沈陽(yáng)儀表科學(xué)研究院有限公司 常勝利 何 方 彭春文 張 軍 蔣伯華 徐海寧 祁 靜 李法君 劉 妍 陳 曦

SF6微水變送器真空干燥裝置的設(shè)計(jì)

沈陽(yáng)儀表科學(xué)研究院有限公司 常勝利 何 方 彭春文 張 軍 蔣伯華 徐海寧 祁 靜 李法君 劉 妍 陳 曦

針對(duì)電力行業(yè)高壓開(kāi)關(guān)用SF6氣體微水變送器出廠時(shí)因變送器內(nèi)壁附著水分而影響變送器測(cè)量精度和響應(yīng)時(shí)間的問(wèn)題，本文設(shè)計(jì)了一種專(zhuān)門(mén)用于高壓開(kāi)關(guān)SF6微水變送器干燥的真空干燥裝置，系統(tǒng)通過(guò)反復(fù)抽真空、充入高純度氮?dú)鈱?duì)微水變送器進(jìn)行干燥處理，最終達(dá)到微水變送器出廠時(shí)水分含量低于50ppm的標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)微水變送器快速干燥，提高變送器的相應(yīng)時(shí)間和檢測(cè)精度。

真空干燥裝置；高壓開(kāi)關(guān)；SF6氣體

引言

高壓開(kāi)關(guān)是電力系統(tǒng)的重要設(shè)備之一，為了保證電網(wǎng)的可靠運(yùn)行，必須保證高壓開(kāi)關(guān)、變壓器、發(fā)電機(jī)等系統(tǒng)的正常可靠運(yùn)行，而在高壓開(kāi)關(guān)GIS設(shè)備中SF6氣體的壓力、溫度、密度、微量水分含量等參數(shù)都對(duì)高壓開(kāi)關(guān)的性能和設(shè)備的正常運(yùn)行起著致關(guān)重要的作用。

SF6微水測(cè)量變送器是專(zhuān)門(mén)為高壓開(kāi)關(guān)GIS設(shè)備SF6氣體的微量水分含量檢測(cè)而設(shè)計(jì)的儀表，正常運(yùn)行的高壓開(kāi)關(guān)內(nèi)SF6氣體的含水量是很低的，一般通常只有300ppm左右。微水含量變送器生產(chǎn)完畢后，由于變送器腔體內(nèi)和傳感器表面附著有一些水分子，使得微水含量變送器中水分含量的主要檢測(cè)部件露點(diǎn)儀所處環(huán)境中的水分含量，高于正常高壓開(kāi)關(guān)中SF6氣體的微水含量，因此，微水含量變送器不能檢測(cè)到高壓開(kāi)關(guān)內(nèi)部真實(shí)的SF6氣體的微水含量，必須經(jīng)過(guò)比較長(zhǎng)的時(shí)間擴(kuò)散，使變送器腔體內(nèi)的微水含量與高壓開(kāi)關(guān)內(nèi)部SF6氣體的微水含量相平衡，這將大大影響變送器的檢測(cè)精度。因此，必須在變送器出廠前，對(duì)變送器進(jìn)行干燥處理，使變送器在出廠時(shí)就能達(dá)到腔體內(nèi)水分含量低于50ppm的水平。

本文設(shè)計(jì)了一種SF6氣體微水變送器真空干燥裝置，通過(guò)對(duì)微水變送器反復(fù)抽真空，充入高純氮?dú)獾炔僮?，?shí)現(xiàn)對(duì)微水含量變送器的真空干燥處理。

1.真空干燥裝置的組成

微水變送器真空干燥裝置的組成框圖如圖1所示：

圖1 微水變送器真空干燥裝置組成框圖

真空干燥裝置由高純度氮?dú)馄?、電?dòng)閥、罐體、真空泵、電磁閥、可編程控制器、標(biāo)準(zhǔn)露點(diǎn)儀、觸摸屏式平板計(jì)算機(jī)、打印機(jī)等部分組成。

2.原理與功能

2.1 微水含量的計(jì)算方法

SF6氣體微量水分的計(jì)量方式是水分與氣體的體積比，單位為ppm，該值等同于水分分壓P水與氣體總壓力P之比。因此，我們通過(guò)檢測(cè)水分壓和氣體壓力換算氣體的微水含量。水分壓可以通過(guò)檢測(cè)氣體的露點(diǎn)值換算出來(lái)，氣體壓力則通過(guò)壓力傳感器得到。氣體的微水含量、露點(diǎn)、氣體壓力，有如下的關(guān)系：

Lne(t)=ln6.112+(22.46xDew)/(272.62+Dew) 公式（1）X=e(t)x100/(P+0.101325) 公式（2）

其中X為氣體的微水含量，Dew為氣體的露點(diǎn)，P為氣體的壓力。通過(guò)微水變送器檢測(cè)到的露點(diǎn)及壓力的數(shù)值，代入以上兩個(gè)公式即可以計(jì)算出氣體的微水含量。

2.2 罐體抽真空

本單元由真空干燥裝置罐體、真空泵、可編程控制器組成。

待處理的微水含量變送器安裝在真空干燥裝置的罐體上，可編程控制器通過(guò)控制真空泵對(duì)真空干燥裝置罐體進(jìn)行抽真空，將真空干燥裝置罐體和微水變送器腔體內(nèi)的水分子抽掉，在真空干燥裝置罐體內(nèi)安裝有加熱器，通過(guò)控制加熱器，給真空裝置罐體內(nèi)的氣體加熱，使附著在罐體內(nèi)壁的水分子加速蒸發(fā)，有利于加快真空干燥的速度。

2.3 罐體充高純氮?dú)?/p>

本單元由高純氮?dú)馄?、電?dòng)閥、真空干燥裝置罐體、可編程控制器組成。

高純度氮?dú)獾奈⑺康陀?0ppm，通過(guò)可編程控制器的控制，使高純度氮?dú)馄恐械母呒兌鹊獨(dú)馔ㄟ^(guò)一個(gè)電動(dòng)減壓閥，充入真空裝置的罐體，使真空裝置罐體和安裝在其上邊的微水含量變送器進(jìn)一步干燥。

2.4 通道控制單元

本單元由可編程控制器、通道控制繼電器組、通道控制電磁閥組等部分組成。

真空裝置通過(guò)可編程控制器控制通道控制繼電器組，通道控制繼電器與相應(yīng)的電磁閥相連接，在同一時(shí)間只有一個(gè)繼電器是閉合的，即只有一臺(tái)微水含量的氣體通到變送器檢測(cè)單元。可編程控制器通過(guò)控制切換控制繼電器組，進(jìn)而控制相應(yīng)的電磁閥實(shí)現(xiàn)微水變送器的檢測(cè)。

2.5 變送器檢測(cè)單元

本單元由可編程控制器、標(biāo)準(zhǔn)露點(diǎn)儀等部分組成。

當(dāng)某臺(tái)微水含量變送器與標(biāo)準(zhǔn)露點(diǎn)儀相連接后，使真空罐體內(nèi)的氣體依次通過(guò)微水含量變送器、冷鏡式露點(diǎn)儀，通過(guò)可編程控制器檢測(cè)微水含量變送器的輸出，通過(guò)與冷鏡式露點(diǎn)儀比對(duì)，確定微水含量變送器的檢測(cè)值是否低于50ppm的標(biāo)準(zhǔn)，如低于50ppm的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，標(biāo)志著真空干燥結(jié)束，變送器可以出廠。如果微水含量變送器的檢測(cè)值高于50ppm，將重新啟動(dòng)真空干燥操作。通過(guò)反復(fù)對(duì)真空干燥罐體抽真空、充高純氮?dú)?，最終實(shí)現(xiàn)微水含量變送器真空干燥的功能。微水變送器檢測(cè)流程如圖2所示：

Vacuum Drying Device Design of SF6 micro Water Transmitter

Chang Sheng-li,HE Fang,Peng Chun-wen, ZHANG Jun,Jiang Bo-hua,Xu Hai-ning,Qi Jing,Li Fa-jun,LIU Yan,CHEN Xi
(Shenyang Academy of Instrumentation Science CO.,LTD ,Shenyang 110043,China)

Aiming at the problem of the SF6 gas micro-water transmitter for the high-voltage switch in the power industry,we designed a vacuum drying device which special uses for drying high-voltage switch SF6 micro-water transmitter in this paper.When delivery,the inner wall of the transmitte will adherent moisture, which will affect transmitter accuracy and response time.Therefore,the system gets on the drying treatment for micro transmitter by evacuated repeatedly and filled with high-purity nitrogen. Micro - water transmitters will achieve a standard of moisture content below 50ppm when delivery.The micro - water transmitter will be dried faster, even be improved the response time and the detection accuracy.

vacuum drying device; high-voltage switch; SF6 gas