Sistem hidrogen

kata kunci: Elemen pertukaran panas

Kategori:

Sistem Pendingin Air/Minyak/Hidrogen

Produk terkait

Konsultasi produk

Deskripsi produk

Sistem hidrogen pada turbin uap berpendingin air-hidrogen tipe QFSN-2 dan THDF

1. Pendahuluan

1.1. Tujuan

Fungsi utama sistem hidrogen adalah: mengisi atau mengeluarkan hidrogen ke dalam generator; secara otomatis menjaga tekanan hidrogen dalam generator selama operasi; mengeringkan hidrogen untuk menurunkan kadar kelembapan guna memastikan operasi normal generator; memantau tekanan, kemurnian, dan kelembapan hidrogen dalam generator; serta memantau kebocoran oli atau kebocoran lainnya pada generator.

1.2. Komposisi sistem

Komposisi sistem hidrogen yang khas pada generator tipe QFSN-2 dan THDF ditunjukkan pada Gambar 19-1.

1.3 Deskripsi peralatan sistem hidrogen

1.3.1. Perangkat pengendali hidrogen. Perangkat pengendali hidrogen merupakan perangkat terpusat, sebagaimana ditunjukkan pada Gambar 19-2, yang terutama terdiri atas katup pengganti gas, katup pengatur tekanan, instrumen pemantau tekanan, meter aliran hidrogen, dan sebagainya.

1.3.1.1. Penggantian gas pada generator. Penggantian gas pada generator dilakukan melalui katup pengganti gas, yang mencakup fungsi-fungsi seperti penggantian udara dengan karbon dioksida, penggantian hidrogen dengan karbon dioksida, penggantian karbon dioksida dengan hidrogen, penggantian udara dengan karbon dioksida, serta fungsi-fungsi lainnya. Katup pengaman dipasang pada saluran masuk hidrogen (yaitu pada outlet manifold hidrogen) dari perangkat untuk mencegah terjadinya tekanan berlebih pada hidrogen yang masuk. Perangkat ini dilengkapi dengan pipa sambung yang dapat digerakkan untuk mencegah terbentuknya campuran hidrogen dan udara yang dapat menimbulkan gas eksplosif. Panel perangkat dilengkapi dengan tanda grafis yang menunjukkan status pembukaan dan penutupan katup pengganti pada setiap tahap proses penggantian gas. Perangkat ini juga dilengkapi dengan filter hidrogen dan filter udara berpresisi tinggi.

1.3.1.2. Menjaga tekanan hidrogen dalam generator secara otomatis. Perangkat ini dilengkapi dengan katup pengatur tekanan hidrogen atau katup penurun tekanan. Saat pengisian hidrogen, tekanan hidrogen pada saluran masuk perangkat dikendalikan pada tekanan yang diperlukan oleh generator melalui katup pengatur tekanan. Ketika generator beroperasi secara normal, tekanan hidrogen dalam mesin dipertahankan secara otomatis. Katup pengaman terpasang di dalam katup pengatur untuk mencegah tekanan dalam mesin menjadi terlalu tinggi.

1.3.1.3. Pemantauan tekanan. Perangkat ini dilengkapi dengan pemancar tekanan dan pengukur tekanan untuk memantau tekanan sumber hidrogen serta tekanan internal generator. Tekanan sumber hidrogen merujuk pada tekanan pada manifold hidrogen atau stasiun hidrogen yang menyuplai perangkat kontrol hidrogen.

1.3.1.4. Meter aliran hidrogen (opsional). Meter aliran hidrogen adalah meter aliran massa berbasis konduktivitas termal, yang digunakan untuk memantau konsumsi hidrogen selama operasi generator. Apabila hidrogen dalam tabung digunakan sebagai sumber hidrogen pada sistem hidrogen generator, konsumsi hidrogen dapat dihitung berdasarkan jumlah tabung, sehingga penggunaan meter aliran hidrogen tidak diperlukan; namun, apabila pembangkit listrik dilengkapi dengan stasiun produksi hidrogen dan stasiun tersebut menjadi sumber utama hidrogen, serta apabila kebocoran hidrogen pada generator melebihi batas standar, pasokan hidrogen dari stasiun produksi dapat segera diputus untuk mencegah terjadinya kecelakaan akibat kebocoran hidrogen yang berlebihan,

1.3.2. Busbar hidrogen. Manifold hidrogen mencakup katup penutup tekanan tinggi, katup pengurang tekanan sekunder, dan pengukur tekanan, serta selang penghubung dengan tabung hidrogen. Pada umumnya terdapat lima kelompok tabung dan sepuluh kelompok tabung. Ketika pembangkit listrik dilengkapi dengan stasiun produksi hidrogen, busbar hidrogen untuk lima kelompok tabung dapat digunakan sebagai cadangan darurat,

1.3.3. Bus karbon dioksida. Manifold hidrogen dilengkapi dengan katup penutup tekanan tinggi, katup pengaman, dan pengukur tekanan, serta selang penghubung dengan tabung karbon dioksida. Pada umumnya terdapat lima kelompok tabung dan sepuluh kelompok tabung. Apabila pembangkit listrik menerapkan sistem tabung gas karbon dioksida terpusat, bus karbon dioksida dengan lima kelompok tabung dapat digunakan untuk keperluan darurat.

1.3.4. Analisis kemurnian gas. Terdapat hanya dua jenis analisis kemurnian gas: jenis konduktivitas termal dan jenis densitas. Rasio komposisi dari kedua jenis campuran gas tersebut telah diketahui. Saat ini, meter kemurnian gas berbasis konduktivitas termal banyak digunakan di Tiongkok. Meter kemurnian gas jenis konduktivitas termal menganalisis komposisi yang diketahui dari dua jenis gas campuran berdasarkan prinsip perbedaan konduktivitas termal pada proporsi yang berbeda dari gas-gas campuran tersebut. Alat ini dapat mengukur rasio komposisi udara karbon dioksida, hidrogen karbon dioksida, dan udara hidrogen, serta digunakan untuk menganalisis kemurnian gas selama proses penggantian gas dan operasi generator.

1.3.5. Meter titik embun hidrogen. Titik embun yang berbeda pada suatu gas menunjukkan konstanta dielektrik yang berbeda pula. Analis titik embun hidrogen menggunakan sensor-nya untuk menganalisis kandungan air dalam gas berdasarkan perubahan kapasitansi yang disebabkan oleh perbedaan konstanta dielektrik tersebut. Instrumen titik embun umumnya dilengkapi dengan pemisah kabut minyak dan flowmeter. Sensor dapat dibagi menjadi dua jenis, yaitu sensor film polimer dan sensor film alumina. Sensor film alumina mampu mengukur titik embun yang rendah (−70 ℃).

1.3.6. Pengering hidrogen. Terdapat pengering hidrogen tipe kondensasi dan pengering hidrogen tipe adsorpsi.

1.3.6.1. Pengering hidrogen kondensasi. Pengering hidrogen kondensasi menggunakan refrigeran untuk menurunkan suhu hidrogen yang berasal dari generator hingga berada di bawah titik embun, sehingga kelembapan dalam hidrogen jenuh dan mengendap, kemudian terkondensasi pada permukaan evaporator dalam bentuk es beku. Hidrogen yang telah melewati proses analisis air kemudian dikembalikan ke generator. Apabila lapisan es beku pada permukaan evaporator mencapai tingkat tertentu, mesin harus dihentikan untuk melakukan defrosting. Untuk meningkatkan efek pengeringan, dua unit pengering berpendingin dapat dioperasikan secara paralel, dengan satu unit digunakan untuk pengeringan dan satu unit untuk defrosting, atau satu unit digunakan secara aktif dan satu unit lainnya disiapkan sebagai cadangan.

1.3.6.2. Pengering adsorpsi. Pengering adsorpsi merupakan tipe regenerasi hidrogen panas dengan dua drum. Pengering ini dilengkapi dengan kipas sentrifugal. Hidrogen dari generator dipompakan oleh kipas hingga bertekanan, kemudian dikeringkan melalui tabung adsorpsi. Hidrogen yang telah dikeringkan kemudian dikembalikan ke generator. Pada drum regenerasi dipasang pemanas listrik untuk memanaskan hidrogen secara sirkuler. Hidrogen panas tersebut akan mengeluarkan air yang terdapat dalam adsorben. Setelah mengalami kondensasi, air yang terkandung dalam hidrogen akan dianalisis dan ditampung dalam drum penampungan air, yang kemudian dibuang dari sistem baik secara otomatis maupun manual. Perpindahan antara tabung adsorpsi dan tabung regenerasi dilakukan secara otomatis pada waktu yang telah ditetapkan.

1.3.7. Perangkat pemantauan overheating isolasi generator (opsional). Perangkat pemantauan overheating isolasi generator digunakan untuk memantau apakah bahan isolasi di dalam generator mengalami overheating, sehingga tindakan yang diperlukan dapat segera diambil pada tahap awal guna mencegah terjadinya kecelakaan besar. Ketika generator beroperasi secara normal, gas bersih yang mengalir melalui perangkat ini akan menimbulkan arus mikro tertentu, yang kemudian ditampilkan pada perangkat setelah diproses. Apabila isolasi di dalam generator mengalami overheating, bahan isolasi tersebut akan melepaskan partikel-partikel yang terlalu panas akibat overheating. Partikel-partikel ini akan menyebabkan arus pada perangkat pemantauan menurun ketika masuk ke dalam perangkat bersama dengan hidrogen. Bila arus tersebut menurun hingga mencapai tingkat tertentu, perangkat akan mengirimkan sinyal alarm setelah melakukan self-check untuk memastikan bahwa perangkat itu sendiri berfungsi dengan baik, yang menandakan bahwa bagian-bagian isolasi dalam generator sedang mengalami overheating.

1.3.8. CO ₂ pemanas. Karena dalam kebanyakan kasus karbon dioksida disimpan dalam silinder dalam bentuk cair, ketika karbon dioksida dilepaskan dari silinder, karbon dioksida cair akan berubah menjadi karbon dioksida gas, yang memerlukan penyerapan sejumlah besar panas, sehingga suhu gas tersebut berada di bawah titik beku. Ketika gas karbon dioksida yang superdingin memasuki generator, hal ini dapat menyebabkan kondensasi di dalam generator, yang berdampak buruk pada bahan isolasi maupun komponen dengan tegangan tinggi. Pemanas karbon dioksida menggunakan pemanas listrik atau suhu udara sekitar untuk menaikkan suhu karbon dioksida.

1.3.9. Detektor kebocoran generator. Detektor kebocoran generator digunakan untuk mendeteksi cairan yang terkumpul di bagian bawah generator akibat kebocoran pada kumparan stator berpendingin air atau pada pendingin hidrogen, serta untuk mendeteksi kebocoran minyak segel atau minyak bantalan yang masuk ke dalam generator. Sesuai dengan desain, setiap generator dilengkapi dengan 2–5 buah detektor kebocoran, yang tersebar di seluruh bagian generator. Ketika cairan memasuki detektor kebocoran, bola apung akan terdorong ke atas dan sakelar pemicu akan mengirimkan sinyal. Detektor ini dilengkapi dengan jendela pengintai untuk memantau kebocoran, serta dilengkapi katup pembuangan di bagian bawah perangkat untuk mengeluarkan cairan yang terkumpul; cairan tersebut kemudian diidentifikasi sebagai minyak, air, atau campuran minyak–air guna menentukan penyebab gangguan.

1.3.10. Lihat tabel 19-1 untuk parameter teknis utama dari masing-masing peralatan dalam sistem hidrogen.

Tabel 19-1 parameter teknis utama

No.	Nama	Parameter
1	Perangkat kontrol hidrogen
1.1	Tekanan desain (MPa)	1.6
1.2	Tekanan uji (MPa)	2.4
1.3	Tekanan hidrogen masukan (MPa)	0.6 ～ 1.2
1.4	Tekanan hidrogen keluaran (MPa)	0,3–0,6 (dapat disesuaikan)
1.5	Antarmuka hidrogen	DN15
1.6	CO ₂ antarmuka	DN40
1.7	Pemancar tekanan internal (kPa/mA)	0 ～ 700/4 ～ 20
1.8	Pemancar tekanan sumber hidrogen (kPa/mA)	0 ～ 1,6/4 ～ 20
1.9	Dimensi keseluruhan (P×L×T, mm×mm×mm)	1300×850×2100
1.1	Berat (kg)	600
2	H ₂ pertemuan
2.1	Model	QQ10S150/15-1 (10 botol/kelompok)
2.2	Tekanan tinggi masuk / tekanan rendah output kontrol (MPa)	15/0,6 ～ 1.0
3	Kepaduan karbon dioksida
3.1	Model	CO210S150/T (10 botol/kelompok)
3.2	Tekanan masuk (MPa)	3 ～ 8
3.3	Tekanan keluaran (kPa)	＜ 700
4	Penganalisis kemurnian gas
4.1	Rentang pengukuran	CO ₂ di udara 0 ～ 100%
		CO ₂ di udara 0 ～ 100%
		H ₂ di udara 80% ～ 100%
4.2	Pengaturan alarm rendah	H2 dalam udara 90%–92% (bervariasi)
4.3	Output analog (mA)	4 ～ 20
4.4	Alihkan alarm	DPDT (opsional)
4.5	Daya (V)	220 (AC) atau (DC)
5	Meter titik embun gas
5.1	Rentang pengukuran (℃)	-40 ～ 20
5.2	Output (mA)	4 ～ 20
5.3	Daya (V)	220 (AC) atau (DC)
6	Meter aliran massa hidrogen (opsional)
6.1	Rentang pengukuran (℃)	0.09 ～ 9
6.2	Output (mA)	4 ～ 20
6.3	Daya (V)	220 (AC) atau (DC)
7	CO ₂ pemanas
7.1	Aliran (m3/A)	100
7.2	Tekanan masukan (kPA)	≤ 700
7.3	Kekuatan	380V (AC)/5KW
8	Pengering hidrogen
8.1	Pengering hidrogen berpendingin
8.1.1	Aliran (m3/A)	100
8.1.2	Suhu pengeringan (℃)	-20
8.1.3	Jenis pendinginan	Pendinginan kipas atau pendinginan air
8.1.4	Kekuatan	380V (AC)/3kW
8.1.5	Jenis kontrol	PLC
8.2	Pengering hidrogen adsorpsi
8.2.1	Aliran (m3/A)	50
8.2.2	Suhu pengeringan (℃)	-40
8.2.3	Jenis pendinginan	Pendinginan air
8.2.4	Daya (V/KW)	380 (AC), 2,5
8.2.5	Jenis kontrol	PLC
9	Detektor kebocoran
9.1	Jenis	Jenis bola mengambang
9.2	Sensitivitas	1L (minyak atau air)
9.3	Output (A)	5 (DPDT)