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海上风电用硫化氢气体监测及排除系统

发布时间:2022-12-22      点击次数:214

海上风电用硫化氢气体监测及排除系统(塔基导流系统)

目前海上风电机组基础主要采用单桩基础、复合筒基础等形式。对于海上单桩基础来说,其贯入海床后,原有位置的海水及海底淤泥会继续留置在基础内部,这些淤泥及水中富含的有机物质长期存在于单桩内部密闭空间,在微生物的分解作用下,逐渐腐蚀产生富含以硫化氢气体为主的混合气体。单桩基础与塔筒内部虽有基础平台分隔,但基础平台并不是密封的形式,因此单桩基础内的硫化氢气体会逐渐溢散至塔筒内部空间。

硫化氢气体能够直接妨碍肌体对氧的摄取和运输,从而造成细胞内呼吸酶失去活力,造成细胞缺氧窒息死亡。当空气中的硫化氢气体浓度为 10~15ppm时即可使人出现中毒症状,GBZ 2.1—2019《工作场所有害因素职业接触限值 :第1部分化学有害因素》中规定硫化氢气体浓为 10mg/m3,即 6.6ppm以下,而部分风电机组中硫化氢浓度如未能及时处理则可达到 500ppm甚至更高,严重危害运维人员的生命安全。此外,硫化氢气体对于功率半导体而言,是具有较大威胁的腐蚀性污染物。其中以变流器所受影响最为严重,IGBT模块在风电机组运行期间通常会引起温度上升,在所施加电压的作用下,硫化氢气体会与暴露在空气中的铜器件发生反应生成硫化铜(CuS)晶体。

硫化铜晶体会使 IGBT开关受损导致模块失效,在最坏的情况下甚至会引发短路。此外,也会造成机组内继电器和接触器等元器件发生点蚀,导致接触不良,严重影响机组的安全稳定运行。  

    海上风电用硫化氢气体监测及排除系统在监测硫化氢气体浓度的同时,外接排风装置,将排风机控制回路通过继电器接入主控系统中,由主控系统检测硫化氢气体浓度并控制排风机的启停,减少了排风机在硫化氢气体浓度降低后的频繁运转,延长排风机的使用寿命,同时减少不必要的电量消耗。通过安装排气管道及进气管道将基础底部的硫化氢气体抽出并引入新鲜空气,最终使硫化氢浓度达到治理要求。

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图1 气体监测传感器

可检测气体:

H2S 、CH4(可燃气体)、CS2 、SF6

 

出厂设置:

检测气体

阈值范围

上限

下限

甲烷(CH4):

0~ 100%LEL

25%LEL

20%LEL

硫化氢(H2S)

0~ 100ppm

20ppm

15ppm

二硫化碳(CS2)

0~ 100ppm

20ppm

15ppm

六氟化硫(SF6)

0~ 1000ppm

200ppm

150ppm

注:以上为出厂设置,可根据国标要求及使用场景据实调整。

 

技术参数:

技术参数

指标

响应时间

<30秒

最大零点漂移
(20 ~40°C )

0.5ppm@100ppm

重现性

1%输出信号

输出线性度

直线性,回归系数R2=0.999

工作温度

-20 ~50°C

工作湿度

15% to 90%RH(无冷凝)

工作压力

标准大气压士20%

压力系数

<0.02%信号/mBar

长期漂移

<5%信号损失/年

预期寿命

2年(新鲜空气中)

质保期限

1年(从发货日起)

工作电压.

9^ 24VDC,可定制

工作电流

50mA@12VDC (RS485款)

接口信号

RS485、LoRa、 LoRaWan、 WiFi、 4G、Ctrl

通讯协议

ModBus RTU/TCP/ASCII、 UDP、Http get\post、 MQTT、 Json 等;

 

控制模式:

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2 控制模式

手动、自动、定时、远程四种模式,其中本地、定时、远程三种模式可并行使用。

手动模式:用于现场手动控制旋涡气泵启停;

本地模式:传感器报警,输出控制信号控制旋涡气泵启停;

定时模式:基于定时器控制旋涡气泵启停(如 4h 启动+4h 停止);

远程模式:上位机远程控制旋涡气泵启停。

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3 接线定义

接线定义

功能定义

1

9~ 24VDC

2

GND

3

RS485-A

4

RS485-B

5

COM1:第一路继电器无源常开触点

6

N01:第一路继电器无源常开触点

7

COM2:第一路继电器无源常开触点

8

NO2:第一路继电器无源常开触点

 

现场安装:

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4 现场安装

总结:

相对于传统的单一采用抽水、加化学药剂等方案,硫化氢气体监测及排除系统(塔基导流系统)不仅可以从根本上治理硫化氢问题,提高机组安全运行稳定性,同时增加了主控控制功能及远程监视功能,可以为运维人员提供安全保障大大减少了后期运维成本。

未来对于新建风电项目,可以考虑设计时在基础底部增加排风管道,利用自然空气流通将基础内部硫化氢气体排出,减少设备投入,达到降本增效的目的