设备与材料。

　　一种变压器油净化的自动变功率加热方式张贤明李川2（1.重庆工商大学科技开发总公司，重庆市，4033；2重庆大学，重庆市，400033）的定功率加热方式对油质损伤大，对油净化设备的寿命影响较大。自动变功率加热系统根据油温上升或下降的趋势，利用PID算法预测油温的加热惯性，随机自动调整加热电源控制信号端的导通时间，从而实现无级变功率对变压器油进行加热，精确及平滑控温，使油品无损伤。

　　1变压器油净化加热系统变压器油是电力行业的常用油，在电气设备中起绝缘、冷却散热和熄灭电弧的作用，油的质量影响变压器的安全、经济运行。变压器油由各种烃类组成，运行中受温度、空气、电场等的影响会逐渐劣化，如遇高温、过热等，会加速油的老化；即使是新油，在运输、保存过程中，不可避免地被污染，油中混入杂质和水分，因此，在注入变压器以前，必须对油进行净化处理。为了对变压器油进行深度脱水、脱气，在油净化过程中通常要求对油液进行加热、升温，以达到或提高油净化的效果，但是过高的油加热温度会使变压器油产生裂变、老化。对变压器油净化的合理温度进行了研究，推荐变压器油加热温度在50~70C为宜。

　　为了快速达到变压器油净化的合适温度，通常采用大功率电加热器对油液加热，温度控制采用电源的全通、全断切换方式，这种急剧的加热方式对油质的老化、冲击、损伤极大，极易碳化；对油质的恒温不利，波动大，不能满足很多高要求的场合；另一方面，通、断形成的浪涌对电网冲击很大，电能损失极大，易引起火灾；加热器频繁启、停，使交流接触器触点及整机寿命大大降低，影响控制精度。为了解决这些问题，我们使用晶闸管作为加热器的控制器件，采用PID算法对加热趋势进行预测，随机自动调整加热电源控制信号端的导通时间，从而实现无级变功率对变压器油进行选择加热。这样，可减少油液温度过限，提高加热效率，避免了加热器的相对冷态和高温过热。系统采用无触点软接通方式设计，使控温精度、可靠性及寿命大大提高。

　　2自动变功率的PID控制算法要实现对温度的稳定控制，必须采用易用、合理、经济的控制方式。PID调节方式应用广泛，技术成熟，易于使用；PID调节设备成本低，是一种合理的选择，如。PID调节根据设定的比较佳温度，与变压器油的当前温度比较，经过PID运算得到输出值，使加热功率增加或降低，以满足快速、准确地在设定温度附近加热，获得稳定运行的反馈控制系统。PID调节的输入、输出关系如（1）式所示：收穑日期：003（PID的输入为设定温度与实际温度之差；Kp比例带；Ki积分时间；Kd微分时间。

　　式（1）中，只要合理选择Kp、Ki、Kd的值，可实现快速、稳定地加热。在变压器油净化过程中，一般需对大量的变压器油加热，因此具有缓慢升温、较大超调、缓慢降温的特性。在实际运用中可采用具有自整定功能的PID调节器，通过一次整定自动选择合适的Kp、Ki、Kd参数。对于变压器油净化的场合，通用的PID控制算法成本低，能满足使用的要求。

　　3晶闸管在变功率加热系统中的作用晶闸管是广泛使用的一种新型无触点开关及整流器件，工作可靠，无噪声，无电磁干扰，可以方便地实现微小的控制信号直接驱动大电流负载。晶闸管控制变压器油净化加热的原理如。PID输出控制信号经过输入电路转换，经光电隔离分隔强、弱电，由输出控制端控制双向晶闸管的导通，从而改变输出加热器的功率。输出端RC吸收回路的作用是吸收浪涌电压和提高电压上升率的能力。

　　PID调节输出控制晶闸管的方式一般有2种：一是移相触发的控制方式，即经过运算的PID输出端输出与电网电压同步、双倍电网频率、0~ 180内移相、不同宽度的脉冲，以驱动晶闸管控制负载的通、断；另一是过零触发的控制方式，在这种方式下，波形过零时切换导通或关断负载，如。移相触发时控制脉冲的频率是电网频率的2倍，因此控制精度高。但是由于输出负载的波形是正弦波形的一部分，因此可能出现电压突变，在大功率的电加热情况下可能对电网电压产生冲击，甚至产生高频干扰。

　　过零触发的控制方式尽管控制精度较移相触发略低，但是晶闸管的开、关切换在电网电压的过零区域（约15V）完成，虽然过零型控制方式可能造成比较大半个正弦周期的延时，但却减少了对负载的冲击和产生的射频干扰。由于变压器油净化加热器功率通常较大，首先应考虑对电网的冲击，因此过零触发是变压器油净化加热的理想控制方式。

　　开始进行变压器油净化的时候，加热器从相对冷态转换到相对热态，晶闸管导通，此时有将近10倍的浪涌电流，并在双向晶闸管的两端产生较大的电压上升率dv/dt，如果该值超过双向晶闸管的换向电压上升率，将会引起延时关断，甚至关断失败。

　　而单向晶闸管为单极性工作状态，只受静态电压上升率的影响，而静态电压上升率远大于换向电压上升率，因此不易引起延时关断。变压器油净化加热用的晶闸管采用2只单向晶闸管反并联构成，使抗电流、电压冲击特性大大提高。

　　4使用自动变功率加热系统的效果在变压器油净化过程中，待净化的变压器油从常温开始加热，在此阶段采用PID控制算法，会使加热器工作在部分功率输入情况下而部分功率加热将增加升温时间。实际应用中，以设定温度下浮10 C作为PID控制的启动点，如。自动变功率加热系统从常温开始全功率加热到设定温度以下10C，然后采用PID控制算法自动变功率加热，以平稳、精确的加温曲线快速到达设定温度。变压器油净化采用自动变功率加热系统，克服了油液加热的大幅超（下转第45页）化物转化为高密度的水化物或无水化物，摩尔体积缩小，空隙增大，而在中温阶段（800~1100C）烧结作用尚不明显，因此会导致铝酸钙水泥结合浇注料强度明显下降。而CFBB的比较高燃烧温度为900~1000C，故普通铝酸钙水泥结合的浇注料是不适宜做CFBB炉衬的1.纯铝酸钙水泥结合的致密耐磨浇注料，是目前大多数CFBB的首选炉衬材料，但也存在一个较普遍的问题一爆裂。爆裂是由于气孔率低，在烘干过程中，水分无法顺利排除而聚集，产生较大的蒸汽压力，当压力大于材料的结合力时，砌筑体表面产生爆裂和层状剥落。CFBB所用的耐磨浇注料，就属于密度大、气孔率低的致密浇注料，在锅炉点火升温速度快时，炉衬表面会产生较大面积的开裂和剥落，轻者可使耐火层减薄，耐磨周期缩短；重者使被保护的金属件裸露造成运行事故。

　　解决爆裂的方法：（1）加入一些“防爆剂”，在升温过程中，形成少量毛细孔，既能使水气排出，减小蒸汽压力，防止爆裂；又不至于气孔率提高，降低坯体密度。（2）在正式点火投运前采取烘干措施，使砌体中的游离水和结晶水全部缓慢而均匀地蒸发，从而确保砌体不至因蒸汽急剧膨胀而出现爆裂。按比例（重量的2%）在材料中加入一定数量的耐热钢纤维（长度19 5mm左右），在砌体内部形成无数个网状结构，以增加砌体的整体强度。在石家庄热电二厂扩建工程中，锅炉炉膛、旋风分离器进出口烟道及回料阀、冷渣器、床下点火风道等部位的防火防磨均使用了纯铝酸钙水泥结合的耐磨耐火浇注料，在砌体完工4周后采取了烘烤措施。

　　2.1.3水玻璃结合的不定型耐磨材料以水玻璃为结合剂配制的不定形耐火材料具有中、高温强度损失少，热稳定性、耐磨性和耐酸、碱腐蚀性较好的特点，但比较高使用温度一般不超过1200C，这恰好与CFBB的炉温相符，所以比较适宜做CFBB炉衬。但是要注意耐火骨料、粉料需选用刚玉或特级高铝料。

　　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种：一是氮化硅结合碳化硅砖，此材料使用效果较佳，但价格昂贵；二是磷酸盐耐磨砖，此材料抗折强度高，耐磨性能好，造价比氮化硅结合碳化硅砖便宜，一直是CFBB的部分炉衬。在石家庄热电二厂扩建工程中，烟道及旋风分离器顶部吊挂砖即采用了碳化硅砖，旋风分离器筒体、锥体及烟道底面和侧面等部位均采用了磷酸盐高铝耐磨耐火砖。

　　3结束语3.1耐磨耐火材料除选用硬度大、耐磨性好的骨料外，还应注意结合剂的选择，提高材料的结合强度。

　　3.2材料的抗折性能，对其耐磨性的影响极大。可以说，抗折强度高，耐磨性好。

　　3.3采用高价耐火原料，未必能制造出性能优良的耐磨耐火材料，反而会提高成本。关键在于配比合理，生产方法正确。

　　3.4恰当施工方法、施工机具的使用，是发挥耐磨耐火材料性能的必备条件之一。