FTC320 EX氢气纯度分析仪在冷却发电机应用

日期：2024-05-05 10:10

浏览次数：334

摘要：大多数发电厂使用氢气（H2）来冷却涡轮发电机内的电气绕组。氢气的导热系数比空气高得多。氢气纯度降低1%会导致风损增加12%。纯度从99%降低到92%可以减少多达2100千瓦的发电机输出。显然，发电机效率的降低会导致更高的燃料成本和更换功率要求。德国Messkonzept GmbH公司的FTC320 EX氢气纯度分析仪和氢气分析仪采用热导式原理，不会燃烧被测氢气，也不会以任何方式消耗氢气，因此其预期寿命超过10年。它测试二元组份气体的量程可达到0-100%Vol，显示分辨率为1ppm,线性可达1%FS，响应时间非常快，可达到1秒（T90）。FTC320 Ex经过标定可以在特定的范围内对二元气体。

氢气重要特性

氢气（Hydrogen）是氢元素形成的一种单质，化学式H2，分子量为2.01588。常温常压下氢气是一种无色无味极易燃烧且难溶于水的气体。氢气的密度为0.089g/L（101.325kpa,0°C），只有空气的1/14，是世界上已知的密度zui小的气体。工业上一般从天然气或水煤气制氢气，而不采用高耗能的电解水的方法。制得的氢气大量用于石化行业的裂化反应和生产氨气。氢气(H2)具有相对分子质量小、热导系数大、黏度小等特点，是热导检测器常用的载气、氢火焰离子化检测器中必用的燃气，但氢气易燃、易爆，使用时要特别注意**。

氢气冷却发电机：氢气只在发电机的腔室中循环，一般有四个冷风室，五个热风室（四进五出，进是冷风，出是热风，以200MW为例子），发电机转子的端部通常有热套的风扇，运行中是随着转子在转动的，依靠这两个风扇将发电机四角氢气冷却器冷却后的冷风（氢气）吹入发电机定转子之间的腔室，然后穿出去，依次穿越冷热风室，到中间热风室后，从定子腔室外边出来，后又经四角冷却器冷却进行新的循环。氢气是由氢站用电解槽通过电解水制出来的。如果发电机漏氢气，或者其他因素造成氢气压力低，则可从氢站来的氢气母管补气。如果氢气纯度不合格，则将氢气从发电机排出至大气。
用氢气作发电机的冷却介质有何优点和缺点？
氢气冷却发电机主要优点如下：
1）氢气无色、无味、无臭，是zui轻的气体，相对密度小，通风损耗小，可提高发电机效率。在温度为0℃、压力为1.013×10°Pa时，1m³氢气的质量为89.87g，而在同样情况下空气的质量为1293g。运行中表明，发电机通风损耗的大小决定于冷却介质的质量，冷却介质的质量越轻，损耗也越小，因此采用氢冷能使发电机效率提高0.7%～1.0%。
2）氢气流动性强，传热系数较高。氢气不仅质量轻，且纯氢的传热系数是空气的1.5 倍（发电机机壳内的混合气体的传热系数大约是空气的1.35倍）。冷却效果好，可大大提高传热能力和散热能力。

3）氢气比较纯净，不易氧化，发生电晕时，不产生臭氧，可对发电机绝缘起保护作用。

4）氢气不助燃，当发电机内部发生绝缘击穿故障时，不会引起火灾而扩大事故。5）采用密封循环，可减少进入发电机内部的灰尘和水分，减轻发电机的维护工作量。

氢气冷却发电机主要缺点如下：

1）氢气主要的缺点是一旦与空气混合，可形成爆炸性气体，而且混合比例范围很广，按体积计算，氢气与空气的混合气体在氢气含量为4%～76%的范围内都为爆炸气体。稍有不慎，有可能影响发电机的运行**，机壳需设计成防爆型，气体置换操作需谨慎，须用中间气体二氧化碳CO2或氮气N2。

2）机组需要配置一套相应的气体置换系统和复杂的制氢设备（或氢瓶等补氢设备）。

3）由于氢气渗透力强，机组要求有一套运行可靠、密封严密性高的密封油系统。

4）相应提高了运行操作和维护的要求并增加了工作量。

Messkonzept GmbH公司FTC320 EX氢气纯度分析仪在冷却发电机应用概述
电力行业中的氢气应用往往相当均匀，这允许开发高质量和标准化的气体分析解决方案。这方面很好的例子是许多大型固定发电机内部的气体环境。当电流流过导体时，会产生热量。根据同样的原理，流经发电机绕组的电流会产生大量的热量。热量积聚会导致绝缘体和导体变形和伸长，从而可能损坏发电机。即使没有发生损坏，也会损失效率，因为与热相关的影响会限制流经发电机的电量。为了控制这些损失并保持高效率，必须保持氢气的纯度。即使氢气受到油蒸气、水或空气的轻微污染，也会增加发电机的风损。例如，氢气纯度降低1%会导致风损增加12%。纯度从99%降低到92%可以减少多达2100千瓦的发电机输出。显然，发电机效率的降低会导致更高的燃料成本和更换功率要求。
大多数发电厂使用氢气（H2）来冷却涡轮发电机内的电气绕组。氢气的导热系数比空气高得多。它比空气更善于导热。例如，如果我们在100摄氏度下给空气的热导率值为1.00，H2的热导率将相应地为6.80。因此，将H2气体流入发电机将从发电机的绕组中去除更多的热量。H2在闭合回路中流过发生器并进入热交换器。使用H2氢气作为冷却介质的主要挑战是，当它与空气混合并暴露于点火源时具有爆炸性。避免这种情况的**方法是在发生器中保持高水平的H2纯度，从而排除空气。即使有点火源，H2在没有空气的情况下也不会爆炸。要在发电机外壳中进行维护工作，必须用CO2（二氧化碳）气体吹扫氢气H2。然后必须用可呼吸的空气将二氧化碳**掉。

Messkonzept GmbH公司FTC320 EX氢气纯度分析仪和FTC320氢气分析仪主要特点和功能

德国Messkonzept GmbH公司的FTC320 EX氢气纯度分析仪和氢气分析仪采用热导式原理，不会燃烧被测氢气，也不会以任何方式消耗氢气，因此其预期寿命超过10年。它测试二元组份气体的量程可达到0-100%Vol，显示分辨率为1ppm,线性可达1%FS，响应时间非常快，可达到1秒（T90）。FTC320 Ex经过标定可以在特定的范围内对二元气体。FTC320 EX是新一代的热导率氢气纯度分析仪，与经典的FTC300氢气分析仪相比，它采用全新的电子元件后，测量精度有所提高。FTC320 EX氢气纯度分析仪已经降低了测量噪音。这对于痕量范围内氢气的测量尤其重要。FTC320可以实现新的测量任务。特别是，利用外部信号进行交叉灵敏度补偿的可能性已经扩大。更大的程序内存和更大的计算能力使这成为可能，实际应用中的一个很好的例子是使用附加氧气模块进行氧气测量。
FTC320 EX防爆型氢气纯度分析仪经批准Ex-Zone2 Ex II3G nR IIC T4 Gc，FTC320 Ex是根据ATEX指令2014/34/EU批准用于2区的氢气纯度分析仪。具有相应认证的FTC320系列分析仪带有以下标记：II3G Ex nR IIC T4。防爆型FTC320-EX氢气纯度分析仪功能、操作和测量特性与FTC320相同。测量概念制造商声明的一致性声明由TUV SUD于2020年8月10日发布。基本测试证明了FTC320产品系列用于防爆型“nR”（防汽设备）的外壳的适用性。
Messkonzept GmbH公司FTC320 EX采用IP65防护等级的坚固设计。它可以在-20°C到+50°C的环境温度下工作，耐压高达20 bar。对于氮气中氢气的测量，zui小测量范围为0至0.5 vol.%（5000ppm）。100ppm/周的零点漂移，50ppm的测量噪声，5 ppm/°C的温度依赖性。
Messkonzept GmbH公司FTC320 EX氢气纯度分析仪和FTC320氢气分析仪特点：

6次方线性化拟合，精度非常高。
隔离的4-20mA输出，在100%Vol.的范围内，可以任意设置量程
经典的2点校准或单点校准
可自由设置显示屏ppm或Vol.%显示，分辨率达到1ppm
快速响应，T90响应时间小于1秒(取决于流量)
可以集成氧气（O2）传感器，增加氧气含量测量
耐正压(20bar)和真空密封不锈钢(LF316i) 气体管路
三个隔离继电器分别显示警报和仪器状态
RS232数字接口，可以输出所有参数
在整个100%Vol.范围内，数字输出达到1ppm分辨率
小巧且坚固的变送器嵌入铝壳，适合野外作业（防护等级为IP65）
尺寸：145mm(宽)x 80mm (高，没有连接器)x 85 mm(深)
供电电源：18V-36VDC/700mA

关于FTC320 EX氢气纯度分析仪填充隔爆玻璃细珠
易燃易爆气体可能会被引入充满玻璃细珠的FTC320氢气分析仪中。在这里，外壳的内部空间密布着玻璃细珠（直径0.6mm）。在不太可能的泄漏导致爆炸性环境的情况下，玻璃细珠之间的很小的空间防止了由于分析仪的故障引起的同时点火。当玻璃细珠松动时候，切勿打开FTC320氢气分析仪的外壳。当FTC320外壳被打开时，它可能无法与易燃气体一起**工作，引起爆炸。

Messkonzept GmbH公司的FTC320 EX氢气纯度分析仪和FTC320氢气分析仪测量范围

测量气体

背景气

基本量程

小量程

zui小压缩零点量程

H2氢气

N2氮气或空气

0~100%

0~0.5%

98%~100%

H2氢气

Ar氩气

0~100%

0~0.4%

99%~100%

H2氢气

He氦气

20%~100%

20%~40%

85%~100%

H2氢气

CH4甲烷

0%~100%

0~0.5%

98%~100%

H2氢气

CO2二氧化碳

0%~100%

0~0.5%

98%~100%

H2氢气

NH3氨气

0%~100%

0~5%

95%~100%

Messkonzept GmbH公司FTC320 EX氢气纯度分析仪和FTC320氢气分析仪技术资料下载

下一篇： WXT531/WXT532/WXT533/WXT534/WXT535/WXT536气象变送器
上一篇： ADTS542F动静压测试仪标准配置是什么？

测量气体	背景气	基本量程	小量程	zui小压缩零点量程
H2氢气	N2氮气或空气	0~100%	0~0.5%	98%~100%
H2氢气	Ar氩气	0~100%	0~0.4%	99%~100%
H2氢气	He氦气	20%~100%	20%~40%	85%~100%
H2氢气	CH4甲烷	0%~100%	0~0.5%	98%~100%
H2氢气	CO2二氧化碳	0%~100%	0~0.5%	98%~100%
H2氢气	NH3氨气	0%~100%	0~5%	95%~100%