一种自动充氮装置及使用方法与流程

本发明涉及设备腐蚀控制技术领域，尤其涉及一种自动充氮装置及使用方法。

背景技术：

火力发电厂的汽轮机、高压加热器、低压加热器、除氧器、热网加热器及内冷水系统、定冷水系统，造价昂贵，设备停用期间，为了避免设备的大气腐蚀，充氮保养是常用的保养方式之一。

现有技术中，热力设备一般在进行充氮保养前，一般先对设备进行除湿工作，如进行压缩空气吹扫，以去除设备内的残留水分，但该除湿方法效果有限，一些设备死角内如存在残水无法在压缩空气吹扫阶段去除。由于设备内氧无法完全去除，残水存在条件下设备的停用腐蚀问题无法完全避免。一些设备在保养期间，尝试将干燥剂放入到设备内，通过干燥剂的吸潮功能，降低设备内的环境湿度，但该方法降低环境湿度的速度慢，且无法量化设备的干燥效果，干燥剂是否失效也无法进行监测。同时，一些北方电厂，设备停用期间还存在防冻的问题，如充氮前设备管道内存在残水未清理干净，充氮后由于无法对设备进行保温防冻，极易发生管道涨裂的情况。此外，热力设备停用期间，设备的充氮保养需要专业人员定期维护，维持系统内的氮气保持正压，增加了热力设备保养的工作量。

技术实现要素：

本发明公开一种自动充氮装置及其使用方法，以解决现有技术中充氮装置除湿效果差的问题。

为了解决上述问题，本发明采用下述技术方案：

根据本发明的一个方面，提供了一种自动充氮装置，包括待充氮设备、充氮模块，与所述充氮模块通过管道连通的氮气干燥模块，以及分别与所述充氮模块和所述氮气干燥模块电连接的控制系统；其中，所述充氮模块包括制氮机，所述制氮机通过氮气管道与所述待充氮设备连接；所述氮气干燥模块包括与所述待充氮设备依次管路连通的循环风机、加热器和干燥箱。

可选地，所述循环风机包括循环风机入口和循环风机出口，所述加热器包括加热器入口和加热器出口，所述干燥箱包括干燥箱入口和干燥箱出口；所述循环风机入口通过管道连接至所述待充氮设备的氮气出口；所述循环风机出口通过管道连接至加热器入口；所述加热器出口通过管道连接至干燥箱入口；所述干燥箱出口通过管道连接至待充氮设备的氮气入口。

可选地，所述制氮机通过管道连接至所述待充氮设备的氮气入口，并且在所述制氮机和所述待充氮设备之间的管道上设置有充氮电磁阀k1；在位于所述制氮机和所述充氮电磁阀k1之间的所述制氮机的出口处的管道上设置有用于感测制氮机出口氮气压力的制氮机压力变送器pt1；在位于所述充氮电磁阀k1和所述待充氮设备之间的所述待充氮设备的氮气入口处的管道上设置有用于感测待充氮设备内的氮气压力并将压力值反馈给控制系统的压力变送器pt2。

可选地，所述干燥箱开设有观察窗以观察所述干燥箱内部干燥剂变色情况；在所述干燥箱出口和所述待充氮设备的氮气入口之间的管道上设置有干燥箱出口阀k3；在所述干燥箱出口和所述待充氮设备的氮气入口之间的管道上设置有用于感测干燥箱出口处的湿度的湿度变送器ht2；所述干燥箱的出口侧上设置有放空气阀k5。

可选地，在所述加热器出口和所述干燥箱入口之间的管道上设置有用于感测加热器的出口处的氮气温度的温度变送器tt2；所述循环风机的循环风机入口处的管道上设置有风机入口阀k2；在所述循环风机和所述风机入口阀k2之间的管道上连通有一旁路管道，所述旁路管道上设置有空气入口阀k4。

可选地，在所述待充氮设备和所述循环风机之间的管道上设置有用于感测所述待充氮设备内温度的温度变送器tt1；在所述待充氮设备和所述循环风机之间的管道上设置有用于感测所述待充氮设备内湿度的湿度变送器ht1；所述待充氮设备的氮气出口处设置有氮气循环旁路，氮气循环旁路入口处设置氮气纯度变送器；所述待充氮设备的氮气出口处还设置有安全阀。

可选地，所述控制系统分别与充氮电磁阀k1、风机入口阀k2、干燥箱出口阀k3、空气入口阀k4、放空气阀k5电连接以控制阀门的开关；所述控制系统还分别与加热器、循环风机、温度变送器tt1、温度变送器tt2、湿度变送器ht1、湿度变送器ht2、压力变送器pt2和氮气纯度变送器电连接。

根据本发明的第二方面，提供了一种根据本发明的第一方面所述的自动充氮装置的使用方法，包括：a)检查由待充氮设备、循环风机、加热器和干燥箱组成的系统的气密性；b)当系统的气密性检查合格后，通过制氮机向所述系统充氮；c)打开空气出口，通过向所述系统充入氮气来置换、排净所述待充氮设备、循环风机、加热器和干燥箱内的空气；d)关闭空气出口，继续向所述系统通入氮气，使所述待充氮设备达到目标压力值。

可选地，步骤a)具体包括：关闭充氮电磁阀k1和放空气阀k5，打开风机入口阀k2、空气入口阀k4和干燥箱出口阀k3，将压缩空气从空气入口阀k4接入到所述系统中，通过压力变送器pt2读取所述待充氮设备内的空气压力，充压至第一预定压力值后保持一定时间，根据压降大小判断系统气密性是否合格。

可选地，步骤b)具体包括：打开制氮机、充氮电磁阀k1、风机入口阀k2和干燥箱出口阀k3，关闭空气入口阀k4和放空气阀k5，向所述系统进行充氮。

可选地，步骤c)具体包括：当压力变送器pt2读取待充氮设备内氮气压力达到第二预定压力值时，关闭干燥箱出口阀k3，打开风机入口阀k2和空气入口阀k4，同时打开氮气纯度变送器，读取氮气纯度值；以及当氮气纯度值达到预定值以上时，打开放空气阀k5，关闭空气入口阀k4。

可选地，步骤d)具体包括：关闭放空气阀k5、打开干燥箱出口阀k3，继续向所述系统通入氮气，使所述待充氮设备达到目标压力值，同时启动循环风机。

可选地，所述的使用方法，还包括：当由温度变送器tt1读取的温度低于最低温度设定值时，通过控制系统控制加热器的启动；当由温度变送器tt2读取的温度高于最高温度设定值时，通过控制系统关闭加热器。

可选地，所述的使用方法，还包括：当由湿度变送器ht2读取的湿度高于阈值湿度设定值时，通过控制系统关闭循环风机入口阀k2和干燥箱出口阀k3，打开空气入口阀k4和放空气阀k5，启动循环风机和加热器，利用热风对干燥剂进行再生处理。

可选地，所述的使用方法，还包括：干燥剂再生结束后，关闭所述加热器，打开循环风机入口阀k2和放空气阀k5，关闭空气入口阀k4，采用氮气将加热器和干燥箱内的空气置换、排净；之后，继续进行步骤d)。

本发明采用的技术方案能够达到以下有益效果：

1)本发明提供了一种自动充氮装置，该装置可用于热力设备的充氮除湿保养。该自动充氮装置结构简单且易于实现，解决了目前热力设备充氮保养中存在的除湿效果差的问题，同时该自动充氮装置自动化程度高，设备调试完成后，可长期在无人值守下工作，可以实现量化充氮，大大降低充氮保养维护工作量等问题；可实现热力设备的基建、停用期间的自动充氮保养。

2)本发明提供的自动充氮装置可维持待充氮设备，例如，热力设备，保养期间氮气的湿度、温度。本发明通过设置氮气干燥模块，不但可对热力设备内氮气进行除湿干燥，还可以将热力设备温度维持在设备温度要求范围内，不但提升进一步提高保养效果，还避免了北方热力设备冻伤的可能性。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为根据本发明的自动充氮装置的结构示意图。

附图标记说明：

1制氮机

2氮气管道

3制氮机压力变送器pt1

4充氮电磁阀k1

5压力变送器pt2

6待充氮设备

7安全阀

8氮气纯度变送器

9温度变送器tt1

10湿度变送器ht1

11风机入口阀k2

12空气入口阀k4

13循环风机

14加热器

15温度变送器tt2

16干燥箱

17放空气阀k5

18干燥箱出口阀k3

19湿度变送器ht2

20控制系统

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

以下结合附图，详细说明本发明各个实施例公开的技术方案。

根据本发明的一个实施例，提供了一种自动充氮装置，包括待充氮设备6、充氮模块，与充氮模块通过管道连通的氮气干燥模块，以及分别与充氮模块和氮气干燥模块电连接的控制系统；其中，充氮模块包括制氮机1，制氮机1通过氮气管道2与待充氮设备6连接；氮气干燥模块包括与待充氮设备6依次管路连通的循环风机13、加热器14和干燥箱16。

具体地，例如，待充氮设备可以是热力设备，氮气干燥模块中，循环风机为氮气旁路循环提供动力，循环风机出口通过氮气管道依次串联加热器和干燥箱，分别对氮气进行加热和干燥。例如，加热器14可以是电加热器。

具体地，循环风机13包括循环风机入口和循环风机出口，加热器14包括加热器入口和加热器出口，干燥箱16包括干燥箱入口和干燥箱出口；其中，干燥箱入口和干燥箱出口分别设置在干燥剂层的相对两侧，使得充入的气体通过干燥剂入口进入干燥箱，穿过整个干燥剂层后从位于另一侧的干燥箱出口离开干燥箱。循环风机入口通过管道连接至待充氮设备6的氮气出口；循环风机出口通过管道连接至加热器入口；加热器出口通过管道连接至干燥箱入口；干燥箱出口通过管道连接至待充氮设备6的氮气入口。氮气入口和氮气出口分别位于待充氮设备的相对两侧，从而气体从氮气入口进入待充氮设备后，流动充满整个待充氮设备后，从待充氮设备的氮气出口流出。

进一步地，制氮机1通过管道连接至待充氮设备的氮气入口，并且在制氮机1和待充氮设备6之间的管道上设置有充氮电磁阀k14；在位于制氮机1和充氮电磁阀k14之间的制氮机1的出口处的管道上设置有用于感测制氮机出口氮气压力的制氮机压力变送器pt13；在位于充氮电磁阀k14和待充氮设备6之间的待充氮设备6的氮气入口处的管道上设置有用于感测待充氮设备6内的氮气压力并将压力值反馈给控制系统的压力变送器pt25。

由此，通过制氮机压力变送器pt13读取制氮机1出口氮气压力；通过压力变送器pt25读取待充氮设备6内氮气压力，并反馈给控制系统20，通过控制充氮电磁阀k14的开关，维持待充氮设备6内氮气压力。

进一步地，干燥箱16开设有观察窗以观察干燥箱16内部干燥剂变色情况，即，干燥箱16内变色硅胶干燥剂的失效情况通过观察窗观察。

进一步地，在干燥箱出口和待充氮设备6的氮气入口之间的管道上设置有干燥箱出口阀k318。

进一步地，在干燥箱16出口和待充氮设备6的氮气入口之间的管道上设置有用于感测干燥箱出口处的湿度的湿度变送器ht219；干燥箱的出口侧上设置有放空气阀k517。通过湿度变送器ht219可以读取经过干燥箱干燥后的气体的湿度，根据该湿度值也可以判断干燥箱内干燥剂的失效情况。

进一步地，在加热器出口和干燥箱入口之间的管道上设置有用于感测加热器14的出口处的氮气温度的温度变送器tt215；加热器14出口氮气温度通过温度变送器tt215读取并反馈给控制系统，控制系统根据该读取值来确定加热器的停启。

更进一步地，循环风机13的循环风机入口处的管道上设置有风机入口阀k211；在循环风机13和风机入口阀k211之间的管道上连通有一旁路管道，旁路管道上设置有空气入口阀k412。通过设置空气入口阀k4，可以根据不同的情况来通入或排出空气，例如，进行系统气密性检查或者在对干燥剂进行加热和干燥时，可以通过开启该空气入口阀k4来通入空气，并且在置换、排净待充氮设备内的空气时打开该空气入口阀k4来排出空气。

作为一种具体实施方式，在待充氮设备6和循环风机13之间的管道上设置有用于感测待充氮设备6内温度的温度变送器tt19；在待充氮设备6和循环风机13之间的管道上设置有用于感测待充氮设备6内湿度的湿度变送器ht110；待充氮设备6的氮气出口处设置有氮气循环旁路，氮气循环旁路入口处设置氮气纯度变送器8；待充氮设备6的氮气出口处还设置有安全阀7。氮气纯度变送器8，将热力设备6内的氮气纯度反馈给控制系统，控制系统20通过充氮电磁阀k15和安全阀7的开关实现热力设备6内氮气的置换。通过控制充氮电磁阀k14的开关，维持热力设备6内氮气压力，压力超出后氮气通过安全阀7排出。控制系统20根据压力变送器pt25和氮气纯度变送器8读取信号，对电磁阀进行开关操作，对待充氮设备进行充氮或停止充氮，多余的氮气通过安全阀7排出。在该氮气干燥模块中设置温度变送器tt19和温度变送器tt215，通过控制系统20读取的信号控制加热器14的启停；待充氮设备6内氮气的湿度通过湿度变送器ht110读取，并可以根据干燥箱16上设置的观察窗观察变色硅胶干燥剂的失效情况。

具体地，控制系统20分别与充氮电磁阀k14、风机入口阀k211、干燥箱出口阀k318、空气入口阀k412、放空气阀k517电连接以控制阀门的开关；控制系统还分别与加热器14、循环风机13、温度变送器tt19、温度变送器tt215、湿度变送器ht110、湿度变送器ht219、压力变送器pt25和氮气纯度变送器8电连接。

根据本发明的另一个实施例，提供了自动充氮装置的使用方法，包括：

a)检查由待充氮设备6、循环风机13、加热器14和干燥箱16组成的系统的气密性；b)当系统的气密性检查合格后，通过制氮机1向系统充氮；c)打开空气出口，通过向系统充入氮气来置换、排净待充氮设备6、循环风机13、加热器14和干燥箱16内的空气；d)关闭空气出口，继续向系统通入氮气，使待充氮设备6达到目标压力值。

具体而言，步骤a)具体包括：充氮保养系统安装好后，关闭充氮电磁阀k14和放空气阀k517，打开风机入口阀k211、空气入口阀k412和干燥箱出口阀k318，通过橡胶软管将压缩空气从空气入口阀k412接入到系统中，通过压力变送器pt25读取待充氮设备6内的空气压力，充压至第一预定压力值后保持一定时间，根据压降大小判断系统气密性是否合格。例如，充压至30kpa后保持12h，，无明显压降视为系统气密性合格。

具体而言，步骤b)具体包括：系统气密性合格后，打开制氮机1、充氮电磁阀k14、风机入口阀k211和干燥箱出口阀k318，关闭空气入口阀k412和放空气阀k517，向系统进行充氮。

具体地，步骤c)具体包括：当压力变送器pt25读取待充氮设备6内氮气压力达到第二预定压力值时，例如，待充氮设备6内氮气压力达到10kpa时，关闭干燥箱出口阀k318，打开风机入口阀k211和空气入口阀k412，通过空气入口阀k412排气，同时打开氮气纯度变送器8，读取氮气纯度值；以及当氮气纯度值达到预定值以上时，例如，达到98％以上时，打开放空气阀k517，关闭空气入口阀k412，采用氮气将电加热器14和干燥箱16内的空气置换、排净。

具体地，步骤d)具体包括：关闭放空气阀k517、打开干燥箱出口阀k318，继续向系统通入氮气，使待充氮设备6达到目标压力值，同时启动循环风机13，，对待充氮设备6内的氮气进行除湿干燥。

进一步地，自动充氮装置的使用方法还可以包括：当由温度变送器tt19读取的温度低于最低温度设定值时，例如，温度变送器tt19读取的温度低于8℃时，通过控制系统20控制加热器14的启动；电加热器14出口氮气温度通过温度变送器tt215读取，当由温度变送器tt215读取的温度高于最高温度设定值时，例如，由温度变送器tt215读取的温度超过20℃时，通过控制系统20关闭加热器14。

更进一步地，自动充氮装置的使用方法还可以包括：待充氮设备6内氮气的湿度通过湿度变送器ht110读取，干燥箱16内变色硅胶干燥剂的失效情况通过观察窗观察，干燥箱出口的湿度通过湿度变送器ht219测定；当由湿度变送器ht219读取的湿度高于阈值湿度设定值时，例如，当湿度变送器ht219读取的湿度达到45％时，则开始对干燥箱16内的干燥剂进行再生；干燥剂再生过程中，通过控制系统20关闭循环风机入口阀k211和干燥箱出口阀k318，打开空气入口阀k412和放空气阀17，启动循环风机13和加热器14，利用热风对干燥剂进行再生处理，通过观察窗观察变色硅胶干燥剂的再生情况。

进一步地，自动充氮装置的使用方法还可以包括：干燥剂再生结束后，关闭加热器14，打开循环风机入口阀k211和放空气阀k517，关闭空气入口阀k412，采用氮气将加热器14和干燥箱16内的空气置换、排净；之后，继续进行步骤d)，即，关闭放空气阀k517、打开干燥箱出口阀k318，继续向系统通入氮气，使待充氮设备6达到目标压力值，同时启动循环风机13，将氮气干燥模块投入使用。

本发明上文实施例中重点描述的是各个实施例之间的不同，各个实施例之间不同的优化特征只要不矛盾，均可以组合形成更优的实施例，考虑到行文简洁，在此则不再赘述。

以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。