煤油氣相干燥設備冷凝回收系統控制方式分析

羅鎮江

（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。隨著各種干燥設備的技術不斷的創新與發展，干燥設備在結構、原理、工藝管理上都變得十分成熟，對生產過程中的節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 冷凝回收系統構成

根據煤油氣相干燥冷凝設備的具體結構與功能，可將冷凝系統分為真空系統、煤油系統、冷凝回收系統等組成部分，在運行的過程中，需要真空系統、加熱系統、液壓系統等協同工作，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，而冷凝回收系統的主要功能是對整個工作過程中產生的冷凝液進行回收，并實現油水分離。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結構圖

干燥冷凝回收系統主要由冷凝器402、系統中間冷凝器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，實現油水分離。

2 冷凝回收系統的工作原理

在整個冷凝系統的加熱階段中，需要蒸發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。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，干燥罐內的混合蒸汽就會通過調節閥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的壓力維持在一定范圍內，并將其保持在一定的真空度范圍內。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，達到對整個系統中的液體進行冷凝回收和排水量的統計。

3 冷凝系統控制方式的分析

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，而冷凝系統也是要收集統計其中的水分。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實現的，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安全壓力，使得干燥罐內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節閥221 至主冷凝器形成液體后進入到收集罐中，調節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。在傳統的冷凝控制系統中，主要采用壓力判斷的方式來控制冷凝系統，依據干燥罐中的混合氣體壓力，采用調節閥的方式來控制干燥罐的壓力，在收集罐收集的過程中，隨著干燥罐內的壓力增加，調節閥的閥門增加程度也會增加，當壓力減小時，調節閥也會減小，這樣就能夠及時的調節干燥罐內的壓力，保證干燥罐在安全的壓力下進行工作。在加熱階段前期，通過蒸發器對干燥罐內的煤油進行加熱，使之形成煤油蒸汽，進而能夠實現對變壓器的器身進行加熱，這時產生的熱量大多被變壓器的本身吸收，在干燥內的壓力不是很大。另外受壓力判斷控制邏輯影響，干燥罐內的壓力逐漸增加，所以調節閥(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，隨著干燥罐內的壓力在不斷地增加，在干燥罐內的混合氣體達到一定的濃度之后，干燥罐內的壓力就會上升。調節閥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中對混合氣體進行回收。采用這種方法的優點是逐漸增加干燥罐內的壓力，使得干燥罐內不會出現超壓工作的危險。

（2）冷凝回流控制方式。通過對VPD 冷凝回收系統中調節閥(221) 來實現對干燥罐內的壓力進行控制，主要是通過調節閥來控制冷凝器的回流量，在混合氣體達到主冷凝器之后，調節閥開度大小的控制主要是通過對煤油和水的容積來實現的。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，使得調節閥的開度變小，而在冷凝的回流量較小時，調節罐內的壓力增加，就會促進調節閥的開度增加。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，通過將調節閥的開度控制在一定的范圍內，這樣就不會影響收集罐內的溫度與整個冷凝回收系統的負荷。在工作的過程中，如果主冷凝器下方的冷凝液越來越少，可以通過調節閥的開度來控制干燥罐與收集罐之間通道的大小，并將變壓器蒸發出來的水蒸氣抽至整個冷凝收集系統中，以控制整個干燥罐內的壓強，這樣在罐內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的計量進行分析。冷凝回流量控制調節閥方式的工作優點是比較容易對系統工作進行控制，而且控制邏輯比較簡單，在系統加熱的初期，可以快速的將干燥罐內的水蒸汽抽出，變壓器的鐵芯不容易生銹，主要蒸發器與主冷凝器的功率不變，干燥罐內的壓力就會保持在一定的范圍內，整個冷凝系統的冷凝量保持一定，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，提升冷凝系統的回收功能，使得整個設備能夠更加完善、高效、穩定的運行、生產，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。