設(shè)備與材料。

　　一種變壓器油凈化的自動變功率加熱方式張賢明李川2（1.重慶工商大學(xué)科技開發(fā)總公司，重慶市，4033；2重慶大學(xué)，重慶市，400033）的定功率加熱方式對油質(zhì)損傷大，對油凈化設(shè)備的壽命影響較大。自動變功率加熱系統(tǒng)根據(jù)油溫上升或下降的趨勢，利用PID算法預(yù)測油溫的加熱慣性，隨機自動調(diào)整加熱電源控制信號端的導(dǎo)通時間，從而實現(xiàn)無級變功率對變壓器油進行加熱，精確及平滑控溫，使油品無損傷。

　　1變壓器油凈化加熱系統(tǒng)變壓器油是電力行業(yè)的常用油，在電氣設(shè)備中起絕緣、冷卻散熱和熄滅電弧的作用，油的質(zhì)量影響變壓器的安全、經(jīng)濟運行。變壓器油由各種烴類組成，運行中受溫度、空氣、電場等的影響會逐漸劣化，如遇高溫、過熱等，會加速油的老化；即使是新油，在運輸、保存過程中，不可避免地被污染，油中混入雜質(zhì)和水分，因此，在注入變壓器以前，必須對油進行凈化處理。為了對變壓器油進行深度脫水、脫氣，在油凈化過程中通常要求對油液進行加熱、升溫，以達(dá)到或提高油凈化的效果，但是過高的油加熱溫度會使變壓器油產(chǎn)生裂變、老化。對變壓器油凈化的合理溫度進行了研究，推薦變壓器油加熱溫度在50~70C為宜。

　　為了快速達(dá)到變壓器油凈化的合適溫度，通常采用大功率電加熱器對油液加熱，溫度控制采用電源的全通、全斷切換方式，這種急劇的加熱方式對油質(zhì)的老化、沖擊、損傷極大，極易碳化；對油質(zhì)的恒溫不利，波動大，不能滿足很多高要求的場合；另一方面，通、斷形成的浪涌對電網(wǎng)沖擊很大，電能損失極大，易引起火災(zāi)；加熱器頻繁啟、停，使交流接觸器觸點及整機壽命大大降低，影響控制精度。為了解決這些問題，我們使用晶閘管作為加熱器的控制器件，采用PID算法對加熱趨勢進行預(yù)測，隨機自動調(diào)整加熱電源控制信號端的導(dǎo)通時間，從而實現(xiàn)無級變功率對變壓器油進行選擇加熱。這樣，可減少油液溫度過限，提高加熱效率，避免了加熱器的相對冷態(tài)和高溫過熱。系統(tǒng)采用無觸點軟接通方式設(shè)計，使控溫精度、可靠性及壽命大大提高。

　　2自動變功率的PID控制算法要實現(xiàn)對溫度的穩(wěn)定控制，必須采用易用、合理、經(jīng)濟的控制方式。PID調(diào)節(jié)方式應(yīng)用廣泛，技術(shù)成熟，易于使用；PID調(diào)節(jié)設(shè)備成本低，是一種合理的選擇，如。PID調(diào)節(jié)根據(jù)設(shè)定的比較佳溫度，與變壓器油的當(dāng)前溫度比較，經(jīng)過PID運算得到輸出值，使加熱功率增加或降低，以滿足快速、準(zhǔn)確地在設(shè)定溫度附近加熱，獲得穩(wěn)定運行的反饋控制系統(tǒng)。PID調(diào)節(jié)的輸入、輸出關(guān)系如（1）式所示：收穡日期：003（PID的輸入為設(shè)定溫度與實際溫度之差；Kp比例帶；Ki積分時間；Kd微分時間。

　　式（1）中，只要合理選擇Kp、Ki、Kd的值，可實現(xiàn)快速、穩(wěn)定地加熱。在變壓器油凈化過程中，一般需對大量的變壓器油加熱，因此具有緩慢升溫、較大超調(diào)、緩慢降溫的特性。在實際運用中可采用具有自整定功能的PID調(diào)節(jié)器，通過一次整定自動選擇合適的Kp、Ki、Kd參數(shù)。對于變壓器油凈化的場合，通用的PID控制算法成本低，能滿足使用的要求。

　　3晶閘管在變功率加熱系統(tǒng)中的作用晶閘管是廣泛使用的一種新型無觸點開關(guān)及整流器件，工作可靠，無噪聲，無電磁干擾，可以方便地實現(xiàn)微小的控制信號直接驅(qū)動大電流負(fù)載。晶閘管控制變壓器油凈化加熱的原理如。PID輸出控制信號經(jīng)過輸入電路轉(zhuǎn)換，經(jīng)光電隔離分隔強、弱電，由輸出控制端控制雙向晶閘管的導(dǎo)通，從而改變輸出加熱器的功率。輸出端RC吸收回路的作用是吸收浪涌電壓和提高電壓上升率的能力。

　　PID調(diào)節(jié)輸出控制晶閘管的方式一般有2種：一是移相觸發(fā)的控制方式，即經(jīng)過運算的PID輸出端輸出與電網(wǎng)電壓同步、雙倍電網(wǎng)頻率、0~ 180內(nèi)移相、不同寬度的脈沖，以驅(qū)動晶閘管控制負(fù)載的通、斷；另一是過零觸發(fā)的控制方式，在這種方式下，波形過零時切換導(dǎo)通或關(guān)斷負(fù)載，如。移相觸發(fā)時控制脈沖的頻率是電網(wǎng)頻率的2倍，因此控制精度高。但是由于輸出負(fù)載的波形是正弦波形的一部分，因此可能出現(xiàn)電壓突變，在大功率的電加熱情況下可能對電網(wǎng)電壓產(chǎn)生沖擊，甚至產(chǎn)生高頻干擾。

　　過零觸發(fā)的控制方式盡管控制精度較移相觸發(fā)略低，但是晶閘管的開、關(guān)切換在電網(wǎng)電壓的過零區(qū)域（約15V）完成，雖然過零型控制方式可能造成比較大半個正弦周期的延時，但卻減少了對負(fù)載的沖擊和產(chǎn)生的射頻干擾。由于變壓器油凈化加熱器功率通常較大，首先應(yīng)考慮對電網(wǎng)的沖擊，因此過零觸發(fā)是變壓器油凈化加熱的理想控制方式。

　　開始進行變壓器油凈化的時候，加熱器從相對冷態(tài)轉(zhuǎn)換到相對熱態(tài)，晶閘管導(dǎo)通，此時有將近10倍的浪涌電流，并在雙向晶閘管的兩端產(chǎn)生較大的電壓上升率dv/dt，如果該值超過雙向晶閘管的換向電壓上升率，將會引起延時關(guān)斷，甚至關(guān)斷失敗。

　　而單向晶閘管為單極性工作狀態(tài)，只受靜態(tài)電壓上升率的影響，而靜態(tài)電壓上升率遠(yuǎn)大于換向電壓上升率，因此不易引起延時關(guān)斷。變壓器油凈化加熱用的晶閘管采用2只單向晶閘管反并聯(lián)構(gòu)成，使抗電流、電壓沖擊特性大大提高。

　　4使用自動變功率加熱系統(tǒng)的效果在變壓器油凈化過程中，待凈化的變壓器油從常溫開始加熱，在此階段采用PID控制算法，會使加熱器工作在部分功率輸入情況下而部分功率加熱將增加升溫時間。實際應(yīng)用中，以設(shè)定溫度下浮10 C作為PID控制的啟動點，如。自動變功率加熱系統(tǒng)從常溫開始全功率加熱到設(shè)定溫度以下10C，然后采用PID控制算法自動變功率加熱，以平穩(wěn)、精確的加溫曲線快速到達(dá)設(shè)定溫度。變壓器油凈化采用自動變功率加熱系統(tǒng)，克服了油液加熱的大幅超（下轉(zhuǎn)第45頁）化物轉(zhuǎn)化為高密度的水化物或無水化物，摩爾體積縮小，空隙增大，而在中溫階段（800~1100C）燒結(jié)作用尚不明顯，因此會導(dǎo)致鋁酸鈣水泥結(jié)合澆注料強度明顯下降。而CFBB的比較高燃燒溫度為900~1000C，故普通鋁酸鈣水泥結(jié)合的澆注料是不適宜做CFBB爐襯的1.純鋁酸鈣水泥結(jié)合的致密耐磨澆注料，是目前大多數(shù)CFBB的首選爐襯材料，但也存在一個較普遍的問題一爆裂。爆裂是由于氣孔率低，在烘干過程中，水分無法順利排除而聚集，產(chǎn)生較大的蒸汽壓力，當(dāng)壓力大于材料的結(jié)合力時，砌筑體表面產(chǎn)生爆裂和層狀剝落。CFBB所用的耐磨澆注料，就屬于密度大、氣孔率低的致密澆注料，在鍋爐點火升溫速度快時，爐襯表面會產(chǎn)生較大面積的開裂和剝落，輕者可使耐火層減薄，耐磨周期縮短；重者使被保護的金屬件裸露造成運行事故。

　　解決爆裂的方法：（1）加入一些“防爆劑”，在升溫過程中，形成少量毛細(xì)孔，既能使水氣排出，減小蒸汽壓力，防止爆裂；又不至于氣孔率提高，降低坯體密度。（2）在正式點火投運前采取烘干措施，使砌體中的游離水和結(jié)晶水全部緩慢而均勻地蒸發(fā)，從而確保砌體不至因蒸汽急劇膨脹而出現(xiàn)爆裂。按比例（重量的2%）在材料中加入一定數(shù)量的耐熱鋼纖維（長度19 5mm左右），在砌體內(nèi)部形成無數(shù)個網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，以增加砌體的整體強度。在石家莊熱電二廠擴建工程中，鍋爐爐膛、旋風(fēng)分離器進出口煙道及回料閥、冷渣器、床下點火風(fēng)道等部位的防火防磨均使用了純鋁酸鈣水泥結(jié)合的耐磨耐火澆注料，在砌體完工4周后采取了烘烤措施。

　　2.1.3水玻璃結(jié)合的不定型耐磨材料以水玻璃為結(jié)合劑配制的不定形耐火材料具有中、高溫強度損失少，熱穩(wěn)定性、耐磨性和耐酸、堿腐蝕性較好的特點，但比較高使用溫度一般不超過1200C，這恰好與CFBB的爐溫相符，所以比較適宜做CFBB爐襯。但是要注意耐火骨料、粉料需選用剛玉或特級高鋁料。

　　2.2定形耐磨耐火材料目前，CFBB用的定形耐磨耐火材料，主要有2種：一是氮化硅結(jié)合碳化硅磚，此材料使用效果較佳，但價格昂貴；二是磷酸鹽耐磨磚，此材料抗折強度高，耐磨性能好，造價比氮化硅結(jié)合碳化硅磚便宜，一直是CFBB的部分爐襯。在石家莊熱電二廠擴建工程中，煙道及旋風(fēng)分離器頂部吊掛磚即采用了碳化硅磚，旋風(fēng)分離器筒體、錐體及煙道底面和側(cè)面等部位均采用了磷酸鹽高鋁耐磨耐火磚。

　　3結(jié)束語3.1耐磨耐火材料除選用硬度大、耐磨性好的骨料外，還應(yīng)注意結(jié)合劑的選擇，提高材料的結(jié)合強度。

　　3.2材料的抗折性能，對其耐磨性的影響極大。可以說，抗折強度高，耐磨性好。

　　3.3采用高價耐火原料，未必能制造出性能優(yōu)良的耐磨耐火材料，反而會提高成本。關(guān)鍵在于配比合理，生產(chǎn)方法正確。

　　3.4恰當(dāng)施工方法、施工機具的使用，是發(fā)揮耐磨耐火材料性能的必備條件之一。