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1、基于改善压缩空气品质的露点仪的使用探讨马其林徐州I华润电力有限公司江苏省徐州市华润路1号221142：Discussion on the Use of Dew-point Hygrometer Based on Improving CompressedAir QualityMAQi-IinNo1，Huarun Road，Xuzhou，Jiangsu，ChinaABSTRACT：This paper introduces the measure，namelyinstalling new air dewpoint instrument at the outlet headerpipe of air
2、 compressor，taken by China ResourcesPower(Xuzhou)CoLtdto solve the increased failure rateof thermotechnical pneumatic components caused bycompressed air with excessive moisture，thus monitoringthe compressed a矿S dew pointpredicting compressed airquality，taking necessary lneasures in advance，reducingt
3、he failure rate of components as well as enhancing theoperational reliability of equipmentKEY WORD：compressed air；dew point；DRYCAP摘要：介绍徐州华润电力有限公司对解决压缩空气含水量过大而引发热工气动元件故障率提高而在空压机出口母管加装空气露点仪用以监视压缩空气露点，对压缩空气品质进行预判，提前采取必要措施，降低热控元件的故障率，提高设备使用可靠性。关键词：压缩空气：露点：DRYCAP1前言压缩空气系统是指大气压力的空气被压缩并以较高的压力输给气动系统。压缩空气是发电
4、厂内重要的动力介质。与其它动力源相比，它具有清晰透明、输送方便、没有特殊的有害性能、没有起火危险、不怕超负荷、能在许多不利环境下工作、资源丰富、取之不尽等特点。但压缩空气中包含水份等杂质，它们是设备、管道和阀门锈蚀的根本原因，冬天结冰还会阻塞气动系统中的小孔通道，含有水份的压缩空气与自动化接触也会引发设备故障，导致不良的后果。徐州华润电力有限公司(一期为2320MW机组，二期为2320MW机组，三期为2木1000MW机组)一二三期空气压缩机分别采用的是英格索兰、寿力、阿特拉斯品牌。1462设备现状21设备现状由于压缩空气的品质影响，热控自动化元件每年均有因含水含油过高而产生故障，尤其是在温度较
5、低的冬天，故障率会大幅度提高。最直接体现为电磁阀、定位器等以压缩空气为动力介质的元件的故障损坏。现将近一年因电磁阀和定位器损坏而引发的设备问题统计如下，2015年4月2015年10月故障率见表1，2015年l 1月。2016年3月故障率见表2。表l 2015年4月-2015年10月故障表Tab1 The fault-list of 112015-32016发生次 总缺陷数序号 原因 发生频率数 量1 电磁阀坏 6 62 9682 定位器坏 4 62 6 45表2 2015年11月-2016年3月故障表Tab2 The fault-list of42015102015发生 总缺陷序号 原因 发生
6、频率次数 数量1 电磁阀坏 8 67 11942 定位器坏 7 67 +104522要因确定根据此表可反应出，由于气源品质不佳，因自动化元件损坏而发生的缺陷率占比较高。尤其在冬季，气温较低，水份更容易析出，缺陷发生率进一步增加。3空气露点空气露点，又称露点温度，在气象学中是万方数据指在固定气压之下，空气中所含的气态水达到饱和而凝结成液态水所需要降至的温度。在这温度时，凝结的水飘浮在空中称为雾、而沾在固体表面上时则称为露，因而得名露。空气中的水蒸气变为露珠时候的温度叫露点温度。当空气中水汽已达到饱和时，气温与露点温度相同；当水汽未达到饱和时，气温一定高于露点温度。所以露点与气温的差值可以表示空气
7、中的水汽距离饱和的程度。气温降到露点以下是水汽凝结的必要条件。露点表示气体中的含水量，露点越低，表示气体中的含水量越少，气体越干燥。露点和压力有关，因此又有大气压露点(常压露点)和压力下露点之分。大气压露点是指在大气压力下水份的凝结温度，而压力下露点是指该压力下的水份凝结温度，两者有换算关系，压力露点与常压露点的关系曲线见图l，如压力07Mpa时压力露点为5 0C，则相应的大气压(0101Mpa)露点则为20。在气体行业中，若无特殊说明，所指的露点均为大气压露点。图1压力露点与常压露点的关系曲线Fig1 The relation curve between pressure dew point
8、and atmospheric dew point为更好的监视压缩空气品质，以降低由于压缩空气中含水对热控元件造成损坏。对长期困扰的这一问题进行分析和研究，决定对压缩空气品质进行实时检测以对防止元件损坏进行预先判断。缩空气品质是否达到合格值，如果现有露点低于或接近于环境温度，则压缩空气中的水份即将或已经析出，对热工的元件造成影响甚至损坏，必须采取一系列的措施来预防和检查。从而达到预防设备损坏甚至异常的目的。41测量方法现今测量露点普遍采用的方法有三种：冷镜法，金属氧化物法和聚合物法。冷镜法：国标GB58322作了以下描述：使被测气体在恒定的压力下，以一定的流量流经露点仪测定室中的抛光金属镜面。
9、该镜面的温度可以人为的降低并可精度测量，当气体中水蒸气随着镜面温度逐渐降低而达到饱和时，镜面上就会出现结雾，此时所测到的温度即为零点。其优点是能够在测量范围内取得较高的精度，但缺点是使其极易受镜面污染物和灰尘的影响从而影响精度，所以该方法露点仪往往附加许多额外设备提供镜面清洗所以造成整套设备比较昂贵。金属氧化物传感器：传感器内芯片为一高纯铝棒通过电化学方法表形成氧化铝薄膜，在薄膜上淀积一层多孔金膜，该金膜宇内芯之间形成电容，由于多孔膜吸水的特性，当水蒸气被吸入其中时，导致电容的数值发生变化，检测放大刻电容变化信号即可得到对应的温度值。优点是可以测量范围较宽，可以测量很低的露点，缺点是长期稳定性
10、差且不能在线标定，只能送到生产厂家实验室进行标定，使用工作量比较大。高分子聚酯薄膜传感器，由电容型聚合物薄膜测湿度传感器及电阻型测温传感器组成，湿度传感器测量被测气体中的水分，从而测出相对湿度，测温传感器测量气体中的温度，通过测温测湿二个参数计算出露点值，它反映迅速、不受凝结水和其他污染物的影响、零点漂移较小，是理想的露点测量产品选择。4露点仪42工作原理为了更加直观的检测压缩空气，对其品质进行实时的判断，在压缩空气的母管上增加露点仪是必要的。增加露点仪比湿度仪的优点在于可以通过温度显示，直观的判断出现在的压147根据高分子聚酯薄膜传感器测量方法，我们选取带有DRYCAP传感器的芬兰VAISA
11、LA露点仪。VAISALA露点仪的DRYCAP传感器拥有万方数据两项功能：电容式薄膜聚合物传感器和自动校准功能。电容式薄膜聚合物传感器在当周围湿度增加或减少时，传感器的薄膜聚合物能够吸收或释放水蒸汽。聚合物的介电特性随着传感器周边湿度的变化而变化，传感器电容因之发生变化。电容可转换为湿度读数。测温传感器测量测湿传感器的表面温度，仪器内置的微处理从这两个参数计算出露点。测湿、测温传感器通过金属膜背靠背紧密靠近，这样一方面使得测温传感器能够准确测得湿度传感器所处温度，另一方面通过金属膜的作用大大减小了由于外部电场作用产生的感应电容，从而提高了测量精度。在自校准过程中，测温电阻将DRYCAP探头加温
12、到高于环境温度10度后自然冷却，在冷却过程中仪器测量DRYCAP实时温度和相对湿度。根据公式：眦+丧RH为仪器测量值。RHo为直线在Y轴上截距。为此刻待测气体中水气分压，假设是一定值。Pw。为饱和水气压值。可由几组不同温度时推出一拟合直线，并推出该拟合直线在Y轴上的截距。即温度无穷高时，传感器所测相对温度偏移开零点的值。在确定后即可进行准确的RH计算，从而准确计算出露点。当相对湿度低于10时，系统自动执行自校准功能，此时上次的输出参数被锁定，校准后系统即可输出测量值。自校准功能也可以以时间间隔方式启动(通常为6小时)。如果在校准过程中温度或露点测量值不稳定，即环境影响降温过程或假设的为一常数条
13、件不满足，自校准功能将会在设定的时间间隔后又一次执行，依次类推，直至温度和露点温度稳定后才输出真实露点。自动校准功能实现了低露点测量稳定性的优化，在程序化的自动校准过程中，传感器被定期加热，在传感器冷却至环境温度的过程中测得湿度和温度，进而对任何可能的零点漂移进行补偿修正。这一功能让DRYCAP传感器能够长时间获得精确的测量数据，减少了维护需求。DRYCAP传感器图见图2，DRYCAP传感器结构图见图3148图2 DRYCAP传感器Fig2 Tile sensor of DR$CAP图3传感器结构Fig3 The sensols structure43安装方法该露点仪探头安装比较简单方便，自带
14、球阀，在被测量处开孔焊接即可。同时拥有在线插拔探头的优点，可在压缩空气压力为5Mpa以内，正常将测量探头取出和回装，不会因为压力过高而安装不上。此为该产品一项发明专利，针对电力系统来说比较实用，根据这个特点可以将该探头安装在压缩空气的母管等较特殊的位置上。5解决与实施经过对该露点仪的研究，认为其具有精确、易用、维护量小、易安装的特点，决定在空压机出口母管上加装该露点仪并在DCS画面上进行显示。就地二次表可显示“露点”、“含水量”、“温度”等参数，并将关键参数“露点”远传到DCS系统，可为公司的压缩空气品质提供科学客观的参考。露点仪二次表安装见图4。万方数据图4露点仪二次表Fig4 Dew po
15、int nleteJ为降低此类原因发生对热工自动化元件的影响，从热控专业角度出发，可采取如下措施：提供空压机出口空气品质的检测。根据对露点的检测及时与相关专业沟通提高压缩空气品质。在压缩空气露点较高时期加强对现场设备的巡视，及时排水。采取以上措施后，应用效果显著，2016年4月-2016年10月故障率见表3，2016年11月一2017年1月故障率见表40表3 2016年4月2016年10月故障表Tab3 The fauit-list of 42016102016发生 总缺陷 发生序号 原因次数 数量 频率l 电磁阀坏 4 57 7012 定位器坏 3 57 526表4 2016年11月2017
16、年1月故障表Tab4 The fault-list of 1120161，2017发生 总缺陷 发生序号 原因次数 数量 频率l 电磁阀坏 5 52 9612 定位器坏 3 52 576通过对压缩空气露点的有效监视，针对压缩空气在不同时期的品质不同，加强对相关设备的维护，对热控元件进行防水预防，如过滤减压阀排水等措施，可从表上看出，相关缺陷的数量和总缺陷比例与上一年同期均有明显的降低。6结论149通过分析论证，我们判断出对热控设备造成影响主要的原因，相应对关键的参数提出了监视的手段，同时利用机组检修的机会，把我们的措施进行了实施，对压缩空气品质进行实时监测，并针对实时数据提前预判，对热工元件的保护提供预防性措施，通过时间的验证，这些措施都非常有效的起到了一定的积极作用。参 考 文献1】 国家标准(GBT 583222008气体中微量水分的测定第2部分：露点法(2】 国家标准GB厂r48302015工业自动化仪表气源压力范围和质量【3】 维萨拉公司DRYCAP露点传感器技术简介，2012收稿日期：2017-0316作者简介：马其林(1982)，男，河北邢台，大学本科，中级工程师，研究方向为热工自动化控制。万方数据