CN108279048A - 一种核电站发电机氢气干燥器疏水检测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种核电站发电机氢气干燥器疏水检测系统，包括：容纳装置，与氢气干燥器相连通，用于收集所述氢气干燥器的疏水；液位开关，设置在所述容纳装置中，用于对所述容纳装置中的液位进行检测；以及，控制装置，分别与所述液位开关、所述容纳装置电连接，用于在液位到达所述液位开关所在的位置时，控制所述容纳装置排出收集的水，并记录排水量。本发明还公开了一种核电站发电机氢气干燥器疏水检测方法。本发明能够实现氢气干燥器的疏水量的精确检测，方便后续对发电机和氢气干燥器的运行情况进行准确分析。

Description

一种核电站发电机氢气干燥器疏水检测系统及方法

技术领域

本发明涉及核电技术领域，尤其涉及一种核电站发电机氢气干燥器疏水检测系统及方法。

背景技术

核电机组发电机转子采用氢气冷却方式设计，发电机内部氢气湿度正常是发电机安全运行的保证。氢气干燥器是清除氢冷发电机氢冷系统氢气中水蒸气的专用设备。吸附式氢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较强的吸引力特性。活性氧化铝是一种固态干燥剂，具有非常大的表面积和强吸湿能力，混合在氢气中的水蒸气通过干燥塔后能够被干燥剂吸收。当活性氧化铝吸收水分达到饱和后，自动转入再生循环回路，再生是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；与此同时一股自循环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，一般情况下活性氧化铝的吸湿性能可通过加热方式来完成它的再生，并可重复进行。

但是，氢气干燥器吸收发电机内水份后，经过再生循环将水通过疏水阀排出，目前国内外发电机氢气干燥器的疏水采用直排的设计，缺乏对疏水量的检测。而且，氢气干燥器运行过程中只能通过发电机进出口氢气露点判断设备运行是否正常，仅仅依靠露点判断存在一定的局限性。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的问题，提供了一种核电站发电机氢气干燥器疏水检测系统及方法，能够实现氢气干燥器的疏水量的精确检测，方便后续对发电机和氢气干燥器的运行情况进行准确分析。

本发明就上述技术问题而提出的技术方案如下：

一方面，本发明提供一种核电站发电机氢气干燥器疏水检测系统，包括：

容纳装置，与氢气干燥器相连通，用于收集所述氢气干燥器的疏水；

液位开关，设置在所述容纳装置中，用于对所述容纳装置中的液位进行检测；以及，

控制装置，分别与所述液位开关、所述容纳装置电连接，用于在液位到达所述液位开关所在的位置时，控制所述容纳装置排出收集的水，并记录排水量。

进一步地，所述容纳装置包括容器和电磁阀；

所述容器与所述氢气干燥器相连通，所述液位开关设置在所述容器的内壁上，所述电磁阀设置在所述容器的出口处，用于通过闭合所述电磁阀使所述容器收集所述氢气干燥器的疏水，通过开启所述电磁阀以排出所述容器收集的水。

进一步地，所述液位开关还用于在检测到所述容器中的液位到达其所在位置时，向所述控制装置发送开关量信号；

所述控制装置具体用于接收所述开关量信号，并延时第一预设时长后，控制所述电磁阀开启第二预设时长，以确保所述容器中的水排除干净。

进一步地，所述控制装置还用于每控制所述容纳装置排一次水，记录排水时间，若检测到连续两次排水的时间间隔小于第三预设时长，则触发疏水频率高的报警。

进一步地，所述控制装置还用于统计一天内的排水次数，并根据所述排水次数和每次排水的排水量，计算获得所述氢气干燥器的日疏水量；若检测到所述日疏水量大于预设阈值，则触发日疏水量大的报警。

进一步地，所述控制装置还用于对发电机的露点温度进行检测，并根据所述露点温度和所述氢气干燥器的疏水情况，检测所述发电机和所述氢气干燥器的运行情况。

另一方面，本发明提供一种核电站发电机氢气干燥器疏水检测方法，包括：

通过容器收集氢气干燥器的疏水；

对所述容器中的液位进行检测；

在检测到液位到达预设位置时，控制所述容器排出收集的水，并记录排水量。

进一步地，所述疏水检测方法还包括：

每控制所述容纳装置排一次水，记录排水时间；

若检测到连续两次排水的时间间隔小于第三预设时长，则触发疏水频率高的报警。

进一步地，所述疏水检测方法还包括：

统计一天内的排水次数，并根据所述排水次数和每次排水的排水量，计算获得所述氢气干燥器的日疏水量；

若检测到所述日疏水量大于预设阈值，则触发日疏水量大的报警。

进一步地，所述疏水检测方法还包括：

对发电机的露点温度进行检测，并根据所述露点温度和所述氢气干燥器的疏水情况，检测所述发电机和所述氢气干燥器的运行情况。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

通过容纳装置对氢气干燥器的疏水进行收集，并在收集到一定量后，将收集的水排出，并精准记录排水量，即氢气干燥器的疏水量，通过控制装置对氢气干燥器的疏水量的连续检测，并在疏水情况异常时产生疏水频率高或日疏水量大的报警，而且，通过对发电机露点温度进行检测，并结合氢气干燥器的疏水情况，可以判断氢气干燥器运行是否正常、干燥剂是否失效，还可以检测发电机定冷水与氢冷器冷却水管是否存在微小泄露、发电机密封油内部是否含水量高等异常情况，为发电机安全运行提供一个可靠的保障。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一提供的核电站发电机氢气干燥器疏水检测系统的结构示意图；

图2是本发明实施例一提供的核电站发电机氢气干燥器疏水检测系统中报警显示界面的示意图；

图3是本发明实施例一提供的核电站发电机氢气干燥器疏水检测系统中排水统计显示界面的示意图；

图4是本发明实施例二提供的核电站发电机氢气干燥器疏水检测方法的流程示意图。

具体实施方式

为了解决现有技术中存在的缺乏对疏水量的检测、以露点判断设备运行情况的局限性等技术问题，本发明旨在提供一种核电站发电机氢气干燥器疏水检测系统，其核心思想是：提供容纳装置、液位开关和控制装置，使容纳装置手机氢气干燥器的疏水，液位开关对容纳装置中的液位进行检测，控制装置在检测到液位到达液位开关所在的位置时，控制容纳装置排出收集的水，实现对排水量的精确计量，方便后续对发电机和氢气干燥器的运行情况进行准确分析。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

实施例一

本发明实施例提供了一种核电站发电机氢气干燥器疏水检测系统，参见图1，该系统包括：

容纳装置1，与氢气干燥器相连通，用于收集所述氢气干燥器的疏水；

液位开关2，设置在所述容纳装置1中，用于对所述容纳装置1中的液位进行检测；以及，

控制装置3，分别与所述液位开关2、所述容纳装置1电连接，用于在液位到达所述液位开关2所在的位置时，控制所述容纳装置1排出收集的水，并记录排水量。

需要说明的是，本实施例采用容积式的测量方法对排水量进行测量，即对氢气干燥器的疏水量进行计量。液位开关设置在容纳装置的固定位置处，当容器中的液位到达液位开关处，则说明容器中收集一个已知的计量单位的水，控制装置控制容器排水。每次容纳装置排水时，控制装置均会对该计量单位的排水进行记录，并通过人机界面显示出来。其中，控制装置优选为PLC(Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器)。

进一步地，如图1所示，所述容纳装置1包括容器11和电磁阀12；

所述容器11与所述氢气干燥器相连通，所述液位开关2设置在所述容器11的内壁上，所述电磁阀12设置在所述容器11的出口处，用于通过闭合所述电磁阀12使所述容器11收集所述氢气干燥器的疏水，通过开启所述电磁阀12以排出所述容器11收集的水。

需要说明的是，连通容器11与氢气干燥器的管道上还设有疏水阀，开启疏水阀即可导通容器与氢气干燥器的连接，使氢气干燥器的疏水流入容器中。

进一步地，所述液位开关还用于在检测到所述容器中的液位到达其所在位置时，向所述控制装置发送开关量信号；

所述控制装置具体用于接收所述开关量信号，并延时第一预设时长后，控制所述电磁阀开启第二预设时长，以确保所述容器中的水排除干净。

需要说明的是，由于液位开关的浮子上下行程较短，为避免由于振动或者水位波动造成液位开关误触发，控制装置的程序内部设置液位开关触发后延时第一预设时长，一般为5s后再控制电磁阀动作，为保证电磁阀每次开启有足够的时间能够排出标定容器内部收集的疏水，每次电磁阀开启时间设定为60s。

进一步地，所述控制装置还用于每控制所述容纳装置排一次水，记录排水时间，若检测到连续两次排水的时间间隔小于第三预设时长，则触发疏水频率高的报警。

进一步地，所述控制装置还用于统计一天内的排水次数，并根据所述排水次数和每次排水的排水量，计算获得所述氢气干燥器的日疏水量；若检测到所述日疏水量大于预设阈值，则触发日疏水量大的报警。

需要说明的是，每次排水，控制装置产生一个脉冲，通过对脉冲的分析，可触发日疏水量大以及疏水频率高两种报警。在每产生一个脉冲时，记录脉冲产生时间，即排水时间。任意相邻两个脉冲时间小于第二预设时长，则触发疏水频率高的报警。第二预设时长根据氢气干燥器的运行周期来设定，氢气干燥器的再生时分为4h的加热过程以及4h的冷却过程，因此疏水频率高报警设置为连续两次排水时间小于4h触发。

氢气干燥器的日疏水量的统计采用持续记录24h内的排水次数来实现，即24内脉冲产生的个数。假设24内脉冲产生的个数为N，每次排水的排水量为V，则氢气干燥器的日疏水量为Q＝N*V，若日疏水量Q大于预设阈值，则触发日疏水量大的报警。报警组态内有报警显示窗口，需要显示报警内容以及报警触发的日期和时间，如图2所示。另外，还可对排水统计进行显示，如图3所示，显示排水次数及总排水量，排水量复位按钮可以对排水次数和总排水量进行复位，并记录开始时间为当前时间，每次排水的时间可以在窗口显示，并具备历史查询功能。

为了确定疏水测量时每次排水的容积，以及对疏水量异常报警触发的疏水量设定值，需要参考氢气干燥器运行期间的疏水量记录。例如，通过对某机组发电机氢气干燥器正常运行时的疏水量进行统计可知，充氢初期疏水量不太大，主要为氢气内部的湿气。随着发电机吹扫及电气试验发电机内部温度上升，氢气干燥器的疏水量开始增加，由于该机组前期比较注重发电机的维护保养，整个试验期间没有出现发电机湿度异常报警，如果发电机湿度较重，则会有更多的疏水排出，参考该统计数据，发电机短路试验时发电机24h疏水量较大，为设计方便取100ml作为日疏水量大的参考值，根据Q＝cN*V，其中c为修正系数，考虑到机组前期发电机保养较为充分，疏水量收集可能会较正常机组少，此处将修正系数设置为0.8，实际采用的日疏水量大的设计值，即预设阈值设定为Q/c＝125ml。疏水频率高报警的设置是为了可以更加及时的提醒疏水量的突然增加，按照日疏水量125ml计算，折算4h疏水量为20.8ml，考虑氢气干燥器再生循环中部分时段效率会比平均效率高，疏水量会比平均疏水量偏大，适当提高计算的4h疏水量参考值，取25ml作为触发疏水频率高报警的疏水量设置。

因此，疏水检测系统的每个容积计量单位设定为25ml，报警产生的条件为每天疏水量大于125ml时产生日疏水量大的报警，两个相邻脉冲触发时间小于4h时产生疏水频率高的报警。考虑单次排水量为25ml，计量的容器选择为最大容积50ml的容器；由于需要对疏水量进行分析，满足报警和疏水量的计量统计，控制上选择使用PLC控制，人机界面使用触摸屏，PLC需要具备开关量输入及继电器输出功能，优选中达优控5寸触摸屏PLC一体机；液位开关要求体积小巧，开关灵敏，对触发频率的要求不高，从而优选电磁感应式液位开关；由于PLC使用24V DC供电，考虑到方便性与安全性，电磁阀使用24V无压电磁阀。

另外，在选用上述装置完成系统的安装后，还需对液位开关和电磁阀的响应、报警功能验证、排水统计功能验证以及容器容积校准等项目进行调试。其中，通过灌水的方式验证液位开关和电磁阀的响应，灌水过程要求缓慢，观察液位开关动作后，延时5s打开电磁阀开启60s，并正确记录一次排水量，经过多次验证，60s的时间间隔能够确保水排除干净。通过灌水触发液位开关的方式验证报警功能，在连续两次触发后，疏水频率高的报警正常触发，连续触发5次后，日疏水量大的报警正常触发，从而验证报警功能正确，并且报警触发后能够正常弹出警示画面。对于排水统计功能的验证，液位开关触发后，累加触发次数，并且显示累积疏水量，排水时间显示正常，复位时间后，排水次数和累积排水量复位，并记录复位时间。对于容器容积标定的校准，采用对每次排水的容积进行标定的方式，即缓缓灌水并收集单次排水排水量，通过调整液位开关的高度使每次排水量为25ml。

进一步地，所述控制装置还用于对发电机的露点温度进行检测，并根据所述露点温度和所述氢气干燥器的疏水情况，检测所述发电机和所述氢气干燥器的运行情况。

需要说明的是，发电机内部湿度正常是发电机安全稳定运行的一个基本保障，现有技术中发电机的漏液检测与湿度检测能够满足正常工况下发电机的运行检测，但对于发电机内部的微小泄露以及氢气干燥器的运行效率，往往难以监视。发电机氢气干燥器疏水检测装置可以实现氢气干燥器疏水连续检测，通过对疏水的分析，能够起到以下检测目的：

1)发电机露点温度高，氢气干燥器疏水正常，该情况可能为发电机内部渗漏、本体湿度大或者充氢操作时外部的氢气湿度不合格。如果机组之前运行正常，最近为发电机补过氢气，考虑氢气湿度不合格造成。如果在机组长期停运后重新启机，则可能为保养措施不到位造成本体湿度大。如果正常运行中发现露点温度突然异常，则可能是发电机内部渗漏造成。

2)发电机露点温度高，氢气干燥器疏水少，可能由于氢气干燥器再生塔干燥剂失效或再生回路设置不正常等原因造成，需对氢气干燥器进行进一步检查。

3)发电机露点温度正常，氢气干燥器疏水少，这属于正常工况，说明发电机状态正常。

本发明实施例通过容纳装置对氢气干燥器的疏水进行收集，并在收集到一定量后，将收集的水排出，并精准记录排水量，即氢气干燥器的疏水量，通过控制装置对氢气干燥器的疏水量的连续检测，并在疏水情况异常时产生疏水频率高或日疏水量大的报警，而且，通过对发电机露点温度进行检测，并结合氢气干燥器的疏水情况，可以判断氢气干燥器运行是否正常、干燥剂是否失效，还可以检测发电机定冷水与氢冷器冷却水管是否存在微小泄露、发电机密封油内部是否含水量高等异常情况，为发电机安全运行提供一个可靠的保障。

实施例二

本发明实施例提供了一种核电站发电机氢气干燥器疏水检测方法，能够应用于上述核电站发电机氢气干燥器疏水检测系统中，参见图4，所述核电站发电机氢气干燥器疏水检测方法包括：

S1、通过容器收集氢气干燥器的疏水；

S2、对所述容器中的液位进行检测；

S3、在检测到液位到达预设位置时，控制所述容器排出收集的水，并记录排水量。

进一步地，所述疏水检测方法还包括：

每控制所述容纳装置排一次水，记录排水时间；

若检测到连续两次排水的时间间隔小于第三预设时长，则触发疏水频率高的报警。

进一步地，所述疏水检测方法还包括：

统计一天内的排水次数，并根据所述排水次数和每次排水的排水量，计算获得所述氢气干燥器的日疏水量；

若检测到所述日疏水量大于预设阈值，则触发日疏水量大的报警。

进一步地，所述疏水检测方法还包括：

对发电机的露点温度进行检测，并根据所述露点温度和所述氢气干燥器的疏水情况，检测所述发电机和所述氢气干燥器的运行情况。

本发明实施例通过容纳装置对氢气干燥器的疏水进行收集，并在收集到一定量后，将收集的水排出，并精准记录排水量，即氢气干燥器的疏水量，通过控制装置对氢气干燥器的疏水量的连续检测，并在疏水情况异常时产生疏水频率高或日疏水量大的报警，而且，通过对发电机露点温度进行检测，并结合氢气干燥器的疏水情况，可以判断氢气干燥器运行是否正常、干燥剂是否失效，还可以检测发电机定冷水与氢冷器冷却水管是否存在微小泄露、发电机密封油内部是否含水量高等异常情况，为发电机安全运行提供一个可靠的保障。

综上所述，本发明提出了一种核电站发电机氢气干燥器疏水检测系统及方法，其具有较好的实用效果：配合电磁阀、液位开关和控制装置，采用容积法测量发电机氢气干燥器的疏水量，使系统具有结构简单、造价成本低、推广性高的优点；对发电机氢气干燥器的疏水情况进行分析，并结合发电机露点温度，实现发电机及氢气干燥器运行情况的在线检测。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种核电站发电机氢气干燥器疏水检测系统，其特征在于，包括：

容纳装置，与氢气干燥器相连通，用于收集所述氢气干燥器的疏水；

液位开关，设置在所述容纳装置中，用于对所述容纳装置中的液位进行检测；以及，

控制装置，分别与所述液位开关、所述容纳装置电连接，用于在液位到达所述液位开关所在的位置时，控制所述容纳装置排出收集的水，并记录排水量。

2.如权利要求1所述的核电站发电机氢气干燥器疏水检测系统，其特征在于，所述容纳装置包括容器和电磁阀；

所述容器与所述氢气干燥器相连通，所述液位开关设置在所述容器的内壁上，所述电磁阀设置在所述容器的出口处，用于通过闭合所述电磁阀使所述容器收集所述氢气干燥器的疏水，通过开启所述电磁阀以排出所述容器收集的水。

3.如权利要求2所述的核电站发电机氢气干燥器疏水检测系统，其特征在于，所述液位开关还用于在检测到所述容器中的液位到达其所在位置时，向所述控制装置发送开关量信号；

所述控制装置具体用于接收所述开关量信号，并延时第一预设时长后，控制所述电磁阀开启第二预设时长，以确保所述容器中的水排除干净。

4.如权利要求1所述的核电站发电机氢气干燥器疏水检测系统，其特征在于，所述控制装置还用于每控制所述容纳装置排一次水，记录排水时间，若检测到连续两次排水的时间间隔小于第三预设时长，则触发疏水频率高的报警。

5.如权利要求4所述的核电站发电机氢气干燥器疏水检测系统，其特征在于，所述控制装置还用于统计一天内的排水次数，并根据所述排水次数和每次排水的排水量，计算获得所述氢气干燥器的日疏水量；若检测到所述日疏水量大于预设阈值，则触发日疏水量大的报警。

6.如权利要求5所述的核电站发电机氢气干燥器疏水检测系统，其特征在于，所述控制装置还用于对发电机的露点温度进行检测，并根据所述露点温度和所述氢气干燥器的疏水情况，检测所述发电机和所述氢气干燥器的运行情况。

7.一种核电站发电机氢气干燥器疏水检测方法，其特征在于，包括：

通过容器收集氢气干燥器的疏水；

对所述容器中的液位进行检测；

在检测到液位到达预设位置时，控制所述容器排出收集的水，并记录排水量。

8.如权利要求7所述的核电站发电机氢气干燥器疏水检测方法，其特征在于，所述疏水检测方法还包括：

每控制所述容纳装置排一次水，记录排水时间；

若检测到连续两次排水的时间间隔小于第三预设时长，则触发疏水频率高的报警。

9.如权利要求8所述的核电站发电机氢气干燥器疏水检测方法，其特征在于，所述疏水检测方法还包括：

统计一天内的排水次数，并根据所述排水次数和每次排水的排水量，计算获得所述氢气干燥器的日疏水量；

若检测到所述日疏水量大于预设阈值，则触发日疏水量大的报警。

10.如权利要求9所述的核电站发电机氢气干燥器疏水检测方法，其特征在于，所述疏水检测方法还包括：

对发电机的露点温度进行检测，并根据所述露点温度和所述氢气干燥器的疏水情况，检测所述发电机和所述氢气干燥器的运行情况。