氢气利用率范文（精选8篇）
氢气利用率 第1篇
一、设计方案
氯碱厂现有富余氢气量为5000Nm3/h, 现从送往氟化厂的管线引出一根管线经过压力控制后送至电站, 电站经过氢气缓冲罐, 稳压调整后根据在线运行情况, 将氢气送至3#锅炉8m平台, 燃烧喷枪插入锅炉二次风热风管送至炉膛内部燃烧。
1 烧碱车间。利用现有向氟化厂输送氢气的罗茨风机加压向电站输送氢气。在出口管道上增加一根DN400B系列 (426×6) 管道至电站, 为保证氢气压力达到设计压力值, 需要增加一台氢压机和水雾补集器)
2 电站。主要设备安全氢气缓冲罐一台氢气水封罐一台。烧碱氢气送至电站后一路进入氢气水封罐, 一路送至氢气缓冲罐, 氢气缓冲罐经过稳压, 达到运行压力25k Pa~30k Pa, 送至各炉前分配母管, 由炉前分配母管分配至炉前各喷枪分散燃烧, 最后进入炉膛。在排空口均设有灭火和阻火装置, 整条管线设有氮气置换接口。
二、运行调试
由于氢气属于易燃易爆气体, 爆炸极限是4.0%~75.6%。管道设备工艺不达标泄露会有很大的危险性。在管道和设备安全调试完成后, 试压试验是很必要的。现有方案对所有管道进行气体打压试验, 对氢气缓冲罐, 氢气水封罐进行水压试验。
1 在氢气水封罐接入除盐水, 隔断进出口门, 罐体进满除盐水, 压力控制在设计压力, 记录试验时间和试验开始时压力, 维持20分钟, 对所有焊缝, 法兰, 压力表以及紧固件进行检查。没有水渍渗漏, 和罐体没有变形, 记录结束时压力, 对比开始结束压力值压力维持稳定数据缓慢泄压。
2 用炉前分配管上压缩空气打入, 切断前后隔离阀, 对管道进行打压。考虑到运行压力低, 压力试验设定值为运行压力的10倍。记录实验前压力后, 用肥皂水对所有焊缝, 法兰, 阀门进行喷射检查有无汽包, 对渗漏的地方记录下进行紧固或者焊接, 如无异常记录结束时压力, 对比开始结束压力值压力维持稳定数据, 缓慢泄压, 试验完成。
3 连锁方面设置压力高地连锁、低温连锁、一次风机联锁。根据母管压力设置压力高连锁;设炉膛温度点低于700℃关闭所有喷枪切断阀, 打开母管排空;一次风机停运时, 关闭所有喷枪切断阀, 且无法开启。
4 对所有气动阀.调节阀, 进行远程开关确认动作。压力表, 阻火器确认正常。
5 用氮气置换整个氢气管线, 完成后关闭前后隔离门, 调试完毕。
6 掺烧氢气前准备。[1]检查锅炉的各燃烧喷枪正常;[2]检查氢气切断阀开关是否正常, 阀位是否正确;[3]检查氢气管道压力表的准确性, 就地表计与DCS显示校准; (4) 检查DCS联锁保护、报警等信号正常, 联锁试验合格并投用; (5) 第一次启动时管道内有大量空气, 管道需从烧碱车间至炉前喷枪用氮气置换合格。
7 掺烧氢气操作。[1]锅炉具备掺烧氢气条件后, 通过调度通知烧碱氢气站提升氢气管道压力, 根据氢气管道压力逐个开启燃烧喷枪进气阀, 尽可能保证氢气管道压力稳定;[2]正常生产时: (a) 控制氢气管道压力不低于25k Pa, 不高于32k Pa; (b) 管道压力高压32k Pa在所有喷枪投用后, 用调节阀来控制氢气管道压力; (c) 管道压力低于25k Pa调节阀全关时, 通知氯碱厂调度调整氢气管道压力维持30k Pa; (d) 经调整压力还是偏低时, 逐个关闭喷枪进气阀维持氢气管道压力不低于25k Pa, 直至关闭所有喷枪进气阀, 退出氢气掺烧; (e) 正常运行时定期开疏水阀放水。 (f) 需要停氢气时, 事先通知氯碱厂调度做好停气准备。逐个关闭燃烧喷枪进气阀, 氢气掺烧完全退出后, 通知氢气站停止向锅炉供气。[3]生产异常需退出氢气掺烧时: (a) 烧碱车间出现异常, 氢气量不够时, 操作同2) 中c) 、d) ; (b) 锅炉出现异常情况, 立即通知氯碱厂调度, 注意氢气管线压力, 及时从氢气站泄压; (c) 逐个关闭喷枪进气阀, 密切关注氢气管线压力, 用排空调节阀来控制氢气管道压力, 防止氢气管道超压, 影响其他车间用气; (d) 总管排空调节阀来不及泄压时, 打开3#锅炉排空阀泄压, 压力低于25k Pa时, 关闭3#锅炉管道排空阀, 通过总管排空调节阀调节氢气总管压力; (e) 氢气压力波动较大时注意水封罐水封情况, 及时补水。
三、氢气系统安全措施
1 氢气易燃易爆, 做好接地, 防静电, 考虑到法兰垫片使用PTFE属于绝缘.按照天然气标准法兰螺丝低于4个螺栓必须要接防静电, 所有法兰用铜片连接。
2 考虑到氢气燃烧温度有1400℃左右输送压力过大会导致炉膛内火焰加长, 对管道会有危险性, 故考虑设置压力高低连锁, 氢气正常燃点最低560℃左右, 并且爆炸极限是4.0%~75.6%, 故设置炉内低温连锁。
3 氢气排空管出口安装阻火器防止回火
4 所有喷枪进入炉前加装阻火器防止回火
结语
氢气的燃烧热值为285.83k J/mol, 向电站锅炉输送5000Nm3/h的氢气, 一年可节约标准煤14744t。电站锅炉每小时燃烧5000Nm3氢气, 年燃烧:5000×8000=40000000Nm3氢气, 氢气折标准煤系数0.3686kgce/Nm3, 一年可节约标准煤=40000000×0.3686/1000=14744tce/a。根据现在电站所使用烟煤折标煤系数0.7143, 采购价格310元/吨计算, 掺烧氢气每年节约煤炭费用639.88万元, 经济效益可观。
摘要：氢气在循环流化床锅炉上掺烧的案例比较少, 企业对富余可燃气体处置开辟了新的道路, 回收利用可燃气体的能量实现节能减排的目标。本文分析了江西理文化工有限公司电站550t/h锅炉掺烧氢气回收利用项目的设计方案、运行调试、成功投运的经验。
关键词：循环流化床锅炉,氢气,节能减排
参考文献
[1]GB50177-2005, 氢气站设计规范书[S].
[2]GB50057-2010, 建筑物防雷设计规范[S].
骄傲的氢气球 第2篇
一天,氢气球在天空中自由自在地飞着。突然,他遇到了一只蝴蝶风筝。氢气球瞟了一眼风筝,嘲笑说:“喂,老兄,你飞得再高,总有人牵着,哪有我自由啊!”风筝没有理睬他。氢气球更得意了,他傲慢地说:“你这种人,是没有能力跟我比高低的。”风筝听后,终于忍不住开口说:“那么,我们来比试比试。”
一场比赛就这样开始了,氢气球和蝴蝶风筝在天空展开了激烈的“斗争”。他们越飞越高。氢气球满不在乎地说:“看看,谁高你一截?是我吧!哈哈哈……”蝴蝶风筝突然停了下来。原来,风筝的线已不够再往上升了。氢气球看着静止的风筝,得意洋洋地唱起了歌,边唱边说:“老兄,看看我的本领吧!”说着,他继续向高空飞去。突然“啪”的一声,吓了蝴蝶风筝一跳,他抬头一看,原来氢气球炸了,爆炸后的球皮四分五裂,很快没了踪影。
蝴蝶风筝看着眼前发生的一切,好像明白了什么……
江苏省海安县北凌小学
个人小档案:
解颖,女,11岁,江苏省海安县北凌小学少先队副大队长兼文体委员。她爱好广泛,品学兼优,尊敬师长,团结同学,做事执着,有毅力,学习刻苦,成绩优秀,是一个德、智、体、美、劳全面发展的好学生。
2006年6月获“金星杯”全国幼儿美术书法摄影艺术教育成果展金奖。2009年10月,参加县中小学生书画比赛获一等奖。2009年11月参加江苏省“金钥匙”杯小学生科普知识竞赛,获二等奖。从入学以来,年年被评为“三好学生”。
面对众多的荣誉,解颖获得了充分的自信,却从未被荣誉冲昏了头脑。通过比赛更懂得了一山更比一山高的道理,通过大量地阅读课外读物,深深地领会到知识的浩瀚。她牢记爸爸的一句话:第一名、一百分并不是最重要的,执着、有毅力地把每一件自己必须做的事,做深做透才是最重要的。
写作感言:
氢气提纯技术 第3篇
课题组负责人介绍, 燃料电池的工作原理, 就是一种氢气在催化剂作用下形成电子和氢离子的电化学反应, 释放出的电子被电路引导出来就可以直接驱动汽车。一般而言, 燃料电池所需催化剂对氢气的纯度要求很高, 一旦杂质含量过多, 催化剂失效了, 那整个燃料电池也就无法工作。
两年前, 研究小组最初尝试用工业副产氢气, 主要看中其经济和易得。例如, 焦炉煤气生产过程中, 副产品氢气就占50%60%, 氯碱化工产业中也有大量的副产氢气产生。但这些副产氢气里有害杂质也不少, 焦炉煤气副产氢气不可避免会混有一氧化碳, 盐酸生产的副产氢气中也有氯离子存在。如果能用较为经济便捷方式将其提纯, 对目前燃料电池车的应用来说再理想不过。
其实, 要去除副产氢气的杂质并不难, 难在“经济”二字。如何在保障燃料电池正常工作和降低提纯成本间取得平衡, 成为研究重心所在。课题组经过多次试验, 首先确定了氢气中各类杂质的最高限度。如, 一氧化碳含量不能高于1 ppm, 硫化物含量必须低于10 ppb。根据这些严格标准, 研究人员研发全新氢气提纯装置, “过滤”10多种可能出现在副产氢气中的杂质。
氢气缓冲罐裂纹修复 第4篇
某石化公司新建一套连续重整装置, 刚投入生产半年时间, 装置内一台氢气压缩机的一级出口氢气缓冲罐发生泄漏, 泄漏部位是罐底排液口 (DN25) 附近的筒体上, 为穿透性裂纹, 罐外侧裂纹长220mm左右, 罐内侧裂纹长170mm左右。
缓冲罐为卧式储气罐, 安装于压缩机一级气缸下侧。属Ⅱ类压力容器, 规格为Φ1200×3200×12, 主体材质Q345R, 容器重1797kg, 设计压力1.48MPa, 设计温度150℃, 运行介质为氢气。
2 缓冲罐泄漏修复处理
因缓冲罐在压缩机的下方且罐入口直接与压缩机一级出口相连, 若将罐体移出至地面进行修理, 需拆除压缩机一级气缸及与附属的水、油管线及监测仪表, 工作量非常大。为方便修理, 保证施工质量将罐体沿径向旋转90度, 使漏点由底部变成侧位。
因裂纹较长, 呈弯曲状, 且裂纹与筒体上的焊缝有交叉, 不可采取直接打磨裂纹进行焊接修复。应采取挖补法, 即挖除掉含裂纹的这部分筒体, 进行更换。先在筒体上以裂纹中点 (筋板外侧底部端点) 为中心, 120mm长为半径划圆, 沿圆线切割, 在筒体的切割面打磨出坡口, 并对坡口进行渗透检测, 看是否存有隐性延伸裂纹。制作一块与切割下来的圆板的材质、尺寸、厚度及弧度相同的钢板, 打磨好坡口, 并在中心部位开孔 (Φ58) 安装排凝接管, 注意接管上端部与钢板内侧平齐, 并将内侧焊缝余高打磨掉, 保证任一截面不能超过罐体内表面, 以使罐内存液能无阻流出。圆板与罐体间焊缝组对时, 应保证焊缝间隙及错边量符合规范要求, 因缓冲罐没有人孔, 无法在罐内侧施焊, 焊接采用单面焊双面成形的焊接工艺。焊接时均采用氩弧焊打底, 焊条电弧焊填充、盖面。焊后进行100%磁粉或超声波检测。为增加罐体强度, 将圆板与罐体间对接焊缝外表面余高磨掉后, 安装一块直径400mm与罐体等厚、相同材质的补强板。因罐内介质为氢气, 为避免出现应力腐蚀, 对焊缝进行焊后消除应力热处理。罐体修理部位剖面图及焊缝热处理曲线图如图2、图3所示。
3 焊接措施
因罐内无法进入, 筒体对接焊缝及筒体与接管的对接焊缝应采用单面焊双面成型的焊接工艺;焊接均采用氩弧焊打底、焊条电弧焊填充、盖面的焊接方法;焊接电压、电流及坡口角度、组对间隙要符合焊接工艺规程要求;焊前将罐体内外侧的坡口边缘15mm左右打磨干净;焊条采用低氢型焊条, 并采取烘干、保温措施。
4 结语
室内氢气泄漏扩散的数值模拟 第5篇
氢能作为21世纪的绿色能源,得到世界各国的普遍关注。储氢是氢能开发利用的基础环节,如何高效安全地储存足量的氢气,是氢能大规模商业应用面临的挑战之一。氢气性质活泼,易燃易爆,存储在室内的氢气一旦发生泄漏,如果不能及时排出,会引发爆炸,造成严重后果。氢气扩散速度快,室内的氢气泄漏扩散实验危险性大,并且受到经费场地、安全措施的限制,难以实行。本文采用数值模拟方法研究氢气在室内环境下的泄漏扩散规律,可为涉氢场所的消防安全设置与应急预案的制定提供理论依据。
2 室内泄漏扩散模型的建立
2.1 几何模型的确定
储氢室如图1所示,室内的储氢罐为浙江大学储氢实验室研制的大容量金属储氢装置。罐内氢气以金属氢化物的形式储存,当加热到50℃时,供氢压力为0.6MPa。与传统的高压气瓶、液氢罐等氢气储存方式比较,金属氢化物储氢具有高度安全可靠、体积小、操作简便的突出优点。适用于固定储氢,小规模用氢的场所。
以图1储氢室为参照,建立室内氢气泄漏扩散的几何模型如图2。储氢室为长方体穹穹顶结构,底部为四个储氢罐并列排放,顶上为通风管。储氢室长700cm,顶半径150cm,室高为550cm,室宽为400cm,储氢室体积为150。储氢罐外形为圆柱体结构,直径为60cm,体积为0.6。通风管位于穹顶上,长700cm,有9个分孔,直径均为5cm。
2.2 数值模拟计算方法
数值模拟采用FLUENT软件的物质传输与反应模块,基于Realizable k-ε模型。Realizable k-ε模型是在标准k-ε模型的基础上进行改进,引入了与旋转和曲率有关的内容,可应用于模拟气体的湍流流动。
在Realizable k-ε模型中,关于湍动能k和耗散率ε的输运方程如下:
式中,Gk是平均速度梯度引起的湍动能k的产生项,σk=1.0,σε=1.2,C2=1.9,各项按下式计算:
3 仿真计算与结果分析
在几何模型的基础上生成网格,进行室内环境下的氢气泄漏扩散仿真。模拟计算的参数设置如下:重力加速度取g=9.81 m/s2;环境压力为标准大气压,即101KPa;环境温度为300K;储氢罐的罐顶出气口为泄漏口,直径为4cm;罐内氢气温度为323K,压力0.6Mpa。取观测视图如图3所示,观测平面下方贯穿四个泄漏口,上方贯穿通风管的九个分孔;以质量分数来分析氢气在混合气体中的浓度。
数值模拟得到室内环境下氢气泄漏后的速度分布,浓度的分布与变化。通过结果分析,总结出室内氢气泄漏扩散的规律。
3.1 速度分布
氢气自出气口泄漏后,在储氢室空间的速度分布如图4。氢气从泄漏口竖直向上喷出,在泄漏口流动速度最大,约4m/s。喷出后与室内空气进行动量交换,速度迅速减小。分析图5中的泄漏口速度矢量可知,越靠近泄漏口中心处的氢气,速度越大;越靠近泄漏口边缘的氢气,受周围空气扰动的影响,流动速度越小。
从速度分布与矢量图可知,由于储氢罐内外压差浓度差大,泄漏口几何尺寸远小于储氢室空间尺寸,氢气通过泄漏口流动到室内空气中,与空气相互混合,呈现出湍流射流的流动状态。
3.2 密闭条件下的浓度分布与变化
在通风故障的情况下,室内为一密闭空间,氢气从储氢罐泄漏后,不能排出, 将在室内逐渐积累起来。在泄漏的不同时刻,室内氢气浓度的分布与变化如图6-9所示。
由泄漏后不同时刻氢气浓度的分布与变化可知,密闭条件下室内氢气的流动与积累有以下特点:
(1) 上浮扩散。
由于氢气在标准状态下密度为89.88g/Nm3,只有空气的1/14,是最轻的气体。因此当氢气以射流的形式从罐中泄漏出来后,在空间中表现为浮力上升运动。又因为存在浓度差,氢气会从浓度大的地方流向浓度小的地方,表现为空间中的扩散。
(2) 室顶积累。
随着泄漏的继续进行,氢气上浮到室顶后不能排出,逐渐积累起来。泄漏时间越长,室顶氢气浓度越大,积累效应越明显。由图6、7可以看到,除了泄漏口外,氢气的高浓度区域集中在室顶。
(3) 浓度分层。
如图7、8、9所示,氢气在室顶不断积累,同时整个储氢室的氢气浓度也在增大,并出现了浓度分层现象。 在整个的室内氢气空气混合气团中,室顶的氢气浓度最大,越往下浓度越低。
3.3 通风条件下的浓度分布
在通风良好时,由于排风管安装在室顶,氢气上浮到室顶后,将会迅速排出,不可能在顶部积累。排风能力满足安全要求的情况下,氢气的泄漏进入与通风管排出会很快到达一个平衡,室内的氢气浓度分布呈稳定状态。
通风条件下氢气浓度分布如图10所示,氢气的高浓度区域为泄漏口上方被射流波及的空间。氢气上浮到室顶后经排风口排出,没有积累现象。室内空间氢气浓度场的形成受到泄漏射流和室顶排风的共同影响。
由模拟结果可知,相对于密闭空间,通风条件下氢气浓度明显降低;由于泄漏还在进行,氢气的扩散使室内大部分区域的氢气浓度超过了安全限值。因此,泄漏发生后首先要中断储氢罐的供气,切断泄漏源,辅之以通风将残留的氢气排除。
4 结论
依据FLUENT软件中的Realizable k-ε湍流计算方程,建立了基于大容量金属储氢装置的室内氢气泄漏扩散模型,通过对室内氢气的泄漏扩散进行数值模拟,得到以下结论:
(1) 储氢罐内外压力差浓度差作用下,氢气泄漏时呈现射流湍流的流动状态。
(2) 氢气在密闭的室内空间泄漏后,上浮扩散,积累于室顶,其浓度成层分布,越往高处浓度越大。
(3) 通风条件下室内氢气浓度的分布受到泄漏和排风的共同影响,大部分区域的氢气浓度仍然高于安全限值。
以上结论可为室内氢气安全设施的安装与应急预案的制定提供参考。
摘要：氢能是有发展前景的新型能源之一,氢气的安全储存是氢能应用必须解决的问题。本文建立了基于大容量金属储氢装置的室内氢气泄漏扩散模型,利用计算流体力学软件FLUENT,对室内储氢罐的泄漏扩散过程进行数值模拟,得到了氢气泄漏扩散的速度分布、浓度分布。分析数值模拟结果,得出在该模拟条件下,氢气泄漏时的流动状态为射流湍流;泄漏后上浮扩散,空间密闭时积累于室顶;通风条件下大部分区域的氢气浓度仍然高于安全限值。通过数值模拟,总结出氢气在室内环境下的泄漏扩散规律,可为氢气泄漏事故的处理消防安全设置提供依据。
关键词：室内环境,大容量金属储氢装置,氢气泄漏扩散,数值模拟
参考文献
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隔膜式氢气压缩机改造 第6篇
1.1 结构概述
本文介绍的隔膜式压缩机型号为GD4-300/10-250, 排气量为300m3/h, 最高排气压力为25.0MPa, 主要由电机、曲轴箱、中体、曲轴连杆机构、缸体、供油系统、底座及冷却器等部件组成。
进、排气阀分布在缸盖上, 排气阀居于缸盖的中心。曲轴箱上装有补偿油泵, 由曲轴轴端的偏心套驱动, 给油缸补油。安装于机器上的仪表能显示各点的气压及油压。自动保护装置能提高机器运转的可靠性和安全性。
1.2 工作原理
隔膜式压缩机是容积式压缩机的一种, 主要由气体压缩室和油压室构成。气缸被一组膜片分成两部分, 一侧是气体压缩室, 一侧是油压室。压缩机的动力由电动机通过三角皮带传递至主机曲轴, 曲轴带动连杆, 连杆通过十字头分别与活塞杆 (柱塞杆) 浮动连接, 至此将旋转运动转换为往复运动, 通过活塞 (柱塞) 驱动缸体内的液压油, 将力均匀地传递至膜片, 使膜片做往复运动, 从而达到提高介质压力的目的。
1.3 优点
(1) 性能可靠, 操作和维修简单, 使用寿命长。 (2) 膜片周边采用静态O型圈密封紧固, 无动密封, 保证气体压缩时不会产生泄漏。 (3) 较少的级数即可实现较高的压缩比。 (4) 膜片将气体和液压油完全隔离开, 从而保证气体的纯度, 对被压缩的气体无任何污染。 (5) 安全报警系统能够检测到任意一个膜片的破裂, 从而保证压缩室的完整及可靠性。
2 改造
2.1 改造原因
本公司使用该氢压机曾出现过缸盖裂缝;中体与缸头连接螺栓断裂导致缸头掉落在地上;缸头紧固螺栓崩飞伤人等事故, 因此, 本公司要求氢压机厂家通过计算, 重新设计、改进, 提高安全系数, 提高可靠性、安全性。
2.2 改造内容
2.2.1 计算、设计
委托中科院力学所进行计算设计, 以一级缸盖为例进行应力计算, 目的是找到结构参数对应力幅值的影响规律, 进而指导产品的结构改进设计。经过一系列模拟实验和计算, 计算结果如下:
(1) 气阀压板螺栓数量由4个增加到6个, 相应应力由78.8MP变为74.6MPa。 (2) 压板厚度由30mm减少到20mm, 相应应力由78.8 MPa变为75.3 MPa。 (3) 螺栓孔中心圆直径扩大20mm, 相应应力由78.8 MPa变为62 MPa。 (4) 缸盖外围局部加厚20mm100mm, 相应应力由78.8变为62.5 MPa。
2.2.2 结论
根据计算结果, 决定同时采取这两种方案, 最终改造结果如表1。
3 改造前后使用情况对比
3.1 改造前
(1) 曾出现过缸盖裂缝;中体与缸头连接螺栓断裂导致缸头掉落在地上;缸头紧固螺栓崩飞伤人等事故。
(2) 机组振动相对较大, 各级部件经常松动, 多次导致管路向外泄漏氢气。
3.2 改造后
(1) 由于安全系数提高, 目前暂未出现过缸盖裂缝、螺栓断裂等事故。 (2) 缸头重量增加后, 机组振动较小, 各级部件基本无松动故障发生。从而较少了氢气泄漏的危险。
4 总结
经过合理的计算、设计, 改造后的氢压机结构更为合理, 安全性及可靠性得到大幅的提高, 减少了发生安全事故的可能性, 确保人身及公司财产的安全。同时, 经过改造的氢压机运行平稳, 改造前的故障从未出现过, 故障次数明显减少。并且, 氢压机的连续平稳运行, 可以确保生产顺利进行, 没有再发生因为设备故障导致整条生产线停产的情况, 从而为公司赢得了利益。
摘要：针对隔膜式氢压机在使用中发生设备事故后, 对结构参数进行改造, 结果表明, 经过改造, 提高了设备可靠性和安全性。
所变氢气超标原因分析 第7篇
关键词：气相色谱法,所变设备故障,氢气超标
0前言
伴随着人们对用电稳定性及可靠性的要求日益提高, 保证可靠性供电的责任也越来越重。变电站的站用电交流系统为主变通风、直流充电及设备操作、照明、检修、试验、保护装置等提供可靠的交流电源。所变作为保障变电站安全、可靠运行的重要设备, 其运行状态的正常与否就显得尤为重要。利用气相色谱法对变压器油中溶解气体分析, 已成为判断变压器有无故障的重要手段和判据, 对开展设备状态评价工作及保障设备的安全运行起到了积极作用。
1 利用油中溶解气体分析变压器故障
油中溶解气体分析作为诊断变压器故障的有效手段, 其原理主要是由于在运行过程中, 变压器内部的油纸复合绝缘受电场和磁场的作用及水分、铜、铁等材料催化作用的影响, 逐渐发生老化和分解。当内部发生潜伏性故障时, 变压器油中含有不同化学键结构的碳氢化合物不同的热稳定性, 油纸受热分解产生烃类气体。随着故障点的温度升高, 绝缘油依次裂解产生烷烃、烯烃和炔烃, 还会由于发热逸散出氢气。随着油纸绝缘的进一步老化或者潜在故障的发展。还会产生其他气体。一般通过检测甲烷 (CH4) 、乙烷 (C2H6) 、乙炔 (C2H2) 、乙烯 (C2H4) 以及氢气 (H2) 、氧气 (O2) 、氮气 (N2) 、一氧化碳 (CO) 、二氧化碳 (CO2) 等气体。将这些特征气体从变压器油中分离出来并经过色谱分析, 确定其存在及相应含量大小, 便可反映出产生这些可燃气体的故障类型。
2 案例分析
2.1 案例一
某330k V变电站35k V 2号站用变, 由保定晓星天威变压器有限公司生产, 设备型号SZ11-630/38.5, 容量630k VA, 油重1.465t。2012年12月29日投入运行。运行期间, 其负荷为额定容量的23%-42%均在正常范围内。2014年11月25日, 该设备轻瓦斯动作, 工作人员对该设备进行瓦斯气及本体取油样, 相关实验结果如表1、表2所示:
从表1所列数据可以看出, 该设备氢气和总烃已远远超过注意值且出现乙炔 (规程要求35k V所变氢气含量不大于150ul/l, 乙炔含量不大于5.0ul/l, 总烃含量不大于150ul/l) , 其中烃类气体中以甲烷和乙烷居多。但油中微量水分、介质损耗、绝缘油击穿电压试验等常规项目的试验结果均在合格范围内。
按照表1内的特征气体含量, 利用三比值法计算, 得出故障编码为110, 对应电弧放电故障, 故初步判定该设备内部存在电弧放电故障。为尽快查明该设备异常原因, 停运后立即返厂处理。经解体分析, 该设备绕组采用漆包线工艺进行制作, 表面漆涂层在高温下发生分解, 产生氢气。
2.2 案例二
某750k V变电站66k V 1号站用变, 由哈尔滨变压器厂生产, 设备型号SZ11-1600/66, 容量1600k VA, 油重4.57t。2014年9月30日投入运行。运行期间, 其最大负荷为238.4k W, 未超过额定负载。2014年12月8日, 该设备轻瓦斯动作, 工作人员对该设备进行瓦斯气及本体取油样, 由于设备运行需要, 该设备暂时未能立即停运检查, 故持续采样跟踪, 关注该设备故障情况。相关实验结果如表3、表4所示:
从表3看出, 该设备氢气已远远超过注意值, 总烃含量也接近规程注意值。而总烃含量中也以甲烷与乙烷为主, 其他特征气体增长也很明显。常规试验结果仍在正常范围内。利用三比值法进行计算, 得到故障编码为110, 对应电弧放电故障, 故初步判定该设备内部存在电弧放电故障。在沟通过程中从厂家处了解得知, 该类型所变绕组采用漆包线工艺进行制作, 表面漆涂层在高电压下发生分解, 产生氢气。该类型故障原因属该厂家同类设备家族性缺陷, 对应措施将返厂改进工艺, 将原有绕组的漆包线工艺改为绕组纸包线工艺, 进而使得该故障得以改善。
3 结论
所变是变电站内生产生活用电的主要设备, 其安全稳定运行有着重要作用。分析变压器油中溶解气体作为诊断变压器故障的有效手段, 通过分析氢气产生情况, 可以尽早发现和诊断所变内部故障, 为所变的安全经济运行提供技术支持, 减少设备故障跳闸的发生。所变产生大量氢气的原因, 主要有以下几点:
3.1 生产工艺。所变在生产过程中, 本身绕组的纸绝缘材料普遍采用的工艺为纸包线和漆包线工艺。而漆包线会出现在运行状态下, 绕组表面的绝缘漆涂层在绕组、油流等的电场作用下易出现放电故障, 表面的漆涂层与变压器油发生分解并产生氢气。
氢气飞艇施放引绳施工总结 第8篇
关键词：氢气飞艇,工艺原理,操作要点,安全措施
0 引言
随着国民经济的迅速发展,各行业对电力的需求也越来越大,电力线路建设也越来越多,线路建设大多处于山区,地形复杂,林木茂盛,涉及各方面的协调工作难度也越来越大,为减少对沿途植被、青苗的损坏以及临时场地面积,降低协调工作量,减少人为因素对架线工作的影响,传统人力展放线已不能满足现在施工现场的需求,新型放线技术的出现是大势所趋。随着直升机、动力伞、热气球、氢气球、飞艇等广泛应用解决了目前面临的问题。但是现在这些飞行器的推广应用还存在一些限制,诸如受天气影响较大,需要专业的操作人员,操作控制技术要求颇高等,这些都不利于这些技术的全面普及推广。飞艇应用于放线较其他的方式具有安全性高(无人)、起飞场地条件影响小及投入成本小等特点,该技术更加有利于普及应用。
由我中铁建电气化局集团北方工程有限公司承担施工的西昌500 kV变—永郎开关站220 kV线路新建工程全长65.301 km,位于四川省凉山州德昌县境内,由于线路路径山多、林密、地形复杂、特殊跨越多,海拔较高,导地线架设施工十分困难,经项目部多次论证分析,决定采用SWD-JC7000YKFT型遥控氢气飞艇进行展放引绳的施工。
1 飞艇施工特点
1)较传统放线施工工艺更加安全、可靠,不受复杂地形影响,缩短了施工周期。2)对沿途的植被及青苗损坏较小,减少临时占地,大大降低了施工临时通道的建设场地费用及对环境的破坏。3)相对其他放线方式如直升机、动力伞、热气球、氢气球等安全性更高,转场运输更方便。
2 适用范围
本技术适用于各类高压、超高压、特高压电力线路展放初级引绳及电力线路特殊跨越放线。
飞艇禁用气象条件:浓雾、雨、雷电、大风、雪天;能见度小于800 m;阵风5级以上;可能导致结冰和雷击的天气;可能导致遥控信号失真的气象条件;-6 ℃以下气温建议停飞。
3 工艺原理
即利用遥控飞艇沿线路上空飞行并施放一根轻质引绳(ϕ3韩国丝)作为一级引绳通过各塔,然后利用这根ϕ3韩国丝不断牵引后续引绳,直至ϕ9 mm钢丝绳,这种方式替代的是人力展放引绳作业。
4 施工工艺流程及操作要点
1)线路调查、资料收集。
接到施工任务书后,飞艇工作组应在三个工作日内组织工地负责人前往施工地点进行线路调查及收集相关资料。线路调查应调查当地的气象条件、地形情况、线路中的重要跨越等相关信息。资料收集应收集有关该工程的杆位明细表、平断面图、施工组织措施、工程安全管理规定、架线作业指导书等相关工程资料。根据线路调查、资料收集所获得的信息组织编写该工程的飞艇施放引绳施工组织措施及作业指导书。
2)施工物资准备。
施工任务书下达后,工作组材料员应对施工物资及工器具进行出库前的检查,所编制的施工组织措施及作业指导书批准后,根据指导书配齐工程所需物资运往施工驻地。
3)场地选择及布置。
工程物资进入施工驻地后应按要求堆码整齐,并悬挂明显标示牌。人员进入施工驻地后应按施工处项目部施工人员的管理规定进行管理,遵守项目部相关要求。施工前应对各施工区段进行实地查看,确定该施工区段的起降场、挂绳场、抛绳场、应急降落场及关键点。
4)飞艇的组装。
目前,本工程用于施工的飞艇为SWD-JC7000YKFT型飞艇。飞艇组装,起降场地勤手、操作手必须按照SWD-JC7000YKFT型遥控飞艇《飞行、维护操作规程》《发动机使用维护使用说明书》《遥控设备说明书》进行组装调试,组装调试完毕后进行低空近距试飞,以检查飞艇的飞行性能。
5)遥控设备的检查。
地勤及空勤人员将飞艇组装好后须严格依次检测飞艇各工部的工况,坚决禁止漏检飞行。检测项目包括:遥控器各通道正常、油路、线路、机械、气囊、舵面、电源、抛绳结构、对讲机、绳盘绳具等等。
各遥控设备的参数是事先就设定好的而且完全一致,在接力时,前一个操作手应将其各操作柄的开关位置和位移通知下一个操作手,然后方能交接。飞艇组装调试完毕并试飞后,起降场地勤手应依次引导沿线各操作手发出各项遥控操作指令,并对照飞艇对应部件的动作,以检查遥控设备发出的各操作指令是否有效准确。
6)飞艇施放引绳的方式的选择。
飞艇施放引绳的方式有两种:牵放和展放,根据作业时地形、气候和跨越物的特点选择不同的放线方式,本工程采用牵放施工方式。牵放是将一级引绳全部置于起点地面线盘上,并将绳盘上的绳头带上塔顶,当飞艇在塔顶上方悬停并从遥控放线器中放出一段5 m～10 m的引绳到塔顶后,这时将飞艇放下的绳头和从地面带上塔顶的绳头相连,飞艇便可牵引引绳向终点飞行。飞行全程中,引绳的张力由地面绳盘操控人员根据指挥员的命令进行控制,引绳可始终处于腾空状态,飞艇在飞越终点后带引绳下降,当塔顶或地面人员抓住引绳后,遥控人员把遥控脱绳器打开,将飞艇上的绳头抛下,完成一段线路的一级引绳牵放。这种方式的优点是放线过程中放线张力全程可控,且引绳可以不与地面障碍物相接触;飞行过程中起点始终作为控制点存在,如果地面绳盘出现故障,则可切断起点的引绳,使飞艇不受引绳的影响返航降落。牵放的安全系数及放线成功率高于展放,是优先考虑的一级引绳放线方式。
7)飞艇起飞。
飞艇检查无误后,由1名地勤人员控制飞艇,1名地勤控制线盘,遥控人员点火后启动飞艇发动机,飞艇螺旋桨调整合适时即可起飞。在条件容许的情况下应设置在飞行放线的起点塔位;当起点塔位不具备起降条件时,应在起点塔位就近寻找起降场。
8)飞艇过塔及引绳进入滑车。
a.由于受遥控距离的限制,一次飞行最少需要操作手4人,最多时为6人。其中,1人为起降场操作手,负责飞艇的起降及协助地操作手工作;1人为挂绳场(起点塔位)操作手,负责将飞艇悬停在塔顶并指挥高空作业人员挂绳;1人～2人为中间操作手,负责将飞艇由起降场操作至抛物场;1人为抛物场(终点塔位)操作手,负责操作飞艇飞过终点塔后将引绳抛下。操作飞艇过程中,引绳应通过各级塔的塔顶,并由高空人员置于滑车内。否则,操作人员应操作飞艇重新入场,直至引绳落于塔顶。b.为保证相邻操作手之间通视,除起降场操作手外,其他操作手一般在塔顶遥控操作飞艇。c.飞艇飞行过程中,置于起点地面的一级引绳随之被牵引,地面控制人员在高空人员的指挥下,通过线盘控制一级引绳的张力,以配合飞艇的飞行和保持距离跨越物的高度。d.SWD-JC7000YKFT飞艇一次最长牵放引绳的长度为2 500 m,一般多为1 000多米。e.SWD-JC7000YKFT飞艇续航时间约40 min,飞艇每次起飞后,地勤人员要严格控制飞行时间,在飞行30 min时必须下达飞艇准备降落的指令,严禁发生飞艇因油料耗尽而失控的情况。f.每个区段作业前,队长必须进行详细的现场技术交底,飞艇飞行线路、接力方案、起降场地布置、气候因素的影响等问题,必须交代细致并落实到人,并作好相应记录。
9)终端抛绳。
飞艇通过终点塔时,引绳必须落于塔顶后方可抛绳;否则,操作人员应操作飞艇重新入场,直至引绳落于塔顶。一般情况下,飞艇起飞前要在一级引绳离飞艇大约15 m～20 m处绑上500 kg左右的重物(如砖头、石块等),可以确保终端抛绳的准确性。
10)飞艇降落。
终端抛绳后遥控飞艇返回起降场降落,本段氢气飞艇施放一级引绳作业任务完成。
11)后续施工方案。
由于遥控飞艇所牵放的一级引绳破断力极低,要将一级引绳过渡到常规线路使用的ϕ9 mm钢丝绳,这其中还需要过渡二级、三级引绳,并且在三级引绳上以多次“一牵多”的方式将一根引绳变成多根引绳。a.在放线区段每基塔的塔顶均安装了一只单轮朝天滑车。在上扬塔,应提前安置好压线滑车;在转角塔,应提前调整好滑车预偏角。b.二级引绳:当作业区段的一级引绳全部放通后,通过塔顶的朝天滑车,人工牵引一根二级引绳。c.三级引绳:二级引绳牵通后,使用专用小型牵张机牵引一根三级引绳,然后再利用这根三级引绳,以一绳牵多绳的方式牵引多次,牵通多根三级引绳。d.走板过塔时,应缓慢牵引,以便高空人员将走板提过滑车。牵引过程中,高空人员应注意观察,指挥调整各引绳张力,避免打绞情况的发生。e.引绳穿中:一般猫头塔中相都需要穿中,双回路塔无需穿中。f.每次一牵多牵通后,便可将两条边相引绳分别放到边导线滑车或地线滑车内,准备机械牵引ϕ9 mm钢丝绳。分绳时,先将各引绳的张力降低,然后利用一根20 m左右的绳索提放引绳到相应的放线滑车内。
5 质量控制
1)架线施工时架线的方式、张力应符合规范及设计要求。2)本技术严格执行GB 50233-2005 110～500 kV架空送电线路施工及验收规范和设计文件及相关规定。
6 安全措施
1)选择飞艇起飞地点时,必须是开阔无杂物、无风的场所,而且起飞点和引绳展放起点必须通讯畅通,保证飞艇起飞后两点能通视。飞艇每次作业除有预定的起降场地外,还必须考虑在飞行途中选择应急降落场地,一旦在作业过程中发生意外,应能够紧急降落。2)飞艇的设计抗风能力一般为3级,飞艇的每次起降工作的全过程要选择风力小于3级的时机进行;并保持与当地气象部门的随时联系,以防意外情况的发生。3)在展放段内,应每隔2 km左右设置一风力风向观测点,及时将观测情况向飞艇操作者进行通报,保证飞艇飞行的安全。4)飞艇在山区工作时,应特别避免飞艇靠近山体(即应远离山体或高于山峰),以避免近山区域的涡流对飞艇飞行的影响。5)需要飞艇进行长距离飞行采用遥控接力的方式时,操作人员所站位置应相互均能看到飞艇,并避免遥控装置信号出现盲区现象,使飞艇出现失控。6)操作人员应准确操纵飞艇顺线路方向直线飞行,飞艇通过每一基塔位时,保证从该塔正上方通过,以利于塔上人员能够到引绳。7)展放引绳时,飞艇的飞行高度以适当高于塔顶为宜,既要保证飞行的安全,又应尽量靠近塔顶。8)遥控飞艇的操作人员必须是经过厂家培训后有一定操作经验的熟练人员,展放过程中,操作人员应注意控制飞艇的飞行高度,避免引绳在前进中与树枝接触而被挂住。9)每次展放前,要按照韩国丝盘的长度,展放每档线路长度,依据飞艇的飞行高度、飞艇的牵引能力等因素,计算飞艇可飞行的距离,并且塔顶看管迪尼玛绳盘的人员,要保持与飞艇操作人员的通信联系,保证飞艇的飞行安全和迪尼玛绳索的及时接续。10)放线引线展放过程中,要加强协作,保证系统的正常运行,发生任何意外,操作人员应立即决断,首要是保证飞艇的安全。11)施工前检查各种施工器具是否合格,是否存在安全隐患,不符合要求的器具禁止使用。12)飞艇停飞或过夜,应拴于牢固物体上;5 m范围内严禁明火或吸烟,以免氢气爆炸。13)氢气储运安全措施、通讯安全措施、高空作业安全措施、防火措施、后续施工安全措施、其他安全措施应遵照针对该工程制定的安全措施。
7 结语
7.1 经济效益
1)本工程采用飞艇放线,全线路导引绳架设仅需15 d时间就全线展放完毕,每千米成本3 000元;采用人工展放导引绳需要投入150人,需要20 d展放完毕,每千米成本约5 000元;采用飞艇放线能节约直接工程成本2 000元/km,缩短工期15 d。2)本技术有效的简化工艺,使施工人员劳动强度大大降低,提高了工作效率。3)本技术实施时可减少建设场地费用,同时减少了人工放线时所产生的青苗协调工作量,以及因协调原因可能产生的误工等费用;本工程若采用人工展放220 kV线路施工,全线路最少需砍伐3 m～5 m施工通道,每千米需砍伐树木3 000棵～5 000棵,按当地林木砍伐补偿标准每棵树30元,则每千米需支付林木砍伐费用100 000元,全线路林区近40 km,采用飞艇放线仅林木费用节余近400万元。
7.2 环保效应
本技术与传统人工展放导引绳作业比较:实施时导线不用落地,不用砍伐施工通道,对沿途的植被及青苗损伤量大大的减少。
7.3社会效益
