FTC320 EX氫氣純度分析儀在冷卻發(fā)電機應用
-含F(xiàn)TC320氫氣分析儀
氫氣重要特性
氫氣(Hydrogen)是氫元素形成的一種單質,化學式H2,分子量為2.01588。常溫常壓下氫氣是一種無色無味極易燃燒且難溶于水的氣體。氫氣的密度為0.089g/L(101.325kpa,0°C),只有空氣的1/14,是世界上已知的密度zui小的氣體。工業(yè)上一般從天然氣或水煤氣制氫氣,而不采用高耗能的電解水的方法。制得的氫氣大量用于石化行業(yè)的裂化反應和生產氨氣。氫氣(H2)具有相對分子質量小、熱導系數(shù)大、黏度小等特點,是熱導檢測器常用的載氣、氫火焰離子化檢測器中必用的燃氣,但氫氣易燃、易爆,使用時要特別注意安 全。
氫氣冷卻發(fā)電機:氫氣只在發(fā)電機的腔室中循環(huán),一般有四個冷風室 ,五個熱風室(四進五出,進是冷風,出是熱風,以200MW為例子),發(fā)電機轉子的端部通常有熱套的風扇,運行中是隨著轉子在轉動的,依靠這兩個風扇將發(fā)電機四角氫氣冷卻器冷卻后的冷風(氫氣)吹入發(fā)電機定轉子之間的腔室,然后穿出去,依次穿越冷熱風室,到中間熱風室后,從定子腔室外邊出來,后又經四角冷卻器冷卻進行新的循環(huán)。 氫氣是由氫站用電解槽通過電解水制出來的。如果發(fā)電機漏氫氣,或者其他因素造成氫氣壓力低,則可從氫站來的氫氣母管補氣。 如果氫氣純度不合格,則將氫氣從發(fā)電機排出至大氣。

用氫氣作發(fā)電機的冷卻介質有何優(yōu)點和缺點?
氫氣冷卻發(fā)電機主要優(yōu)點如下:
1)氫氣無色、無味、無臭,是zui輕的氣體,相對密度小,通風損耗小,可提高發(fā)電機效率。在溫度為0℃、壓力為1.013×10°Pa時,1m3氫氣的質量為89.87g,而在同樣情況下空氣的質量為1293g。運行中表明,發(fā)電機通風損耗的大小決定于冷卻介質的質量,冷卻介質的質量越輕,損耗也越小,因此采用氫冷能使發(fā)電機效率提高0.7%~1.0%。
2)氫氣流動性強,傳熱系數(shù)較高。氫氣不僅質量輕,且純氫的傳熱系數(shù)是空氣的1.5 倍(發(fā)電機機殼內的混合氣體的傳熱系數(shù)大約是空氣的1.35倍)。冷卻效果好,可大大提高傳熱能力和散熱能力。
3)氫氣比較純凈,不易氧化,發(fā)生電暈時,不產生臭氧,可對發(fā)電機絕緣起保護作用。
4)氫氣不助燃,當發(fā)電機內部發(fā)生絕緣擊穿故障時,不會引起火災而擴大事故。5)采用密封循環(huán),可減少進入發(fā)電機內部的灰塵和水分,減輕發(fā)電機的維護工作量。
氫氣冷卻發(fā)電機主要缺點如下:
1)氫氣主要的缺點是一旦與空氣混合,可形成爆炸性氣體,而且混合比例范圍很廣,按體積計算,氫氣與空氣的混合氣體在氫氣含量為4%~76%的范圍內都為爆炸氣體。稍有不慎,有可能影響發(fā)電機的運行安 全,機殼需設計成防爆型,氣體置換操作需謹慎,須用中間氣體二氧化碳CO2或氮氣N2。
2)機組需要配置一套相應的氣體置換系統(tǒng)和復雜的制氫設備(或氫瓶等補氫設備)。
3)由于氫氣滲透力強,機組要求有一套運行可靠、密封嚴密性高的密封油系統(tǒng)。
4)相應提高了運行操作和維護的要求并增加了工作量。
Messkonzept GmbH公司FTC320 EX氫氣純度分析儀|氫氣分析儀在冷卻發(fā)電機應用概述
電力行業(yè)中的氫氣應用往往相當均勻,這允許開發(fā)高質量和標準化的氣體分析解決方案。這方面很好的例子是許多大型固定發(fā)電機內部的氣體環(huán)境。當電流流過導體時,會產生熱量。根據(jù)同樣的原理,流經發(fā)電機繞組的電流會產生大量的熱量。熱量積聚會導致絕緣體和導體變形和伸長,從而可能損壞發(fā)電機。即使沒有發(fā)生損壞,也會損失效率,因為與熱相關的影響會限制流經發(fā)電機的電量。為了控制這些損失并保持高效率,必須保持氫氣的純度。即使氫氣受到油蒸氣、水或空氣的輕微污染,也會增加發(fā)電機的風損。例如,氫氣純度降低1%會導致風損增加12%。純度從99%降低到92%可以減少多達2100千瓦的發(fā)電機輸出。顯然,發(fā)電機效率的降低會導致更高的燃料成本和更換功率要求。
大多數(shù)發(fā)電廠使用氫氣(H2)來冷卻渦輪發(fā)電機內的電氣繞組。氫氣的導熱系數(shù)比空氣高得多。它比空氣更善于導熱。例如,如果我們在100攝氏度下給空氣的熱導率值為1.00,H2的熱導率將相應地為6.80。因此,將H2氣體流入發(fā)電機將從發(fā)電機的繞組中去除更多的熱量。H2在閉合回路中流過發(fā)生器并進入熱交換器。使用H2氫氣作為冷卻介質的主要挑戰(zhàn)是,當它與空氣混合并暴露于點火源時具有爆炸性。避免這種情況的唯 一方法是在發(fā)生器中保持高水平的H2純度,從而排除空氣。即使有點火源,H2在沒有空氣的情況下也不會爆炸。要在發(fā)電機外殼中進行維護工作,必須用CO2(二氧化碳)氣體吹掃氫氣H2。然后必須用可呼吸的空氣將二氧化碳去除掉。
Messkonzept GmbH公司FTC320 EX氫氣純度分析儀和FTC320氫氣分析儀主要特點和功能

德國Messkonzept GmbH公司的FTC320 EX氫氣純度分析儀和氫氣分析儀采用熱導式原理,不會燃燒被測氫氣,也不會以任何方式消耗氫氣,因此其預期壽命超過10年。它測試二元組份氣體的量程可達到0-100%Vol,顯示分辨率為1ppm,線性可達1%FS,響應時間非常快,可達到1秒(T90)。FTC320 Ex經過標定可以在特定的范圍內對二元氣體。FTC320 EX是新一代的熱導率氫氣純度分析儀,與經典的FTC300氫氣分析儀相比,它采用全新的電子元件后,測量精度有所提高。FTC320 EX氫氣純度分析儀已經降低了測量噪音。這對于痕量范圍內氫氣的測量尤其重要。FTC320可以實現(xiàn)新的測量任務。特別是,利用外部信號進行交叉靈敏度補償?shù)目赡苄砸呀洈U大。更大的程序內存和更大的計算能力使這成為可能,實際應用中的一個很好的例子是使用附加氧氣模塊進行氧氣測量。
FTC320 EX防爆型氫氣純度分析儀經批準Ex-Zone2 Ex II3G nR IIC T4 Gc,F(xiàn)TC320 Ex是根據(jù)ATEX指令2014/34/EU批準用于2區(qū)的氫氣純度分析儀。具有相應認證的FTC320系列分析儀帶有以下標記:II3G Ex nR IIC T4。防爆型FTC320-EX氫氣純度分析儀功能、操作和測量特性與FTC320相同。測量概念制造商聲明的一致性聲明由TUV SUD于2020年8月10日發(fā)布?;緶y試證明了FTC320產品系列用于防爆型“nR”(防汽設備)的外殼的適用性。
Messkonzept GmbH公司FTC320 EX采用IP65防護等級的堅固設計。它可以在-20°C到+50°C的環(huán)境溫度下工作,耐壓高達20 bar。對于氮氣中氫氣的測量,zui小測量范圍為0至0.5 vol.%(5000ppm)。100ppm/周的零點漂移,50ppm的測量噪聲,5 ppm/°C的溫度依賴性。
Messkonzept GmbH公司FTC320 EX氫氣純度分析儀和FTC320氫氣分析儀特點:
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6次方線性化擬合,精度非常高。
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隔離的4-20mA輸出,在100%Vol.的范圍內,可以任意設置量程
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經典的2點校準或單點校準
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可自由設置顯示屏ppm或Vol.%顯示,分辨率達到1ppm
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快速響應,T90響應時間小于1秒(取決于流量)
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可以集成氧氣(O2)傳感器,增加氧氣含量測量
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耐正壓(20bar)和真空密封不銹鋼(LF316i) 氣體管路
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三個隔離繼電器分別顯示警報和儀器狀態(tài)
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RS232數(shù)字接口,可以輸出所有參數(shù)
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在整個100%Vol.范圍內,數(shù)字輸出達到1ppm分辨率
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小巧且堅固的變送器嵌入鋁殼,適合野外作業(yè)(防護等級為IP65)
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尺寸:145mm(寬)x 80mm (高,沒有連接器)x 85 mm(深)
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供電電源:18V-36VDC/700mA
關于FTC320 EX氫氣純度分析儀和氫氣分析儀填充隔爆玻璃細珠
易燃易爆氣體可能會被引入充滿玻璃細珠的FTC320氫氣分析儀中。在這里,外殼的內部空間密布著玻璃細珠(直徑0.6mm)。在不太可能的泄漏導致爆炸性環(huán)境的情況下,玻璃細珠之間的很小的空間防止了由于分析儀的故障引起的同時點火。當玻璃細珠松動時候,切勿打開FTC320氫氣分析儀的外殼。當FTC320外殼被打開時,它可能無法與易燃氣體一起安 全工作,引起爆炸。
Messkonzept GmbH公司的FTC320 EX氫氣純度分析儀和FTC320氫氣分析儀測量范圍
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測量氣體
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背景氣
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基本量程
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小量程
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zui小壓縮零點量程
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H2氫氣
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N2氮氣或空氣
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0~100%
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0~0.5%
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98%~100%
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H2氫氣
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Ar氬氣
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0~100%
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0~0.4%
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99%~100%
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H2氫氣
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He氦氣
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20%~100%
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20%~40%
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85%~100%
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H2氫氣
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CH4甲烷
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0%~100%
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0~0.5%
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98%~100%
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H2氫氣
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CO2二氧化碳
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0%~100%
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0~0.5%
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98%~100%
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H2氫氣
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NH3氨氣
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0%~100%
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0~5%
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95%~100%
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