差压保护

差压保护（精选7篇）

差压保护 篇1

摘要：针对一起35kV电容器组差压保护动作事故,分析了电容器差压保护动作的原因是电容器内部元件受损导致的。结合此次事故分析,介绍了集合式电容器差压保护的原理、集合式电容器结构以及集合式电容器差压保护动作事故分析方法,并对集合式电容器的测量与交接验收提出了具体建议。

关键词：电容器,差压保护,电容量,事故分析

0 引言

集合式电容器因结构紧凑、运行维护工作量少、占地面积小、采用的差压保护原理简单、装置可靠等特点,在电力系统中得到广泛应用。随着集合式电容器的大量使用和运行时间的增长,故障也逐渐增多[1]。电容器本体故障多为内部某一电容元件或多个电容元件的损坏引起的。当内部电容元件电容量发生改变时,电容器组的电容量也将改变,此时电容器组端部电压将会发生改变。因此,通过检测端部电压的改变可以及早发现电容器故障,提高电容器运行的安全性。下面结合一起集合式电容器差压保护动作案例,系统介绍集合式电容器故障的发现、分析以及解决的方法。

1 故障现象

某变电所35 k V4#电容器组差压保护动作后,检修人员立即对电容器本体和电容器差压保护装置及保护回路进行了仔细检查。发现:(1)保护装置运行正常,保护动作正确;(2)保护回路正常;(3)放电线圈试验结果正常;(4)油样试验结果正常;(5)集合式电容器容量为1.667 Mvar,电容器本体电容量测量数据见表1、表2、表3[2,3]。依据《输变电设备交接和状态检修试验规程》中“5.10高压并联电容器和集合式电容器的相关规定,3 Mvar以下电容器组电容量允许偏差值为-5%～10%;且电容器组中各相电容的最大值和最小值之比,不应超过1.05。”该电容器容量为1.667 Mvar,根据电容量测量结果,电容量最大偏差值为-2.17%,三相间最大电容量与最小电容量比值为1.042(22.54/21.62),根据规程均在正常范围以内。

2 原因分析

因为所有数据均在规程要求范围之内,只有C相电容器组W1-W3相误差较大,为-2.17%,则初步判断事故为电容器本体故障。

2.1 集合式电容器组的接线方式

此电容器型号规格为BFMH38.5/3-1667-1 W的集合式电容器。该电容器每相是由14台小电容器串联组成,然后将其平分为上下两节,每节接1只放电线圈,两放电线圈的变比相同,二次线圈反极性串联后接人差压继电器构成差压保护。正常运行时上、下两段电容值相等,两放电线圈一次承受的电压相同,继电器两端基本无电压。当上、下段电容值发生变化时就会引起电压的变化,从而产生差压,一旦差压达到整定值,开关就会跳闸。

图1所示为本次事故中C相的内部结构示意图,W1、W2、W3是其3个套管引出端。根据C相的电容器内部结构图可以看出,平时只能测得CW2-W3、CW1-W3、CW2-W1的电容值,如要测量内部电容单元的电容量则必须吊芯测量,其中内部每只电容单元的电容量在155μF左右。

2.2 故障原因分析

因为在规程中要求:3 Mvar以下电容器组电容量允许偏差值为-5%～10%,且任意两线端的最大电容量与最小电容量比值不超过1.05。当测量结果不满足上述要求时,应逐台测量。单台电容器电容量与额定值的标准偏差在-5%～10%之间,且初值差小于±5%,所以对数据进行全面的分析和理解,根据图1的结构图做了如下7个假设。

总假设条件:如果每只单元的电容量均为155μF,则此时CW2-W3与CW1-W3的电容量为155/7=22.143μF;另W2-W3间的电容单元全部正常。

假设1:假设W1-W3间有1只单元的电容量超标10%,而其它的电容单元电容量正常,则此超标单元的电容量155×1.1=170.5μF,则此时CW1-W3为22.434μF,CW1-W3与CW2-W3比值为:22.434/22.143=1.013,此值未超出标准的1.05,而与额定电容量偏差值为1.3%也未超出标准。

假设2:假设W1-W3间有1只单元的电容量超标-5%,而其它的电容单元电容量正常,则此超标单元的电容量155×0.95=147.25μF,则此时CW1-W3的电容量为21.978μF,CW2-W3与CW1-W3比值为:22.143/21.978=1.007 5,此值未超出标准的1.05,而与额定电容量偏差值为-0.75%,也未超出标准。

假设3:假设W1-W3间有1只单元的电容量严重超标而其它电容单元电容量正常,从而引起CW1-W3与CW2-W3比值达到1.05。设该电容单元电容量超标为Cx,则知此时CW1-W3为22.143×1.05=23.25,则根据上述假设有如公式(1)所示:

解方程得到Cx为50%,则由此可知当其它6只电容量正常的条件下,1只单元的电容在超标50%的情况下,此时的W1-W3间与W2-W3间的电容量比值才达到1.05。

假设4:假设W1-W3间有1只单元的电容量严重超标而其它电容单元电容量正常,从而引起测得CW1-W3与其额定值的偏差达到10%,设该电容单元电容量超标为Cy,则知此时CW1-W3为22.143×1.1=24.36,则根据上述假设有如公式(2)所示:

解方程得到Cy为175.5%,则由此可知当其它6只电容量正常的条件下,只有当1只单元的电容量超出额定值175.5%的情况下,此时测得CW1-W3与其额定值的偏差才达到10%。

假设5:假设W1-W3间有1只单元的电容量严重超标而其它电容单元电容量正常,从而引起测得CW1-W3与其额定值的偏差达到-5%,设该电容单元电容量超标Cz,则可知此时,CW1-W3为22.143×0.95=21.036,则根据上述假设有如公式(3)所示:

解方程得到Cz为-26.9%,则由此可知当其它6只电容量正常的条件下,只有当1只单元的电容量超出额定值-26.9%的情况下,此时测得CW1-W3与其额定值的偏差才达到-5%。

假设6:假设W1-W3间全部7只单元的电容量超标10%,则每只超标单元的电容量是155×1.1=170.5μF,则此时CW1-W3为24.357μF,CW1-W3与CW2-W3比值为:24.357/22.143=1.1,此值超出标准的1.05。而与额定电容量偏差值为10%也达到超出标准。

假设7:假设W1-W3间全部7只单元的电容量超标-5%,则每只超标单元的电容量是155×0.95=147.25μF,则此时CW1-W3为21.035μF,CW2-W3与CW1-W3比值为:22.143/21.035=1.052,此值超出标准的1.05。而与额定电容量偏差值为-5%也达到超出标准。

综上7个假设可知只有当全部电容单元故障时或者有1只电容单元严重超出标准时,此时测得的CW1-W3间与CW2-W3的比值才能超出1.05,电容量允许偏差值才能超出规程规定的-5%～10%范围。

由表1数据可以看出C相的数据相比较其它两相来说,CW1-W3实测值与额定值的偏差最大,为-2.17%,但未超出标准。测得的CW2-W3间与CW1-W3的比值为1.021,也未超出标准。

由于与额定值的偏差最大为-2.17%是个负值可以确定出现偏差的原因应该是电容单元电容量发生减少所引起。因为CW1-W3的额定值为22.1μF,与假设的电容量22.143μF基本一样,所以可以根据上述的假设5中的假设这个故障是因为W1-W3间有1只单元的电容量超标而其它电容单元电容量正常,从而引起测得CW1-W3与其额定值的偏差达到-2.17%。设该电容单元电容量超标为Ca,则可知此时CW1-W3为22.1×(1-2.17%)=21.62,则根据上述假设有如公式(4)所示:

解方程得到Ca为-14.4%,所以如果是全部因为1只单元电容量的减少而引起CW1-W3偏差-2.17%,则说明这只故障单元的电容量偏差值超出标准了,标准规定每台电容器电容量与额定值的标准偏差在-5%至10%之间。

当然也有可能是2只或者多只电容单元的电容同时出现不同程度的减少从而造成总电容量的减少。则每只电容单元的偏差值不一定就超出标准。

鉴于保护装置正确动作,判定电容器内部单元可能存在缺陷。为了确定最终的结果,只有在现场进行吊芯检查,对每只电容单元进行检查才能判断其原因。

后来,厂家到现场对电容器的总电容量进行了测量,数据与现场测得结果基本一致(厂家使用便携式电容表,单位使用的是调压器及仪表),由于A、B相测得值与出厂值基本一样,而C相对比数据偏差较大,所以随后对C相进行吊芯检查,测量每只单元的电容量,数据见表4。经试验分析,编号为299的电容单元电容量与额定值(额定值为155)偏差在-10.3%左右。(状态检修试验规程为:单只电容器电容量与额定值偏差为-5%～10%,与初值差为-5%～5%),判定已损坏。299(及339)号单体表面明显与其他个体不同,成色较旧,表面标号与其他差别较大,不是一批次组装,怀疑是由故障电容单元修复后又重新使用。而最终结果与本文的假设5吻合。而保护装置动作的原因,应为其电容器组出厂时三相间最大电容量与最小电容量比值为1.023,此值已经较大,再加上当C相内部单元电容故障时造成此值变大为1.037。当系统电压本身出现不平衡时,由于电容器三相电容量比值较大,从而进一步加大了电压的不平衡度,最终造成差压保护动作。

因此在集合式的电容器组测量时,在怀疑内部个别电容器存在故障时,应吊罩检查。

3 结语

通过本例还暴露出一些问题,在系统参数的设计上和产品的监造和验收上应该更加严格。一方面,本例中厂家的出厂内部要求为三相间最大电容量与最小电容量比值初值不超过1.02,但本电容器组出厂时该项数值就达到了1.027,已经超出厂家自行规定。而在交接验收时这方面还缺少相关的验收标准;另一方面,厂家将故障电容单元修复后又重新使用,造成个别单元寿命出厂时就减少。因此在监造和验收上应该严格执行验收标准,必要时进行吊芯检查。

参考文献

[1]滕乐天,邹彬.几起35kV集合式并联电容器故障分析[J].电力电容器,2004(1):1-2.

[2]陈天翔,王寅仲.电气试验[M].北京:中国电力出版社,2005.

[3]国家电网公司人力资源部.电气试验[M].北京:中国电力出版社,2010.

差压保护 篇2

1 故障现象

我公司管辖的220 k V溧阳变的35 k V 5号电容器组, 差电压保护频繁动作, 引起跳闸。

2 数据分析

差压保护动作, 直接原因就是电容器损坏。电试工作人员在现场对5号电容器进行了试验, 试验数据如表1所示, 该电容器组的型号为BFMH38.5/√3-2000-1W。对于密集型电容器差压保护, 保护整定原则是在并联电容组小电容器的内熔丝熔断若干个后, 而使运行的元件的端电压超过其允许值时, 使差压保护动作, 将电容器切除。

电容两端电压的变化率:

故障相电压升高倍数可忽略。

该相的电容变化率为β, △U0=1-△U0/Uex=1-β/ (3+β) 。

二次侧的差压输出值为:δU×△U0=0.024×100=2.4。

实际C相动作电压为2.4 V, 和理论计算值一样。

电容器组的结构为2并16串, 内单元接线为30并[1], 设此时内部熔断的个数为K, 则:

K=9.7, 即A相内部熔断9或10根熔丝。

根据整定的差压定值2 V, 可以算出:

K=8.3, 当熔断的熔丝超过8根时, 差电压保护动作, 电容器退出运行。

由以上计算可知, 电容器保护动作正确。找出故障相, 更换熔丝后, 没多久又显示差电压保护动作, 查找原因, 还是熔断器熔断。

3 原因分析

造成电容器熔丝频繁熔断的原因, 一是电容不匹配引起的差压;二是高次谐波引起的差压。

3.1 电容不匹配

按照标准, 两串联段上的电容器的任何两个端子间的最大电容与最小电容的比值不超过1.06。当两个电容比值超过此值时会引起差压, 当差压超过定值时保护会动作。如果保护动作是由电容不匹配引起的, 就需要更换电容器, 使两个电容器的比值在1.06以内。由表1可看出, 电容器容抗符合要求。

3.2 高次谐波的影响

当电容器的电容和系统电路中的感抗组成的串联谐振回路的谐振频率等于或接近某次谐波分量的频率时, 就产生串联谐振, 引起电容器过热和过电压, 加速电容器老化, 缩短寿命, 当过电压达到1.3倍及以上的额定电压时会引起个别电容器元件立即损坏, 熔丝熔断 (当熔断的熔丝小于8根时, 密集型电容器差压不会动作, 每个电容元件上承受的电压不会超过额定电压) , 造成电容器不能正常工作。同时, 谐波使工频正弦波形发生畸变, 产生锯齿状尖顶波, 易在绝缘介质中引发局部放电, 长时间的局部放电也会加速绝缘介质的老化, 自愈性能下降, 而易导致电容器损坏。

当电压中存在高次谐波时, 由于大部分电容器的电容对于高次谐波呈现低阻抗, 会产生较大的高次谐波电流, 造成电容器过负荷, 当过负荷持续时间超过电容器所能承受的持续时间时, 电容器损坏, 熔断器熔断, 两串联段上电压不相等, 该相出现差压, 保护动作跳闸。

4 解决方法

因为溧阳变所在的地区是工业密集区, 冶金行业用户比较多, 相当于一个很强的谐波源, 其中存在相当多的高次谐波。为了解决谐波引起的过电压、过电流, 可以在电容器组中串联电抗器, 或在谐波源上装设消谐装置。为了限制高次谐波电流, 在谐波含量小于30%的系统中, 可安装调谐电抗器, 采用电抗值等于电容器容抗值6%的原则选择电抗器, 这样既能限制谐波电流, 又能抑制合闸涌流, 而且对5次及以上高次谐波的抑制效果比较理想[2]。在密集型电容器中, 出厂时每相电容器组都已串接了一只电抗器, 所以要解决谐波问题, 可在谐波源上采取措施。

5 号电容器组设计投运时, 电网谐波含量跟现在相比较小, 对谐波的放大不会引起不良后果。随着各种非线性负荷大量入网运行, 谐波的存在就会危及电容器本身和供用电设备。电容器组与电网形成并联谐振使谐波电流放大, 以致于电压及电流的畸变更为严重;谐波电流叠加在电容器的基波电容上, 使电容器的电流有效值增大, 温升增大, 会降低电容器的使用寿命或使电容器损害;电容器难以跟踪快速变化的负载, 容易引起过补和欠补, 导致网压波动。

电容器和某个钢铁厂在一条母线上, 很有可能受到了该用户的干扰。为了正确制定措施, 我们专门去了该厂, 测试了一下该用户的谐波。炼钢厂使用的中频炉会产生大量的谐波。中频电炉是将工频50 Hz交流电进行整流, 然后再逆变为中频300~10 k Hz电源, 利用电磁感应原理进行加热。中频炉属交一直一交供电, 整流部分一般采用三相桥式电路, 直流回路的脉动数为6, 变流器的特征谐波频谱计算公式为:

式中, P为变流器脉动数;K为正整数, K=1、2、3、……按公式计算, 中频炉的特征谐波为5、7、11、13次谐波, 由于存在非对称触发等原因, 可能会产生其他次数的非特征谐波, 但是主要以特征次谐波为主。

根据国家谐波标准, 国家规定功率因数为0.9, 而测得的功率因数为0.72, 该用户注入电网的谐波电流严重超标。为限制中频电炉产生的谐波电流注入电网, 需安装专用滤波补偿装置, 降低对电网的谐波污染, 改善工厂其他用电设备的运行环境, 使功率因数满足供电部门的要求。滤波补偿装置的任务主要有, 一是补偿感性无功提高功率因素;二是吸收负荷产生的谐波电流避免谐波污染电网。

装设滤波装置有2种方案可供选择:采用高压滤波;低压侧就地滤波。根据谐波特性和谐波潮流分析, 装在低压侧具有明显的优点, 主要体现在: (1) 谐波电流在低压侧就近吸收, 避免流入高压系统, 在整流变压器上产生损耗和引起故障。 (2) 针对单台变压器的单元式滤波, 控制方式简单可靠, 跟随中频炉的负载变化动态投切, 使功率因数保持在最佳值。 (3) 低压滤波设备安装方便, 如采用高压方式, 需要专用的房间, 占地较大, 同时保护及绝缘要求高。 (4) 低压滤波和高压滤波的总体价格相当, 高压滤波如果自动投切, 则控制装置的费用较高。

实践证明, 在用户端装设滤波装置取得了良好的效果, 溧阳变的电容器不再频繁跳闸。

针对电容器差电压保护频繁动作这一现象, 在用户的低压侧装滤波装置是解决问题的关键, 不过, 在整定计算时, 适当提高定值也是解决方法之一。对有内熔丝的密集型电容器, 规程规定电容器组差电压保护整定计算, 以完好元件的连续运行电压不超过1.1倍额定电压为依据[3]。同时, 还应可靠躲过电容器组正常运行时的段间不平衡差电压。动作时间一般整定为0.1～0.2 s。电容器组正常运行时的不平衡电压应满足厂家要求和安装规程的规定。由于密集型电容器的设计场强比单台电容器低, 适当提高完好元件的过电压倍数也是可行的。但提高过电压倍数的前提是提高完好元件电压值不会引起电容器组恶性故障, 故障元件的熔丝仍可以可靠隔离故障元件。参照DL/596—1996中有关集合式电容器对电容值的规定, “每相用3个套管引出的电容器组, 应测量每2个套管之间的电容值, 其值与出厂值相差在±5%”[4], 建议适当放大差压整定值。现在有些密集型电容器厂家建议把过电压倍数, 提高到1.2～1.3额定电压。为延长电容器的使用寿命, 应尽量减少电容器承受过电压的倍数和时间。因此在整定时应尽量降低保护定值, 以取得较高的灵敏系数。

5 结语

因谐波引起的过电压, 使电容器损坏, 造成两串联段上的电压不匹配, 引起差压动作。通过对谐波源的低压侧装设消谐装置, 消除谐波污染, 改善电容的差压保护频繁动作现象, 取得了良好效果。

随着经济的发展, 连入电网的非线性负荷会越来越多, 对电容器和供用电设备的危害会越来越大, 一方面厂家要不断提高设备的抗谐波能力;另一方面, 供电部门应慎重审核每个拟入网用户, 在签定供用电合同时, 要求其注入电网的谐波电流符合国家标准的规定。

参考文献

[1]0GR.463.088—2005并联电容器使用说明书[Z]

[2]吕润余.电力系统高次谐波[M].北京:中国电力出版社, 1998

[3]DL/T584—953～110kV电网继电保护装置运行整定规程[S]

平衡差压节流装置的选用分析 篇3

我公司即将投产的粗苯精制项目中, 国外的工艺专利商在设计上要求使用精度为0.5%的流量计, 我公司与详细工程设计商讨论后, 决定使用近年来推广的平衡差压节流装置来满足专利商的工艺要求。在仔细分析后, 注意到平衡差压节流装置对传统节流装置进行了极大的改进, 最大限度地将流场平衡调节成理想状态, 是一种非常先进的节流装置。

2 平衡差压节流装置的原理

平衡差压节流装置是一种革命性的差压式流量仪表, 它是17孔的孔板, 这17个孔分为3个组, 中心的一个孔孔径最大, 其余16孔再分为二组, 每组8孔, 依次分配在周围, 每组的圆心分处于2个不同的直径上, 中间的8孔孔径较中间孔小, 而最外围的8孔孔径最小。每个孔的尺寸和分布基于独特的公式和测试数据定制, 称为函数孔。当流体穿过圆盘的函数孔时, 流体将被平衡调整, 涡流被最小化, 形成近似理想流体, 通过取压装置, 可获得稳定的压力信号。

其相关的测试和检定是由美国航天技术人员进行的, 数据是经过田纳西A&M大学认可, 它最大的特点是继承传统的节流装置的优点, 还能通过多孔来平衡流场, 减少涡流和压力损失, 其结构如图1所示。

3 平衡差压节流装置的优点

3.1 测量精度高

传统的孔板、喷嘴等节流装置测量精度一般只能达到1%～2%, 而平衡差压节流装置具有图1所示的多孔对称结构特点, 能对流场进行平衡, 降低了涡流、振动、信号噪声, 使流场稳定性大大提高, 表体采用特制精密管道和专用取压装置, 使线性度比传统节流装置提高5～10倍。

经过实流标定, 平衡差压节流装置精度可达±0.30%～±0.50%, 使用于贸易计量场合。

几何尺寸检验, 平衡差压节流装置精度可达±0.50%～±1.00%, 使用于过程控制场合。

平衡差压节流装置加工重复性极高, 与传统节流装置一样, 在实际流量标定数据基础上, 可实现几何尺寸检定。其0.5%的测量精度, 是本次考虑选用它的主要原因。

3.2 直管段要求低

传统的节流装置都需要前10D后5D的直管段, 在此管段间不可以安装任何仪表和支管。而平衡差压节流装置可将流场平衡并调整稳定, 且流过压力恢复比传统的节流装置快2倍, 这样便大大降低了对直管段的要求, 在大多数情况下前后直管段都可以小至于0.5D, 所以可以省去大量直管段, 方便安装其他仪表和支管, 也为自身的安装提供便利, 尤其在使用特殊昂贵材料的管道时, 减少整个装置的投资。

3.3 压力损失少、节能效益好

流体通过节流装置时, 将产生不可恢复的压力降, 节流装置的压力损失将引起额外的能耗, 其能耗计算公式如下:

式中W———功率 (W) ;

△ω———压力损失 (Pa) ;

qv———工况体积流量 (m3/h) ;

η———电机和泵的效率。

由公式可见能量耗费与压力损失成正比关系。

传统的节流装置压力损失比较大, 而平衡差压节流装置是由传统的边缘节流改为平衡节流, 将多孔整流器和测量孔板合二为一。如此节流方式可以最大限度地将流场平衡调整成理想状态, 减少了涡流的形成, 降低动能损失, 在同样的qv工况体积流量下, 比传统节流装置减少2.5倍的压力损失, 其能耗节约显而易见。目前提倡建设节能环保型和谐社会, 节流装置作为耗能元件, 更应在此问题上仔细研究, 如使用平衡差压节流装置可以最大化的降低整个装置的运行成本, 因此它是一种非常节能的仪表, 值得推广。

3.4 适用范围广

平衡差压节流装置几乎适用于所有流体测量, 其加工、制造安装可以像标准孔板一样实现标准化。尤其是平衡差压节流装置本身的研发就来自美国马歇尔航空飞行中心, 是针对航天飞机的主发动机液氧测量而设计发明出的一种新型节流装置, 所以在传统节流装置的测量基础上, 它在低温的测量方面更是体现其强项。

平衡差压节流装置与传统孔板在开孔方面还有最本质的区别就是, 它的开孔方式左右完全对称, 因此在安装、测量双向流方面更是体现其适用范围的广泛。

4 平衡差压节流装置与常用节流装置的对比

我公司焦化项目主要使用了孔板、喷嘴、文丘里管、楔式等节流装置, 下面将以上节流装置与本次粗苯精制项目中使用的平衡差压节流装置性能以表格形式作出比较, 如表1所示。

5 结语

目前我公司粗苯精制项目正在建设当中, 根据工艺专利商的流量设计要求, 我方已决定使用平衡差压节流装置, 参考平衡差压节流装置在美国已广泛应用于天然气、炼油、化工厂、钢铁厂、发电厂等各行各业, 希望在仪表选型上既能满足工艺设计要求, 又能为我公司带来更大的经济效益。

摘要：参考传统节流装置的精度和新项目对流量精度的设计要求, 决定选用平衡差压节流装置。详细分析了平衡差压节流装置精度高、直管段要求低、压损小、适用范围广等诸多优点。

关键词：平衡差压节流,精度,直管段,节能

参考文献

[1]孙淮清, 王建中.流量测量节流装置设计手册.第2版.北京:化学工业出版社, 2005.4

CYYL-Ⅰ型差压预冷机设计 篇4

预冷是蔬菜商品化生产过程中的关键环节, 能够迅速除去蔬菜生长过程中产生的田间热, 抑制采后蔬菜旺盛的呼吸, 从而减缓新陈代谢活动, 最大限度地延长蔬菜生理周期, 降低采后出现的失重、萎蔫及黄化等现象。在发达国家, 蔬菜采后预冷已成为蔬菜采后流通、贮藏前必不可少的常规技术。差压预冷是在冷库预冷的基础上弥补其预冷时间长、预冷不均匀等不足而研发出来的预冷技术。日本、美国等国家在二十世纪四五十年代已开展预冷技术研究。我国相关院校已有一些差压预冷机方面的研究见报。C Y Y L-Ⅰ型差压预冷机为设计的样机, 本样机作为展示样机并非定型产品, 可根据用户要求生产不同性能的预冷机以满足使用。

2 CYYL-Ⅰ型差压预冷机设计

2.1 总体设计思路

差压预冷机设计满足1~2 t蔬菜预冷的要求。静压箱有足够的承重能力。静压箱上方的蔬菜有足够的压力、风量, 预冷均匀;采用变频器控制3台轴流风机, 使预冷风速可调又节约能耗。

2.2 构造

C Y Y L-Ⅰ型差压预冷机主要由静压箱、风机、管路和控制系统等组成。其结构如图1所示。

2.3 工作原理

工作时将采后的蔬菜一排排码放在蔬菜周转框内, 再将蔬菜周转框一排排码放在差压预冷机静压箱上, 用毡布将周转框围严。冷库温度设定在4℃, 接通电源, 打开风机开关调节风速以1 m/s的速度运行, 使冷空气不断快速均匀地在每个蔬菜产品周围流动, 带走田间热和呼吸热, 达到迅速预冷。

2.4 相关参数计算

(1) 静压箱的设计计算。C Y Y L-Ⅰ型差压预冷机静压箱由支撑骨架、箱板、孔板、管路和风机组成。骨架呈90°交插焊接, 箱板紧贴骨架外围焊接。孔板通过螺栓安装在钢骨架上面。3台轴流风机并排安装在侧壁上。为了减少风机前后管路的风阻, 管路直径设计为300 m m与管道型风机法兰接口直径一致。管道出口设计为向上45°出风, 这是为了出风不直吹向库顶, 从而改善库内冷空气循环状况。布置3台轴流风机是为了使静压箱内负压更均匀, 因此并排安装在侧壁上。

1.静压箱2.周转箱3.管路4.风机

由冷库、预冷机、蔬菜筐和毡布构成冷风快速循环系统。预冷机静压箱中空气是循环排出的, 根据冷库容积设计预冷机整体外形、静压箱骨架承质量等参数, 并考虑受差压式预冷机结构尺寸的限制, 静压箱设计如图2。

静压箱容积设计计算:

静压箱支架受力的计算:

静压箱所受压力根据预冷量1.2 t, 压力F= (1 200×9.8) ÷1 000÷2=6 k N。按有关《机械设计手册》计算静压箱支梁挠度。支梁采用8#槽钢, 按两端固定梁计算 (图3) 。

支梁挠度计算:

式中P—集中载荷;

E—弹性模量;

I—截面轴惯性矩;

l—支点间距离, m;

n—集中载荷数量。

经计算本支梁挠度为2.1×10-5m m, 在使用范围内。

最后通过Solid W orks软件中的C O SM O SX press分析功能对差压预冷机支梁进行了应力集中载荷静强度分析 (见图4) 。通过分析, 支梁的设计满足强度要求, 又减少了材料用量。因为材料用量的降低意味着材料成本的节约, 同时又减少能耗。试验分析证明, 支梁在实际工作中是安全可靠的, 理论上是可行的。

(2) 风量的设计计算。根据静压箱容积设计计算风机通风量。通风量应留有足够的余量, 以增加循环次数, 实现快速预冷同时兼顾箱内流场均匀、风道顺畅和风阻小。根据风机法兰直径确定静压箱高度, 选用T30型管道式轴流风机安装在静压箱侧壁上。

式中N—风机数量, 台;

V—静压箱体积, m3;

N—换气次数, 次/h;

Q—所选风机的单台风量, m3/h。

通过计算, 选用1台风机即可满足换气量的要求, 但为了使静压箱和货堆所形成的内流场横向、纵向有一个较好的均匀性, 采用3台风机并列设计。

(3) 风机功率及控制方式。风机电机的速度是固定不变的, 但在实际使用过程中, 有时要以较低或者较高的速度运行。在启动时, 电流会比额定值高5~6倍, 不但会影响风机的使用寿命, 更会消耗较多电量, 系统在设计时采用节能变频器调节风机速度, 可实现电机软启动、补偿功率因数及通过改变设备输入电压频率达到节能调速的目的, 而且能给设备提供过流、过压和过载等保护功能。经过综合考虑, 采用D 19100-S-G 1R 5T2型变频调速器控制3台大风量高压头T30型管道轴流风机。

每台管道型轴流风机功率360 W, 同时布置3台功率共1 080 W, 如图5所示。

经过安装、调试和运行试验, 差压预冷机风速可调, 性能达到了设计要求, 完全满足试验需要。

3 性能试验

浅议差压变送器的迁移 篇5

应用差压变送器测量液面时, 如果差压变送器的正、负压室与容器的取压点处在同一水平面上, 就不需要迁移。而在实际应用中, 出于对设备安装位置和便于维护等方面的考虑, 不能直接把介质引入测压仪表, 必须安装隔离液罐, 用隔离液来传递压力信号, 以防被测仪表被腐蚀。这时就要考虑介质和隔离液的液柱对测压仪表读数的影响。差压变送器测量液位安装方式主要有三种, 为了能够正确指示液位的高度, 差压变送器必须做一些技术处理——即迁移。迁移分为无迁移、负迁移和正迁移。

1.1 无迁移

将差压变送器的正、负压室与容器的取压点安装在同一水平面上, 如图1所示。

设A点的压力为P-, B点的压力为P+, 被测介质的密度为ρ, 重力加速度为g, 则ΔP=P+-P-=ρgh+P--P-=ρgh;如果为敞口容器, P-为大气压力, ΔP=P+=ρgh, 由此可见, 如果差压变送器正压室和取压点相连, 负压室通大气, 通过测B点的表压力就可知液面的高度。当液面由h=0变化为h=hmax时, 差压变送器所测得的差压由ΔP=0变为ΔP=ρghmax, 输出由4m A变为20m A。假设仪表量程为30k Pa, 当液面由空液面变为满液面时, 所测得的差压由0变为30k Pa, 其特性曲线如图4中的 (a) 所示。

1.2 负迁移

如图2所示, 为了防止密闭容器内的液体或气体进入差压变送器的取压室, 造成引压管线的堵塞或腐蚀, 在差压变送器的正、负压室与取压点之间分别装有隔离液罐, 并充以隔离液, 其密度为ρ1。

当H=0时, P+=ρ1gh1 P-=ρ1g (H+h1) ΔP=P+-P-=-ρ1g H

当H=Hmax时, P+=ρ1gh1+ρg HP-=ρ1g (H+h1) ΔP=P+-P-=ρg H-ρ1g H= (ρ-ρ1) g H

当H=0时, ΔP=-ρ1g H, 在差压变送器的负压室存在一静压力ρ1g H, 使差压变送器的输出小于4m A。当H=Hmax时, ΔP= (ρ-ρ1) g Hmax, ρ1g H这个静压力叫做迁移量。

调校差压变送器时, 负压室接输入信号, 正压室通大气。假设仪表的量程为30k Pa, 迁移量ρ1g H=30k Pa, 调校时, 负压室加压30k Pa, 调整差压变送器零点旋钮, 使其输出为4m A;之后, 负压室不加压, 调整差压变送器量程旋钮, 直至输出为20m A, 中间三点按等刻度校验。当液面由空液面升至满液面时, 变送器差压由ΔP=-30k Pa变化至ΔP=0k Pa, 输出电流值由4m A变为20m A, 其特性曲线如图4中的 (b) 所示。

1.3 正迁移

在实际测量中, 变送器的安装位置往往与最低液位不在同一水平面上, 如图3所示。容器为敞口容器, 差压变送器的位置比最低液位低h距离, ΔP=P=ρg H+ρgh。当H=0时, ΔP=ρgh, 在差压变送器正压室存在一静压力, 使其输出大于4m A。当H=Hmax时, ΔP=ρg H+ρgh, 变送器输出也远大于20m A, 因此, 也必须把ρgh这段静压力消除掉, 这就是正迁移。

调校时, 正压室接输入信号, 负压室通大气。假设仪表量程仍为30k Pa, 迁移量ρgh=30k Pa。其特性曲线如图4中的 (c) 所示。

1.4 测量范围、量程范围和迁移量的关系

差压变送器的测量范围等于量程和迁移量之和, 即测量范围=量程范围+迁移量。如图4所示, a量程为30k Pa, 无迁移量, 测量范围等于量程为30k Pa;b量程为30k Pa, 迁移量为-30k Pa, 测量范围为-30~0k Pa;c量程为30k Pa, 迁移量为30k Pa, 测量范围为30~60k Pa。

综上所述, 正、负迁移的实质是通过调校差压变送器, 改变量程的上、下限值, 而量程的大小不变。如果从负压室来看, 也可以简单理解为正迁移, 好比在负压室增加ρgh迁移量, 而正迁移好比在负压室减少ρgh迁移量。

2 利用迁移原理对液面测量方法进行改进

从以上分析中可以了解到差压变送器测液面正、负迁移的原理, 这样在实际应用中, 就可以根据生产装置的工艺情况和仪表的使用条件及周围环境等灵活应用, 对液面的测量方法进行相应的改进。

3 带迁移的差压变送器故障分析

1) 正迁移故障:判断正迁移的差压变送器在现场使用过程中测量是否准确, 首先应关闭差压变送器三阀组的正、负压测量室, 打开平衡阀及仪表放空堵头, 此时仪表输出应低于4m A。如果输出不低于4m A, 可能是正压室引线或三阀组有些堵。其次, 关闭正压室取压点, 打开放空开关, 这时输出应为4m A。如果输出低于4m A, 可能是迁移量变小或零位偏低;若灌有隔离液, 可能是隔离液没有灌满或从旁处漏掉;如果输出高于4m A, 说明迁移量变大或零位偏高。2) 负迁移故障:判断负迁移的差压变送器在现场使用过程中测量是否准确, 首先关闭差压变送器三阀组的正、负压测量室, 打开平衡阀及仪表放空堵头, 仪表输出应为20m A。其次, 关闭正、负压室取压点, 打开放空开关, 此时, 仪表输出应为4m A, 如果不为20m A或4m A, 应检查正、负压室引线是否堵, 迁移量是否改变, 零位是否准确, 隔离液是否流失等。

4 结语

差压流量计量程修改方法探讨 篇6

1 流量计显示数值小于实际值

1#产线的除盐水流量计的原设计量程为60t/h, 最大流量为55t/h, 最小流量为20t/h。但正常生产中的实际最大流量25t/h, 实际最小流量为8t/h。按照《GB/T2624.3-2006用安装在管道中的差压装置测量满管流体流量3喷嘴和文丘里喷嘴》规定, 节流装置适用的流量比为3∶1, 即最大流量∶最小流量=3∶1, 如果流量比小与1/3, 雷诺数可能会低于临界值, 流量系数发生变化, 流量值偏差很大。而1#产线除盐水的最小流量远低于量程的1/3, 所以计量值与实际流量偏差较大。为解决该问题, 我们对流量计量程进行修改, 具体方法如下。

(1) 根据实际流量情况, 假设一个量程定, 再验证流量系数是否变化, 若流量系数K变化微小, 不影响测量, 则可修改量程。

假设量程改为28t/h。则雷诺数:

查GB/T2624.3-2006, 可知喷嘴在雷诺数大于5×103时, 流量系数变化较小, 测量精度变化较小, 故可以修改量程。

(2) 量程修改后差压计算。

流量方程式为:Qm=K

式中:Qm为流量, K为流量系数, 可视为常数;△P为差压。

若Qm1、K1、△P1分别为量程改变前量程、流量系数、差压;Qm2、K2、△P2分别为量程改变后量程、流量系数、差压。

则有

因为雷诺数仍足够大, 流量系数基本保持不变, 所以有:

(3) 则差压变送器量程可以由16kPa改为3.4 8 k P a, 实现量程由60m3/h调整为28m3/h。同时, 将积算仪中设置的最大量程60m3/h改为28m3/h。差压流量计量程修改后, 流量计运行稳定。经便携式超声波流量计测量检验后, 确定误差小于1%。

2 实际流量比理论流量大, 测量值偏小

2#产线的计量表在生产负荷小时, 计量准确, 但生产负荷大时, 计量值变化较小, 且跟理论值偏差较大。经查发现, 生产负荷较大时, 流量计满量程, 实际流量大于量程值, 造成计量值较实际值偏小。为解决该问题, 我们做如下工作。

(1) 查出原设计量程为3600m3/h, 最小流量为1500m3/h。观察发现流量时有满量程状态, 根据实际生产情况, 先假定量程调整为4 5 0 0 m 3/h, 再验证流量系数的变化情况。

(2) 量程改变后流体的雷诺数应为:

经查表, 喷嘴在雷诺数为5×103～7×106之间流量系数基本为定值。故可以确定该计量表能够修改量程。

(3) 量程修改后差压计算。

流量方程式为:

式中:Qm为流量, K为流量系数, 可视为常数;△P为差压。

若Qm1、K1、△P1分别为量程改变前量程、流量系数、差压;Qm2、K2、△P2分别为量程改变后量程、流量系数、差压;

则有Qm1=K1∆P1和Qm2=K2∆P2

因为雷诺数仍足够大, 流量系数基本保持不变, 所以有

(4) 则量程可以由10kPa改为15.625kPa, 对应的积算仪的量程由3 6 0 0 m 3/h改为4500m3/h。经便携式超声波流量计测量检验后, 确定误差小于1%。

量程修改后, 我厂除盐水系统的计量情况得到大大改善, 除盐水的生产量与各用户的使用量基本吻合。其他能介的能源计量仪表出现的类似问题亦采用同样方法, 均得以解决或改善, 为我厂节能降耗工作的开展, 成本核算完善提供了准确的数据基础。需要特别注意的是, 量程修改不是使用于任何差压流量计, 首先在确定流量系数的变化在精度允许的范围内, 方可进行量程修改。一般在修改量程时, 提高或降低一个或两个档次, 以确保流量计的精度。

参考文献

[1]纪纲.流量测量仪表应用技巧.

浅谈智能差压变送器的校验 篇7

1. 智能差压变送器校验的内容

整个校验的过程需要运用仪表工对智能差压变送器的安装、校验线路的连接、组态、校准、校验表格填写与数据处理等方面的操作技能。所以,校验的过程具体可以分成六个方面的内容:

(1)校验装置的检查、安装、电路与气路连接

(2)大气零点修正

(3)按要求组态

(4)零点、电流校准与线性校验

(5)处理数据据

(6)断电、拆线与设备归位

2. 器具清单及说明

在校验过程中要用到压力源、标准表、参照表、手操器、智能差变、工具等仪器设备。

2.1 HB6500X1变送器实训系统技术指标及使用方法

整套校验系统由:变送器调校实训系统、数字标准压力校验仪、指针压力表、变送器安装托架、管路连接接头及附件组成。

(1)变送器校验实训系统组成:由高效气压泵、储压罐、控制传感器、智能压力控制器、气压驱动器、精密调节阀(微调阀、回检阀、截止阀)、输出快速接头和连接管路组成;

造压范围:0—1兆帕;

造压速度:小于60秒;

微调范围:0～50千帕;

(2)压力校验单元:HB600F2数字压力校验仪即标准压力模块

量程范围:0到100千帕;

精度:0.05级;

功能:24伏直流电压输出;可直接校验一般压力表、精密压力表、压力变送器、差压变送器、压力开关等仪表。

2.2 3051智能差压变送器技术指标

2.2.1 功能规格

(1)测量范围:-186.8千帕到+186.8千帕

(2)零点与量程:可用本机零点和量程按钮进行调整,或用HART手持智能终端远程调整。零点正、负迁移时,零点负迁移时,量程下限必须大于或等于测量下限;零点正迁移时必须小于或等于测量上限。校验量程必须大于或等于最小量程,选取的最大量程不超过最大量程。

(3)输出:模拟信号为4到20毫安直流电流,可以选择线性输出或平方根输出。数字信号叠加在4到20毫安直流模拟信号上,支持采用HART协议的手操器。

(4)阻尼时间常数:时间常数可调,以0.1秒递增,最小0.1秒,最大16.0秒。

(5)环境温度极限:-40至85摄氏度

(6)静压:在13.79兆帕的静压范围内工作时符合性能规格要求。

2.2.2 铭牌信息

(1)电源:12-45伏直流电压

(2)输出:4～20毫安直流电流

(3)量程:0～100千帕

(4)精度:0.2级(说明标准表的精度不如智能差变高)

由于智能差压变送器的精度往往比较高,要高于标准表的精度,我校使用的变送器校验系统标准表的精度是0.05级,所以根据标准表精度要高于被校表三倍的标准,把智能变送器所要达到的精度定位0.2级。

3. 差压变送器校验操作规程、步骤

3.1 器具检查

(1)对照器具清单检查器具是否具备

(2)HB8600X1压力校验系统:铭牌信息(检查并口述),

检查铭牌后,拧掉输出接头上的堵头,检查封闭“O”型圈是否完好。如出现毛刺立即更换,关闭回检阀和截止阀,适当旋出微调阀。压力校验台上电顺序:上电前先用万用表测试220伏交流电源是否正确,再插上交流电源插座,按下校验台控制电源开关。

(3)标准压力模块,作为标准表使用,检查并口述铭牌信息

检查铭牌后将标准表装到校验台输出接头上,打开电源,选择变送器状态并清零,使用万用表测量标准模块上端电流端子确认电压及极性。然后关闭。

(4)压力表(仅作为指示表):检查并口述量程、单位、精度、最小刻度,然后将精密压力表接到校验台输出接头上。

(5)使用万用表测试大小是否为两百五十欧姆

(6)手操器:打开电源开关看电源是否具备,然后关闭

(7)智能差变(检查并口述):铭牌信息、表体、压室是否清洁、接线端子。

3.2 安装差压变送器

先连接差变和安装板,然后安装到支架上。螺钉对角线安装,均匀用力,不要错丝。排放螺钉底部要高于底座顶部五厘米。

3.3 连接气路

正确使用四氟带密封变送器接头,管线另一接头要在校正完大气零点后再接到校验台输出上。

3.4 正确连接电路部分

重点察看变送器接线端子是否接错。检查无误后申请裁判同意方可通电,通电后正确选择标准压力模块工作状态(通电后如果需要清零则需要拔掉电源线清零然后插上电源线),要检查并口述电流是否显示正常。接线方法是气压模块24伏直流电源接变送器正极,负极出来接经两百五十欧姆电阻到气压模块电流端子正极。

3.5 大气零点修正

使用手操器先在量程下限处设置为零,然后进行零点调整(若以上调整零点不归零可再使用低端微调),调整完后将气管接到校验台输出上。在这里一定注意大气零点调整时差压变送器的正负两个压室必须都通大气。

3.6 使用手操器将变送器进行组态并进行电流徽调。具体步骤如下:

(1)按要求进行组态(如将单位设置为千帕,输出方式设置成线性,阻尼时间设置成0.1秒,设置位号,设置量程)。

(2)检查泄露,按下校验台启动键,待打压完成后,操作截止阀和微调阀加测量上限压力检查泄露,十秒内泄漏量不超过0.01千帕,否则用肥皂水查漏处理。

(3)四毫安电流微调,操作截止阀和微调阀使压力处于测量范围下限时进行四毫安电流微调。先使压力处于测量下限,输入选中四毫安微调之前的电流值,点确认看有没有变化,出现变化后点确认看到没到四毫安,如果不到,把当前的值记下来再进入四毫安电流微调进行反复调整。如果没有变化则选否再输入一遍原电流值。

(4)二十毫安电流微调,操作截止阀和微调阀使压力处于测量范围上限时进行二十毫安电流微调。先使压力处于测量上限,输入选中二十毫安微调之前的电流值,点确认看有没有变化,出现变化后点确认看到没到二十毫安,如果不到,把当前的值记下来再进入二十毫安电流微调进行反复调整。如果没有变化则选否再输入一遍原电流值。

(5)电流调整完毕符合要求后再检查检查零点与量程。下限允许范围为4.000±0.008毫安,上限允许范围为20.000±0.008毫安。

3.7 五点校验

在所选量程范围内按百分之零、百分之二十五、百分之五十、百分之七十五、百分之百取五个测量点,分别进行上、下行程测量,测量过程中注意只能从一个方向缓缓接近测量点。上行程最后一点校完后,使差压上升到上限值的百分之一百零五,保持十秒,然后测下行程。校验完毕压力要归零。十秒后读取数据。各测点正负0.01千帕为正常操作范围不算超调,在此范围内可自由调整到所需点(以到达所需点为准),在确定到达测点后举手示意裁判,十秒后裁判读数,选手记录,然后进入下一点。在选手举手后十秒内压力变化超出正负0.01千帕的算超调。

3.8 正确填写校验单并处理实验数据

变送器精度按0.2级填写计算,原始数据保留小数点后三位,原始数据、计算数据及其他填写项不得涂改,空格或虚假数据画斜线。

3.9 断电与拆卸

各仪器按顺序断电直到电源插头拔出,标准模块直接断电,压力校验台先断启动,再断电源,然后拔出插头。拆除校验电路,气路,差变装置、卸下标准压力模块及压力表并归位,将回检阀和截止阀为常开状态放掉压力最后接好输出接头,接头以及回检阀和截止阀要处于旋松的状态以备下次使用。清除接头四氟带,工具归位,清洁。

4. 结束语