FQG-2A20氢冷发电机气体检测装置

1.概述： 

用户在投用汽轮发电机时，以及进行停机大修和修后启机，都要进行.气体置换，本装置能在线连续监测以下置换过程：氢冷发电机组在停机检修时氢气的排放和检修结束后氢气的充入过程中，在气体置换过程中氢气与空气直接置换是十分危险的，使氢气的安.全充入或排出，必.须用中间介质气体CO2（或N2）进行置换。置换情况如何，可用FQG-2型装置进行置换全过程的在线监测，以便确认后，再进行下一置换工序，这样对节约原料气，随时掌握置换工序状况和安.全施工都是必不可少的，气体的置换过程和组份分析检测如下： 

1.1．汽轮发电机组需要停机检修时，首先要排除系统中的H₂而充Air（N₂），其置换工序检测过程如下： 

1.1.1．从发电机底部充入CO₂，置换出H₂，使H₂从发电机氢冷系统排出，这时用该装置分析检测排出气体H₂/CO₂的浓度变化。取样点设在高.端排放H2的管道系统，示意图如下：

 

H₂被CO₂基本置换完后，即H₂/CO₂的浓度测量值小于百分之5 时，再进行下一步操作，否则对下一步测量值有影响。 

1.1.2． 再从发电机顶部充入N₂，置换出CO₂，使CO₂从发电机氢冷系统排出，这时用该装置分析检测排出气体N₂/CO₂的浓度变化。取样点设在低端排放CO₂管道系统，示意图如下： 

 

CO₂被N₂基本置换完后，即N₂/CO₂的浓度测量值大于百分之95时，此时发电机可进入修理状态。 

1.2. 汽轮发电机组启机前，首先要排出氢冷系统中的Air（N₂）而充入H₂，当达到要求的纯度时发电机才可以投入运行，其置换工序检测过程也需要CO₂作为过渡气。 

1.3. 发电机在正常运行过程中，纯氢对发电机起冷.却作用，纯氢浓度必.须始终保持较高浓度，确保冷.却效果。可用FQG-2型装置在线连续监测纯氢浓度的变化，并输出对应的电流模拟信号及报

警接点信号，使集控室能同步监控，以保证发电机系统安.全运行，是十分重要的。 

 

 

2. 仪器工作原理： 

本装置的分析的核心是“传送器”，釆用的是德国技术，即双桥路自平衡结构，仪器的工作原理利用不同气体热导率不同，以及混合气体的热导率随其组份含量变化而不同的物理特性，仪器采用铂丝作敏.感元件组成不平衡电桥，以实现非电量的转换，电桥的参比臂内封测量范围低端（零点）所对应的标气（该仪器中参比臂内“置换分析仪”封入CO₂，“纯氢分析仪”封入百分之80H₂/N₂），电桥的工作臂通过被测气体，当通入零气样时，电桥处于平衡状态，输出信号为零，当含量大于零的被测气体通入仪器时，电桥失去平衡，其输出电.信号通过分析仪电气单元转换，其不平衡输出信号的大小与被测组的体积百分含量相对应，数显表显示出被测组份含量比例百分量。

 

“传送器”电桥原理图 

1）R1、R2内封装零点气：纯 CO₂ =百分之99.99。 为参比臂 

R3、R4封装室与外部连通。为工作臂 

2）“        ”为铂金丝电阻。 

3）当R3、R4通纯 N_{2≠百分之}99.99的标气时：R1＝R2＝R3＝R4 V＝0mV。 

4）当R3、R4通纯 N₂≠百分之99.99的标气时：R1＝R2≠R3＝R4 V≠0mV。

 

 

由于在置换检测中是H₂、N₂分别与CO₂的混合气，其电桥中的参比臂中封的零气为CO₂，而纯氢检测中绝大部分是氢气，因此电桥中的参比臂中封的零气为百分之80+H₂/N₂。 

 

3．装置的特点： 

3.1. 优良的整体设计 

装置进行连续在线检测，工作可靠、操作简便、显示直接、测量准确、有完善的人机对话，具有长时间稳定运行的特点。样气予处理系统及其流程操作件；分析仪器的操作件、显示器件分别集中，并安装在合理的高度位置，便于操作和观察。柜前釆用落地有机玻璃门，旣保护了柜内器件，便于用户观察柜内状况。 

3.2.予处理系统设计功能完善科学合理 

由于热导式分析仪的“传送器”对被测样气有压力、流量、洁净的严格要求。因此，对被测样气的予处理设计的功能完善科学合理对“传送器”寿命至关重要！本装置釆用多种元器件科学设置，并特设“自动排液系统”，并釆用纳米膜对样气进行精滤，从而延长“传送器”的寿命，确保了分析仪的检测精度的保持。 

3.3. 柜体采用防护设计 

柜体采用国.家标准系列，其结构的防护性能符合国.家“GB4208-93”外壳防护等级（IP代码）的“IP64”标准，满足发电机组安装国.家安.全标准要求。给装置内部气、电系统进行全.面保护，阻断外部恶劣环境的损害。同时，采用两组仪表排气扇轮作方式对柜内气体进行自下而上的流通和排放。从而排除柜内热量及淤气。

控制元器件为“数显时间继电器”DH48S-S，系大规模可予置/可编程专用计时集成电路，其寿命长，计时精.确、四位数码管动态显示。 

3.4. 本装置的取样安装简易，与发电机系统的连机后，完全不会影响发电机气路系统的正常操作运行。各检测工序耗气量ji微（耗气量≤0.216M³ /天），尾气处理科学合理。 

 3.5. 本装置可进行氢气纯度（H₂/N₂）的分析，量程范围为（百分之80-100）。二氧化碳中的氢气浓度（H₂/CO₂）的分析、二氧化碳中的空气浓度N₂/CO₂）的分析，量程均为百分之0-100。上述三个量程均有本地数字显示、4~20mA信号输出、纯度检测的下、下下线报.警设置、置换检测的上、下线报.警设置。每道检测工序报.警时都有相应无源接点输出，如需要可在集控室接声、光元报.警器件。 

 

发电机的状态及对应的检测工序表                               表1

 

4. 主要技术指标： 

4.1. 纯氢检测 

零点漂移误差：±百分之0.5/ FS

量程漂移误差：±百分之0.5/ FS

输出波动：≤±百分之0.2

响应时间T90：≤20s（不包括气路传送时间） 

模拟信号输出：4-20mA（有源输出） 

测量范围：百分之80-100 H₂/N₂ 

输出接点：220V 1A（无源开关信号）

4. 2. 置换检测 

零点漂移误差：≤±百分之1.0FS/24h

量程漂移误差：≤±百分之1.0FS/24h

输出波动：≤±百分之0.5FS

响应时间T90：30s（H2快，CO2慢，不包括气路传送时间） 

模拟信号输出：4-20mA（有源输出） 

测量范围：百分之0-100 Air/CO₂； H₂/CO₂ 

输出接点：220V 1A（无源开关信号）

4.3. 其他技术指标： 

电源：220V AC±百分之10 50±0.5Hz

功率：W≤300W

环境温度：0~50℃ 

气样温度：5~40℃ 

预热时间：≤2h

装置系统气样压力：≤0.02MPa 

气样流量：调节流量为＜100~120ml/min

 

5. 装置的组成及其功能： 

5. 1.控.制.器采用OMRON公司CP系列PLC，程序控制自动取样、数据处理。 操作部分：操作终端采用WEINVIEW公司人机界面，方便用户操作，实现氢纯在线监测、置换参数设置、报.警记录、数据记录。

5.1.1操作：系统启动后进入氢纯度在线监测画面，如图：

系统启动后进入氢纯度在线监测画面，如图：

 

在此界面中，在线实时监测氢纯度数据及报.警状态。

停机检修时，点击“准备停机”按钮，进入准备停机界面如下：

 

停机检修时，先点击“CO2置换H2”，进入CO2置换H2状态监测，如图：

 

当H2/CO2百分值小于5时，停止CO2置换H2状态，进入N2置换CO2状态，点击“N2置换CO2”，如图：

 

当N2/CO2百分值大于95时，停止N2置换CO2状态，此时气体置换完成，发电机可进入修理状态。

修理完成后，汽轮发电机组启机前需进行.气体置换，点击“准备启机”，进入准备启机界面，如图：

 

 

 

充入CO2，置换出Air。点击“CO2置换N2”，进行CO2置换N2检测，如图：

 

当N2/CO2百分值小于5时，停止CO2置换Air状态。点击“H2置换CO2”，如图：

 

当H2/CO2百分值大于95时，停止H2置换CO2状态，此时气体置换完成。点击“纯氢检测”，进入在线监测状态。

点击“参数设置”，进入参数设置界面，如图：

 

 

5.2.1. 工作压力、流量适配调整气路：（要保证分析仪器正常工作所需的流量，需通过N19“调压减压阀”对样气进行调压、稳压，同时保护“H₂传感器”安.全。） 

采用N₂钢瓶气（＞0.4 MPa）作为气源，系统工作适配压力的调整应在M01“纯氢取样进口H” 输入

0.35 MPa 的恒压气源，按装置“说明书”附图及说明，按步骤顺序操作。

5.2.2. 置换系统检测气路：（发电机“启机”“仃机”时进行.气体置换，对置换的气体组份在线检测要启用“置换系统检测气路”） 

样气从M02“置换取样进口”进入N04、经调压阀及自动排液系统、进入N08“干燥器”、通过N06“过滤器”、N05“流量计” 至“CO₂传送器”。即“置换工序在线检测”。 

5.2.3. 纯氢检测系统气路：（发电机正常运行时，氢纯度在线检测要启用“纯氢检测系统气路”） 

样气从M01“纯氢取样进口H”、进入N04、经N07“减压阀”及自动排液系统、进入N08“干燥器”、N06“过滤器”、N05“流量计H” 至“H₂传送器”。即“氢纯度在线检测”。 

5.2.4. 仪表校准系统气路：（用标准气检查仪表显示准确度和校准仪表时，应采用“仪表校准系统气路”，注意：要进行分析仪器校准时，需向生产厂家索取“分析仪器调校工艺”和技术支持。） 

5.2.4.1. 纯氢仪表校准系统气路： 

标准气从M04“标气进口HC”（两台表校准的标气公共进口）进入N03、N06“过滤器”、N05“流量计，“纯氢仪表校准”工序进行。 

5.2.4.2. 置换仪表校准系统气路： 

标准气从M04“标气进口H”，进入N03、N06“过滤器”、N05“流量计C”，“置换仪表校准”工序进行。 

5.3. 样气控制板设置及功能： 

5.3.1. 调压过滤器稳压阀： 

由于发电机启机时调整不.良或运行时相关器件失效原因，油水会进入发电机氢冷系统，从而进入样气管道。此时，当“被测气”从对应的“过箱接口”进入柜体时，由“调压过滤器稳压阀” 执行调压、过滤器、稳压的作用。

 6. 安装及投用 

6.1. 安装（见附图P02“FQG-2型过箱接口及安装图”、 P03“FQG-2型外接管路图”） 

6.1.1. 取样点与装置“样气进口”的样气输送管要牢固、整齐、不泄漏，每个“被测气进口”前的样气输入管道上安装一个“前置阀”，以便装置下线维修。 

6.1.2. 取样点与装置“被测气进口”的名称严格要求一一对应。与装置连接前必.需用5Kg的气压反吹，以免开机时样气将尘土杂物带入装置管道，致使气路元件失效。 

6.1.3. 由于仪器检测用气量ji微（≤0.216M3/天），尾气排放应引出室外通风无火花处并做出标识。 

6.1.4. 排液管道为Ф8×1不锈钢管，排液的引流管出口应低于装置的M05“排液出口”500mm。 

6.1.5. 为便于设备安装、维修及管理，装置前门、后门及左侧面都要予留0.8～1米的维修距离。 

6.1.6. 地埋管內穿线根数不少于19根（2根备用），“接线端子排”的“外接内容”共17根引出线全部通过地埋管引出，每根线的安装都要与“外接内容”一一对应！ 

端子号X（1）、X（2）、X（3）是装置的工作电源输入。 

端子号X（4-5）、X（6-7）、X（10-11）、X（12-13）是无源的开关信号，报.警时闭合，可外接电源和声、光报.警器。 

端子号X（8-9）、X（14-15）、X（16-17）输出的mA DC电.信号的接线及在DCS中的设置，应符合表1的要求，禁止外部电源输入。

 

 

FQG-2型 端子接线表

 

6.1.7. 前后门应预留1米的距离，以便操作维护保养使用。 

6.1.8. 安装时，切勿擅动屏上的阀门，仪表、以免造成不.良后果，做到人离柜锁。 

在安装环境有扬尘及高空有湿水作业时。务必将随机塑料罩时刻罩住，以防异物进柜。 

6.2. 投用：

6.2.1. 检查气、电的安装是否一一对应：样气取样点引出的管道与装置过箱接连接，其进口的标牌名称与取样点的名称是否相符。接线端子“外电源进入”、“报.警接点输出”、“mA信号输出”、“DCS设置”是否一一对应。 

6.2.2. 打开仪表机箱后门，合上空气开关，此时电源进入，此时在触屏上进行需要的操作。

6.2.3. 投入在线检测前，需对装置的工作压力、流量进行调整，见前“5.2.1.工作压力、流量适配调整气路” 及附图P05图文。  

6.2.4.进入检测工序前，首先根据检测工序的名称，在“附图目录”中找到相应的操作图作为操作向导，以免操作错误。注意：进入任何工序的在线检测，该工序通道的流量计浮子应保持1/2～1/3h，以保证检测结果真实。 

7. 维护及保养： 

7.1. 装置进行检测工序时应定期巡视“流量计”浮子是否在规定的高度，并及时调整。 

7.2. “干燥器”内的变色硅胶是干燥剂，运行中会吸潮变色，当“干燥器”底部没有明显的水份时，可不更换。 

7.3. 定期观察数显表数字，是否有异常显示，并及时检查维修。 

7.4. 定期观察N20“系统压力表”，及时调整，保证工作压力。 

7.5. 仪表在生产厂家已精心调试准确，与装置总装后整机进行168H连续运行，再一次质量检查合格后才包装出厂。因此装置内除本说明书要求的操作件可以操作，禁止进行其他操作。 

7.6. 如“被测气”常带油、水，应定期检查“磁浮子”，失效要立即更换。 

7.7. N-14、N-16为“膜式过滤器”，其滤芯为实验室“纳米过滤膜”，变色后予以更换。

7.8. 执行设备维护“点检”交接.班制（如下表），如果某项发生“异常状况”，应及时修复并如实记录。