كيف يقوم جهاز تحليل غاز SF6 بالكشف عن الرطوبة في محطات الطاقة؟

كيف يقوم جهاز تحليل غاز SF6 بالكشف عن الرطوبة في محطات الطاقة؟

1. تقنيات الكشف الرئيسية عن الرطوبة في غاز سادس فلوريد الكبريت (سيناريوهات محطات الطاقة)

1.1 طريقة التحليل الكهربائي (الأكثر شيوعًا للاستخدام المحمول في الموقع)

• مبدأ العمل: محلل غاز SF6 يسحب تدفقًا متحكمًا فيه من غاز SF6 من خلال خلية إلكتروليتية حساسة للرطوبة (مملوءة بمادة مسامية مثل خامس أكسيد الفوسفور، P₂O₅).
  • يتم امتصاص بخار الماء الموجود في الغاز بواسطة الخلية ويتم تحليله كهربائياً إلى هيدروجين (H₂) وأكسجين (O₂) عن طريق تطبيق جهد كهربائي.
  • تولد عملية التحليل الكهربائي تيارًا كهربائيًا يتناسب طرديًا مع محتوى الرطوبة في الغاز (قانون فاراداي للتحليل الكهربائي).
  • ال محلل SF6 يحول هذا التيار إلى قراءة جزء في المليون (على سبيل المثال، 10 جزء في المليون = 10 ملغم/لتر من الرطوبة).
• مناسب لمحطات الطاقة: مثالي للاختبارات الميدانية لأنظمة العزل الغازي، وقواطع الدائرة، أو أسطوانات تخزين غاز سادس فلوريد الكبريت. يتيح تصميمه الصغير للفنيين التنقل بين المحطات الفرعية، ويوفر نتائج فورية (في غضون 1-3 دقائق) لاتخاذ قرارات صيانة سريعة.

1.2 طريقة المرآة المبردة (معايرة عالية الدقة والاستخدام المختبري)

• مبدأ العمل: يقوم محلل غاز SF6 بتبريد مرآة معدنية مصقولة (داخل حجرة العينة) بمعدل يتم التحكم فيه أثناء تدفق غاز SF6 فوقها.
  • عندما تبرد المرآة، يتكثف بخار الماء الموجود في الغاز إلى طبقة رقيقة من الندى أو الصقيع عندما تصل درجة الحرارة إلى نقطة الندى (درجة الحرارة التي يكون فيها الهواء مشبعًا ببخار الماء).
  • يقوم مستشعر بصري بالكشف عن أول علامة على التكثف (عن طريق قياس تغيرات انعكاس الضوء من المرآة).
  • يتم تحويل درجة حرارة المرآة عند هذه النقطة (درجة حرارة نقطة الندى) إلى محتوى الرطوبة (على سبيل المثال، نقطة الندى -40 درجة مئوية تقابل ~9 جزء في المليون من الرطوبة في SF6).
• مناسب لمحطات الطاقة: يُستخدم في مختبرات المعايرة في الموقع أو لاختبارات ما قبل التشغيل لمعدات الجهد العالي. يوفر دقة تصل إلى ±0.1 درجة مئوية لنقطة الندى، ويلبي معايير IEC 60480 الصارمة لجودة غاز SF6.

1.3 طريقة امتصاص الليزر (المراقبة الآنية عبر الإنترنت)

• مبدأ العمل: يقوم محلل غاز SF6 بإصدار طول موجي محدد من ليزر الأشعة تحت الحمراء (IR) (مضبوط على طيف امتصاص بخار الماء) من خلال عينة من غاز SF6.
  • تمتص جزيئات الرطوبة الموجودة في الغاز جزءًا من ضوء الليزر؛ وتخضع كمية الامتصاص لقانون بير لامبرت (المزيد من الرطوبة = المزيد من امتصاص الضوء).
  • يقيس جهاز الكشف شدة الضوء المتبقية، ويقوم محلل SF6 بحساب محتوى الرطوبة بوحدة جزء في المليون.
• مناسب لمحطات الطاقة: يُركّب مباشرةً على معدات غاز سادس فلوريد الكبريت (مثل خزانات نظام العزل الغازي) للمراقبة على مدار الساعة. يتجنب أخطاء أخذ العينات اليدوية، ويُطلق تنبيهات في حالات الارتفاع المفاجئ للرطوبة (مثل تسربات من موانع التسرب)، ويتكامل مع نظام التحكم الإشرافي وجمع البيانات (SCADA) الخاص بالمحطة لإدارة البيانات مركزياً.

2. عملية خطوة بخطوة للكشف عن الرطوبة في محطات الطاقة

1. أخذ عينات الغاز: استخرج عينة تمثيلية من غاز SF6 من المعدات المستهدفة (مثل GIS، قاطع الدائرة) باستخدام خط أخذ عينات جاف ونظيف (لتجنب التلوث بالرطوبة الخارجية).
2. المعالجة المسبقة: قم بترشيح العينة لإزالة الجسيمات أو الزيت أو الشوائب الأخرى (الشائعة في بيئات محطات الطاقة) التي يمكن أن تتلف مستشعر المحلل.
3. الكشف: مرر العينة المعالجة عبر وحدة الكشف الخاصة بجهاز تحليل غاز SF6 (الخلية الإلكتروليتية، أو المرآة المبردة، أو حجرة الليزر) لقياس الرطوبة.
4. تحويل البيانات: يقوم المحلل بتحويل الإشارة الخام (التيار أو درجة الحرارة أو امتصاص الضوء) إلى قراءة للرطوبة (جزء في المليون أو نقطة الندى °م)، والتي يتم عرضها على الجهاز أو إرسالها إلى نظام تحكم.
5. التحقق: قارن النتائج بمعايير الصناعة (على سبيل المثال، يتطلب معيار IEC 60480 نسبة رطوبة ≤50 جزءًا في المليون لغاز SF6 الجديد؛ ≤150 جزءًا في المليون للمعدات قيد التشغيل) لتقييم ما إذا كان الغاز يفي بالمتطلبات التشغيلية.

3. الاعتبارات الحاسمة لاستخدام محطات توليد الطاقة

• المعايرة: قم بمعايرة أجهزة التحليل بانتظام (كل 6-12 شهرًا) باستخدام غازات SF6 القياسية المعتمدة للرطوبة (على سبيل المثال، 10 جزء في المليون، 50 جزء في المليون) لتجنب الانحراف في القراءات.
• التحكم في التلوث: استخدم خطوط أخذ عينات جافة وخالية من الزيت وقم بتنظيف النظام بالنيتروجين الجاف قبل الاختبار - يمكن أن تؤدي الرطوبة من الهواء المحيط أو بقايا الزيت إلى تحريف النتائج.
• التكيف البيئي: اختر أجهزة تحليل مصنفة لظروف محطات الطاقة (على سبيل المثال، درجة حرارة التشغيل من -20 درجة مئوية إلى 50 درجة مئوية، ومقاومة الغبار/الماء وفقًا لمعيار IP54) لتحمل بيئات المحطات الفرعية أو البيئات الخارجية.
• الامتثال لمعايير السلامة: تأكد من أن جهاز تحليل غاز SF6 مقاوم للانفجار (حاصل على شهادة ATEX أو IECEx) في حال استخدامه في المناطق الخطرة (مثل المناطق القريبة من معدات الجهد العالي)، والتزم بقواعد OSHA/EU الخاصة بغازات الفلور. التعامل مع SF6.