微正壓裝置氣源可行性分析論證及改造

阿拉爾盛源熱電有限責任公司 魯 鵬

目前，在電廠中，隨著機組容量的增加，發電機出口通常采用封閉式母線，以滿足高可靠性的要求。封閉式母線具有減少接地故障、避免相間短路、消除周圍鋼構的發熱、維護工作量小、結構簡單等優點[1]。但是，環境溫度下降，單元機組負荷下降，母線溫度下降，單元機組停運的話，封閉母線內的氣壓下降，從封閉式母線的漏點吸入空氣等潮濕氣體，造成封閉式母線有粉塵和水汽，母線的絕緣值有降低的危險。為確保母線的安全運行，必須配置微正壓裝置。

1 引言

常規的離相封閉母線在發電機停機、維護期間，由于封閉母線沒有設置自密封系統，因此周圍環境的灰塵和潮氣很容易侵入到封閉母線外殼內。這不僅會影響封閉母線的內部清潔，還會降低封閉母線的絕緣強度，給封閉母線的運行帶來隱患[2-5]。

2 概述

2.1 技改背景

盛源熱電#1、#2機發電機出口封閉式母線是管型封閉式母線，#1、#2單元機組微正壓置是管形封閉式母線的輔機設備。在發電機組停運和惡劣天氣條件下，微正壓力裝置向封閉母線注入干燥過濾過的清潔空氣或熱空氣，維持封閉式母線內的正壓力，防止外部粉塵和水汽的侵入，確保封閉式母線內的清潔和干燥。

當前，單元機組的#1、#2機組微正壓裝置由設備本體壓縮機自行提供氣源，自2013年投運以來，其壓縮機內部元件均出現不同程度老化現象；2019年下半年，壓縮機皮帶斷裂5次，電磁閥動作不正常，空濾、油濾均出現不同程度堵塞現象，造成微正壓裝置頻繁故障，無法長時間穩定運行。

2.2 微正壓裝置系統原理

微正壓系統首先控制并啟動自帶的壓縮機，壓縮機產生的壓縮空氣首先進入儲氣罐，通過連接管路進入微正壓裝置的設備控制柜內。壓縮空氣通過設備控制柜中的電磁閥進入分水濾氣器裝置，空氣中的水汽通過分水濾氣器裝置進行過濾分離，然后進入干燥筒裝置，由于筒內干燥劑的吸附能力使空氣被凈化并進一步干燥，然后進入管型封閉式母線中的空間。當管型封閉式母線中的正壓力達到上限值時，壓力傳感器將測量的壓力信號傳輸至微正壓裝置控制柜中的二次儀表測量設備，儀表中二次測量的繼電器進行切換，關閉二次測量的中間繼電器控制的設備關斷電磁閥，停止氣源的供氣，同時停止設備壓縮機的工作。當管型封閉母線內的空氣氣壓因泄漏等原因降至下限時，二次設備儀表中的二次測量繼電器發生變化，二次測量的中間繼電器自動接通電源并打開前面關斷的電磁閥，設備自帶的儲氣罐內的剩余空氣等氣體向管形式封閉母線供氣體。當儲氣罐壓力降到一定值時，微正壓控制柜控制壓縮機重新啟動向儲氣罐進行補氣，由此重復初始過程。

2.3 微正壓裝置氣源技改必要性的探討

由于微正壓裝置供氣氣源為其配套的壓縮機，當壓縮機經長時間運行且頻繁進行啟、停操作時，因壓縮機空濾、油濾未得到有效清理、維護和壓縮機內各元器件老化因素的影響，勢必會造成壓縮機故障率上升。當壓縮機故障或供氣質量下降時時，則無法有效向微正壓裝置進行供氣，進而影響微正壓系統的運行，無法有效保證封閉母線內部的清潔和干燥。如何有效杜絕因壓縮機故障進而影響微正壓裝置的運行，那么加強對壓縮機的日常維護和對微正壓裝置供氣氣源的技改則成了行之有效的方法。

2.4 微正壓裝置氣源技改方案的比較

根據微正壓裝置實際運行情況，其氣源技改方式共計有兩種方案。第一種方案即為增加第二臺壓縮機，由兩臺壓縮機相互切換，通過微正壓裝置控制柜向封閉母線進行供氣。第二種方案則利用發電廠自有的儀用壓縮空氣通過氣源管道連接至微正壓裝置（儲氣罐）氣源入口處，通過原有壓縮機和新增的儀用壓縮空氣相互切換，通過微正壓裝置控制柜向封閉母線進行供氣。

第一種方案增加第二臺壓縮機，經濟費用較高，且需對微正壓裝置控制柜內控制回路進行改造，已達到兩臺壓縮機定期或故障時可自動切換的功能，后期也需加強對兩臺壓縮機維護的工作。

第二種方案則只需要通過氣源管道將發電廠自有的儀用壓縮空氣連接至微正壓裝置（儲氣罐）氣源入口處，并增加相應的手動閥門，則可實現儀用壓縮空氣和壓縮機之間的相互切換，向微正壓裝置供氣的要求。該方案投資較少，且技術改造部分較少。

通過上述方案一和方案二的綜合比較，推進使用第二種方案進行技術改造。

2.5 微正壓裝置氣源技改方案的實施

一是因技改需要，為保證生產安全及人員安全，在#1、#2機組停機期間，由電廠電氣專業檢修人員對#1、#2機微正壓裝置控制原理、圖紙進行查閱、確認，確認技改后生產廠區儀用高壓空氣供氣接點，在技改工作開始前，確認改造所需材料（氣源管、接頭、閥門等材料）已準備完畢。

二是由電廠電氣專業配合電氣檢修人員在前期做好現場氣源管敷設路徑數據測量工作，并在工作開始前對測量數據進行再次比對，防止因數據測量不準確造成技改工作無法如期進行。

三是技改工作開始前，電廠電氣專業組與運行電氣檢修人員至現場共同確認施工工作地點、范圍，以及所需工作的設備地點、設備情況。

四是由技改工作負責人辦理工作票，并向施工人員進行現場施工安全技術交底，并在現場裝設醒目的安全隔離措施。如需在現場使用電鉆、焊接等動火作業，需提前一天辦理動火作業工作票，并在動火作業開始前，對工作區域內可燃氣體含量（氫氣）進行測量，無漏氫現象才可動火作業。

五是由檢修公司電氣檢修人員對#1、#2機微正壓裝置壓縮機至微正壓裝置儲氣罐間氣源管進行拆除，拆除過程防止損壞其氣源管接頭。拆除完畢后，所有的氣源管接頭應做好標記。

六是微正壓壓縮機至儲氣罐間供氣氣源管拆除完畢后，由電氣檢修人員根據生產廠區儀用壓縮空氣接點與儲氣罐間測量的數據敷設新的供氣管道，并進行新氣源管連接。儀用壓縮空氣氣源管與儲氣罐入口連接時，加裝相應的三通接頭及閥門，并把壓縮機至微正壓裝置儲氣罐間氣源管回裝，通過切換手動閥門來實現儀用壓縮空氣或壓縮機分別進行供氣的功能。氣源管及閥門各接口應正確，且各接口應纏繞生料帶，防止出現漏氣現象。

七是儀用壓縮空氣側氣源管連接完畢后，打開廠區儀用壓縮空氣接點側的手動閥門，并根據微正壓裝置儲氣罐頂部壓力表對儀用壓縮空氣接點的手動閥門進行調整，確保其壓力不可過低或過低，壓力應維持在0.2～0.8MPa。然后投入微正壓主機控制裝置，觀察控制裝置內部進口處壓力表壓力，并對微正壓主機控制裝置上的溫控表、壓控表進行調節設定，確定微正壓主機裝置至送至封閉母線內的氣體壓力保持在300～2500Pa，防止出現因壓力過高造成封閉母線套管外壁因壓力過高出現損壞現象。

八是經過上述技改，#1、#2機組微正壓裝置供氣氣源可分別由原微正壓裝置壓縮機或廠區儀用壓縮空氣進行供氣。兩個供氣氣源不可同時投入。當使用原微正壓裝置壓縮機供氣時，需將微正壓裝置壓力罐入口處儀用壓縮空氣來閥門關閉，并合上壓縮機電源開關。當使用廠區儀用壓縮空氣向微正壓裝置供氣時，需斷開壓縮機電源開關，關閉壓縮機出口處閥門，打開微正壓裝置壓力罐入口處儀用壓縮空氣來閥門。

九是技改前，盛源熱電#1、#2機組微正壓裝置原供氣氣源為微正壓裝置壓縮機供氣，因壓縮機頻繁故障，會造成微正壓裝置無法正常運行。技改后，現在#1、#2機組6.3m 6抽逆止門旁廠區備用儀用壓縮空氣管道接口經敷設一段約15m 長氣源管道接至微正壓裝置壓力罐入口處，并加裝一三通及進口閥門，在壓力罐出口處加裝一閥門。經上述技改后，#1、#2機組微正壓裝置原供氣氣源可分別由原微正壓裝置壓縮機或廠區儀用壓縮空氣進行供氣，通過微正壓裝置壓力罐入口處閥門、壓縮機電源開關、壓縮機出口閥門進行兩處供氣氣源的切換。

十是#1、#2機組微正壓裝置供氣氣源經技改后可分別由原微正壓裝置壓縮機或廠區儀用壓縮空氣進行供氣。兩個供氣氣源不可同時投入。當使用原微正壓裝置壓縮機供氣時，需將微正壓裝置壓力罐入口處儀用壓縮空氣來閥門關閉，并合上壓縮機電源開關。當使用廠區儀用壓縮空氣向微正壓裝置向微正壓裝置供氣時，需斷開壓縮機電源開關，關閉壓縮機出口處閥門，打開微正壓裝置壓力罐入口側閥門。

十一是微正壓裝置保持封閉母線內的正壓，防止外部粉塵和水蒸氣的侵入，保證管形式封閉母線內的清潔干燥。微正壓置的控制方式是自動控制的，封閉母線保持微正壓500～2500Pa 運行，低于50Pa時自動補氣，當達到2500Pa 時自動停止補氣。根據運行規程，建議當機組停運后，投入微正壓裝置，當機組啟動后，退出微正壓裝置。

3 技改前后說明及圖紙

設備技改前：盛源熱電#1、#2機組微正壓裝置原有供氣氣源為微正壓裝置內部壓縮機供氣，因設備使用年限過長，壓縮機頻繁啟動導致微正壓裝置內部壓縮機故障頻發，無法保證微正壓裝置正常運行，無法確保封閉式母線內的清潔和干燥，容易導致封閉式母線絕緣降低，封閉式母線存在隱患，不能保證機組的安全穩定運行。

設備技改后：現在將#1、#2機6.3m 6抽逆止門旁廠區備用儀用壓縮空氣管道接口接至微正壓裝置內部壓力罐入口處，由原來的兩通閥技改為三通閥并入口處加裝進口閥，在壓力罐出口處加裝手動閥。經技改后，#1、#2機組微正壓裝置原供氣氣源可分別由原微正壓裝置內部壓縮機或廠區儀用壓縮空氣進行供氣，通過微正壓裝置壓力罐入口處閥門、壓縮機電源開關、壓縮機出口閥門進行兩處供氣氣源的切換。

4 結論

圖1 #1機6.3m 6抽逆止門旁廠區備用儀用壓縮空氣管道接口

圖2 微正壓壓力罐入口閥門（廠區儀用壓縮空氣側閥門）

圖3 微正壓壓力罐出口閥門

圖4 技改前后圖紙

經上述分析對比可知，#1、#2機組微正壓裝置系統優化改良后，來自設備本體空壓機的壓縮空氣首先進入設備本體的氣體儲存罐內。在不改變設備本身的儲存容量的情況下，在設備本體的儲存罐緩沖后進入干燥凈化系統的氣流具有連續性和穩定的空氣氣壓。此外，通過設備本體的壓縮空氣干燥裝置的除水油設備，下游凈化系統可以更好地發揮其功能，并提供優質的壓縮空氣來給管形式封閉母線。因此，優化方案可用于提高設備利用率、降低設備維護成本。對其他行業壓縮空氣凈化系統的設計和改造具有一定的指導意義。