电厂3号机组660MW发电机氢气干燥器单塔运行，干燥器运行8小时、再生8小时，如下表格所示，发电机出口氢气露点温度保持在-13℃至-23℃之间，如表1所示，说明在此期间氢气干燥器可以较好的满足工况需求。

3号机氢气干燥器出口露点波形底部存在平直区域，如图1中红色箭头所示。

存在检查这种现象主要是参数测量达到下限所致，这说明当氢气干燥器再生塔投入吸附运行初期露点温度低于测量下限。

氢冷发电机吸附再生式氢气干燥器技术条件
氢冷发电机吸附再生式氢气干燥器通常具有以下技术条件：
1. 干燥介质：干燥器通常使用吸附剂（例如活性炭、分子筛等），能够有效吸附氢气中的水蒸汽。

2. 工作压力：氢气干燥器通常在高压下工作，以确保能够有效地吸附水蒸汽。

常见的工作压力范围为5-35兆帕（MPa）。

3. 工作温度：干燥器需要在适当的温度下工作以实现有效的吸附和再生。

常见的工作温度范围为-40°C至60°C。

4. 脱湿效率：干燥器需要提供足够高的脱湿效率以确保氢气达到所需的干燥程度。

通常要求在干燥器出口处的相对湿度低于0.1%。

5. 再生方法：氢气干燥器需要周期性地进行再生，以去除吸附剂上的水蒸汽。

常见的再生方法包括加热、减压等。

6. 控制系统：干燥器通常需要配备相应的控制系统，以监测和控制工作压力、温度和湿度等参数，确保干燥器的正常运行。

需要注意的是，不同的氢冷发电机吸附再生式氢气干燥器可能会有不同的技术条件，具体参数可能会有所不同。

以上只是一般情况下的常见技术条件。