煤油气相干燥设备冷凝回收系统控制方式分析

张蕾 尤长升 王广润 孙园园

摘 要：煤油气相干燥设备具有加热快而均匀、干燥效果好等优势，在大型变压器等产品中应用比较广泛。冷凝回收系统是煤油气相干燥设备的重要构成部分，本文阐述了冷凝回收系统的工作原理，然后，重点对其控制方式进行了分析，以供参考。

关键词：煤油;气相干燥设备;冷凝回收系统;控制方式

煤油气相干燥设备在很多变压器企业中应用比较多，其具有良好的冷凝回收系统，干燥设备的效果理想，具有节能减排的重要作用。高压、特高电压变压器设备大多都是油浸式产品，在生产过程中，整个设备都浸没在绝缘油中。为确保设备性能稳定和机身清洁，需要应用煤油气相干燥设备，来对高压、特高电压变压器设备进行干燥。煤油气相干燥设备最为关键的技术就是冷凝回收控制技术。本文拟对煤油气相干燥设备冷凝回收系统控制方式问题进行研究。

一、煤油气相干燥设备及冷凝回收系统概述

（一）煤油气相干燥设备

煤油气相干燥设备借助负压条件，使煤油受热挥发而形成高温煤油蒸汽，蒸汽在真空罐内遇到低温工件就会发生冷凝，进而释放出冷凝潜热，从而来加热工件设备，有的也通过对流换热方式来加热低温元件。煤油在冷凝后，就会经冷凝回收设备，循环到真空加热容器中继续回用。而经过多次挥发、冷凝，煤油就会释放冷凝潜热，对低温工件设备进行加热，使其水分受热挥发成水蒸气，再利用真空泵抽走水蒸气，进而达到工件设备干燥的目的。与传统干燥设备相比，煤油气相干燥设备干燥效果好，节能减排效果显著，对高压、超高压变压器设备发展具有积极的支持作用。

（二）冷凝回收系统

煤油气相干燥设备主要包含真空系统、煤油系统、冷凝回收系统等部分，各部分在工作中协同工作，实现设备干燥。冷凝回收系统包括冷凝器、系统中间冷凝器、设备冷凝收集罐、工作阀门等部分，主要作用就是回收冷凝液，并对其进行油水分离。系统结构件图1。

在煤油气相干燥设备干燥时，干燥罐的水分蒸汽与煤油蒸汽不断增多，导致罐内的压力也越来越大，通过调节阀，干燥罐内的混合蒸汽就会流入到主冷凝器中，冷凝器先冷凝设备产生的高温蒸汽，然后再进行回收，通过集液阀进到收集罐中。在冷凝收集罐中，利用煤油和水密度差和不相容性来进行油水分离，煤油在上层，水在下层。最终冷凝水排放到废水罐中，煤油通过煤油循环泵达到煤油储存罐中，再次进行循环利用。

二、冷凝系统控制方式分析

在油浸式变压器结构中，不同零件的材质也是存在较大差异的，以110kV油浸式变压器为例，在其各构成部分中，就分别使用了硅钢片、铜线和各种树脂类绝缘材料等材料。每种材料的性质不同，其所含的水分也不同，铜线与硅钢材料含水较少，绝缘材料含水较多。煤油气相干燥的主要是将绝缘材料中的水分去除。在中间降压时，绝缘材料出水比较多，随着不断加热，其出水会变得越来越少。此外，冷凝回收系统还会对变压器器身的水分进行回收。这样，既能对冷凝水进行回收，还能降低干燥罐压力。在此过程中，影响冷凝控制系统最关键的要素就是节阀的开度，因为煤油蒸汽与水蒸气的混合气体就是通过调节阀到达主冷凝器，再通过冷凝形成液体，最后进入到收集罐中。调节阀能控制主冷凝器中混合汽油的量，是煤油气相干燥设备冷凝回收系统的关键因素。整体来看，冷凝系统控制方式主要有压力回流控制方式和冷凝回流控制方式两种方式。

（一）压力回流控制方式

这种控制方式就是在运行过程中，依据干燥罐中压力数值调节阀的开度，来对混合气体进行控制，降低其流出干燥罐的速率，从而调节干燥罐内的压力。当收集罐收集混合蒸汽时，干燥罐内的压力就会不断增加，使得调节阀的阀门开度也相应地增加。如果压力减小，那么调节阀的开度也会相应地减小。通过这种调节作用，干燥罐内的压力就会始终属于安全状态下，确保干燥罐安全、可靠地运行。

举例来说，如果干燥罐内压力大于90mbar，在此种情形下，调节阀开度为50%;当干燥罐内压力小于5mbar，那么在此种情形下，调节阀开度为25%。在加热阶段的前期，煤油气相干燥设备中的煤油，就会通过加热相变变为煤油蒸汽，其产生的热量基本上被变压器吸收，只有很少量的混合蒸汽进入主冷凝器中，这就使得干燥罐压力不会出现大幅增加，调节阀开度很小，以保证干燥器的压力。当压力很大的时候，才会有大量的混合蒸汽进入主冷凝器进行冷凝换热。在加热中期阶段，当干燥罐内的混合气体浓度达到一定程度，就会使得干燥罐内的压力也会相应地上升，与此同时，调节阀开度也持续地增加，这样，大量的煤油与水的混合蒸汽就会被系统抽至冷凝器中进行冷凝，进而对混合气体进行分离和回收。这种控制方式能够保证干燥罐内的压力稳定增加和有效调节，不会发生超压工作的问题。

（二）冷凝回流控制方式

这种控制方式就是依据冷凝后循环煤油和冷凝水的体积量，来对调节阀的开度进行调整与控制。在设备具体工作中，应当尽量将冷凝回流量控制在标准值左右，这样调节阀开度就不会发生大幅波动，防止加重主冷凝器工作负荷，或引发冷凝液收集罐温度剧烈变化。调节阀能控制冷凝器的回流量，而VPD冷凝回收系统中的调节阀能对干燥罐内的压力进行调节。 只要控制好煤油和水的容积，就可以控制调节阀开度大小。如果冷凝回流量较大，就会降低干燥罐的压力，减小调节阀的开度;如果冷凝回流量较小，此时干燥罐的压力就会增加，相应地，调节阀的开度也会增加。通过如此循环往复，冷凝流量就会被控制在标准流量设定值内，而调节阀的开度也不会剧烈地变化，从而确保收集罐内的温度与冷凝回收系统负荷都处于相对稳定的范围之内。加热阶段的前期，煤油气相干燥设备加热的煤油蒸汽潜热，通常是被用来进行變压器材质加热以及干燥罐罐壁换热，这个时候的干燥罐内的温度是不高的，同时，因为变压器温度也比较低，就会导致水蒸气流出量不大，整体来看，干燥罐内混合气体体积较小。因此，只有较少的冷凝回流量通过主冷凝器。随着干燥罐温度和变压器温度不断地提高，就会有混合蒸气流出来，这时，冷凝系统就会对出水量进行计算。这种控制方式的优点，就是水蒸气在加热初期阶段抽出较多，因而可以避免变压器金属材质生锈。只要控制好冷凝回流量并，干燥器压力就会处于正常范围。其不足之处是要频繁地控制阀门，会对其使用寿命产生影响。

三、结语

综上所述，煤油气相干燥设备冷凝系统在设备干燥过程中，起到了至关重要的作用，能使设备运行更加高效、稳定，实现干燥降本增效。在具体实践中，应不断地对冷凝系统控制方式进行研究和改进，以进一步提升提高干燥器压力控制准确度，提高冷凝液体的回收质量。

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