TEG熱發電機運行維護及

常見故障處理

二O一二年六月宜昌維搶修中心主要內容二、簡要介紹TEG發電機的發電原理

三、TEG發電機的操作和運行維護四、TEG常見故障檢查與檢修五、注意事項一、TEG發電機的組成部分及各部分的結構

本篇講述的整體思路：先了解TEG發電機各組成部分的結構、工作原理、用途及性能，進而了解基本的操作、維護和故障排除，從而達到“四懂三會”（即懂原理、構造、用途、性能，會操作、維護、排除故障）要求。講解思路減壓箱由以下部件組成：雙路雙入口減壓系統：入口法蘭、球閥、主管道壓力表、一級過濾器、一級減壓閥（一級壓力表）、一級安全釋放閥、流量開關、二級過濾器、二級減壓閥（二級壓力表）、二級安全閥、流量計及催化加熱器系統。（一）減壓箱的基本結構減壓箱內部結構（二）減壓箱（GPRS）零件作用及壓力設定1、一、二級過濾器：是用于過濾天然氣中的雜質，如水、灰塵等。其中，一級過濾器前的壓力表顯示的是主管道壓力；2、一級減壓閥：它將主管道壓力減至設定壓力（3.4MPa）；3、二級減壓閥：它將一級減壓后的壓力減至設定壓力（0.2MPa）；4、一級安全釋放閥：當一級減壓閥工作不正常時，超壓泄放，設定壓力是3.8MPa；5、二級安全釋放閥：當二級減壓閥工作不正常時，超壓泄放，它的設定壓力是0.7MPa；6、加熱器系統的H2S過濾器：過濾天然氣中的H2S，以保護加熱器。7、加熱器系統的低壓減壓閥：將二級減壓后的壓力繼續減低至加熱器所需壓力，1.7kPa；8、加熱器系統的溫控器該溫控器是用于控制減壓箱內的溫度。當探頭感測到的減壓箱溫度達到設定溫度值時，加熱器以最小功率運行（此時加熱器的供氣壓力約為0.5kPa），否則加熱器以最大功率運行（此時加熱器的供氣壓力約為1.7kPa）；以滿足冬季和夏季不同供熱負荷的需要。渦輪流量計的內部結構（三）CATA-DYNE加熱器工作原理催化加熱器系統包括：H2S過濾器、低壓減壓閥天然氣減壓閥、溫控器及催化加熱器。（四）TEG發電機系統川氣東送管道閥室內熱發電機（TEG）由加拿大環球熱電技術公司生產，額定功率550W，主要組成包括：1、燃燒器：有文丘里管、燃燒室、點火電極、點火系統、燃料供給系統。燃燒器由下列部件組成：燃燒器頂板組件，燃燒過程在此進行；廢氣罩組件，用來收集并排放廢氣。散熱管：注滿液體的密封傳熱器件，配有冷卻散熱片，它用于冷卻發電單元的冷接點。發電單元：發電機的密封部分，內含熱電材料。6720型限壓器是一種固態線性放大器分路調節器。限壓器電路通過一組電阻和晶體管感測出TEG的輸出電壓值。6720型限壓器跨接在發電機輸出上，與用戶負載并聯連接。它們可以用于多臺發電機系統，達到:（A）向TEG提供一個最優化的負載狀態；（B）向用戶負載提供一個恒定的可調電壓值。同時還具有對TEG發電機具有過載保護、反向電流保護、開路電路、TEG輸出電壓降至低于預設的最小值時會發出報警狀態等功能。規格：電壓范圍：24-30V功率范圍：0-729W6720型限壓器功能介紹熱管又名熱導管或超導管，導熱系數是普通金屬的100倍以上，熱管是抽真空后填充了特殊導熱介質的密閉空心管，從結構上分為蒸發段、絕熱段和冷凝段三個工作段。熱管的工作原理為：當一端受熱，蒸發段的液體汽化而流向冷凝段，在冷凝段迅速液化，熱量通過管壁和散熱翅片傳到管外，而氣體再次液化而流回蒸發段，如此循環往復從而達到散熱效果。熱管采用相變換熱，換熱效果好，熱阻相對小，使用壽命長。具有良好的均溫性。熱管簡介右圖說明了8550型發電機（TEG）是如何發電的。一個熱電偶是由一個P結和一個N結組成，P結和N結的電足由熱端電極相連。相鄰熱電偶用冷端電極在冷端進行電氣連接。TEG的每個熱電偶都十分類似于一個單體鉛酸蓄電池，因為它基本上是一個低電壓、高電流的電源。8550型的發電機系統上的每個熱電偶在21安培時一般就能產生87毫伏的電壓。在標準狀況下，325個熱電偶，每個產生87毫伏的電壓，它們以串聯方式連接，從而可產生28伏，21安，功率達到590瓦的電力。熱電偶的熱端，由燃燒爐產生的高溫（538℃）來維持。該爐使用氣體燃料。熱電偶的冷端由一組熱管來維持其較低的溫度（163℃）。這種熱管依靠自然對流將熱量傳遞到環境空氣中。熱電偶采用密封封裝，因為在運行溫度下，如暴露在空氣中，它將大受影響，因此，它們由絕熱材料包圍，將熱損耗降低到最低。8550型TEG的冷端由一組熱管冷卻。每個熱管都密封，并注入計量過的定量液體及其飽含蒸汽。該液體受熱會沸騰，而在其上部區域卻會在散熱片的作用下再次冷凝，在此過程中，熱以一種非常有效的方式傳遞到散熱片。在熱管開始工作時可能會發出破裂聲，這是正常的。點火后大約15分鐘檢查每個熱管的端部，觀察其是否變熱。如果一根或一根以上的熱管沒有變熱，則10分鐘后再檢查一次。如果所有散熱片的溫度基本相等，則熱管工作正常。定期檢查各壓力表顯示或設定壓力值是否正常；定期更換一、二級過濾器的濾芯：更換周期約為一年，但當天然氣較臟時（如，管道通氣初期）應適當縮短更換周期；定期更換H2S過濾器的濾芯：當天然氣中H2S的濃度為10ppm時，更換周期約為一年，當H2S的濃度增大或減小時，更換周期應隨濃度成反比變化（例如，當H2S的濃度為20ppm時，更換周期為半年；當H2S的濃度為5ppm時，更換周期為兩年）；減壓箱（GPRS）內含有高壓爆炸性氣體，所以應定期對減壓箱所有系統的管路聯接進行泄漏測試。在維護或修理時，在打開任何管路接頭之前，系統必須徹底泄壓。當開啟閥門向一個系統通壓時，閥門都應慢慢開啟以避免對氣路元件造成的壓力沖擊負荷，這可能造成元件的損壞。（二）減壓箱系統的維護TEG發電機啟動按下述步驟開展：1、確認GPRS減壓箱系統完好并處于啟動狀態；2、檢查并確認TEG各部件連接牢固可靠，無松動現象，供氣管線無天然氣泄漏；3、檢查并確認通向TEG燃燒器的氣路閥門處于開啟狀態；其點火系統燃料壓力為5～10psi（34-69kPa），從燃燒室的壓力表可以看到，一般為7個psi。4、將風門適當調小，保證空氣與天然氣的混合比例合適。5、用手一直按下按鈕打開自動切斷閥，點火時會出現一連串的噼啪聲。如果在5秒內不能點火，則釋放按鈕并進行檢查，確保燃料能到達燃燒器。6、慢慢地打開燃燒器運行閥（向上為開啟，向下為關閉）。7、將風門調到全開位置，注意燃燒器聲音的變化。（四）TEG發電機啟動8、如果火焰熄滅，則關閉燃燒器控制閥，重新點火，然后再開啟控制閥。切勿連續多次按下電磁閥，連續點火可能產生爆鳴聲。9、打開燃燒器運行閥5分鐘后，慢慢松開按鈕（此之前過程中始終用手按在按鈕上，為此維修隊專門制作了按鈕固定扳手）。此時內部的電磁體會使自動切斷閥保持開啟狀態。10、將萬用表打至DC電壓檔，從TB-1的端子6（+）和4（-）可測量TEG發出的電壓（大概28V左右）；將萬用表打至DC電壓檔，通過測量TB—1端子6（+）和7（—），得出該分路的電流（大概21mv，21A，因該分路的1毫伏電壓等于1安培電流）。

TEG發電機的啟動過程（五）TEG配電柜巡檢配電柜主要檢查內容：1、配電柜正面上方發電機發電電壓、電流的檢查：第一、第二臺發電裝置電壓、24V母線電壓、24V母線電流、電池電流；2、是否有報警信息。3、主要開關狀態。4、各負載指示燈狀態：RTU機柜、火氣系統、閥室照明、發電機加熱負載等。由配電柜可判斷TEG發電機的幾種運行狀態TEG正常運行，電池充、放電中。TEG穩定運行，電池浮充。TEG啟動中，未達到額定工況。TEG停機，或TEG發電機運行異常。通過電池巡檢裝置檢查蓄電池電壓、溫度及單只電池的電壓。電池巡檢裝置巡檢TEG發電機在運行過程中容易出現以下故障或者問題：1.TEG不能啟動（啟動后燃料氣體不通過）。2.TEG不能啟動（啟動后有燃氣通過但不燃燒）。3.燃燒器燃燒，但不能持續維持。4.輸出功率過低5.輸出電壓過低四、TEG發電機常見故障處理

現象原因診斷解決方法1.TEG不能啟動（啟動后燃料氣體不通過）1.1啟動（關閉）閥故障檢查該閥按下后是否能通氣更換新配件1.2噴嘴中無燃料氣檢查氣路是否有堵塞、閥門是否打開，并觀察壓力表顯示數值及啟動前后壓力顯示的變化1.2.1氣體壓力過低或減壓閥設置有誤重新設置減壓閥出口壓力1.2.2氣路閥門未開打開閥門1.2.3燃料過濾器過臟更換新濾芯1.2.4噴嘴堵塞清潔噴嘴或更換新配件2.TEG不能啟動（啟動后有燃氣通過但不燃燒）2.1燃料管中有空氣點火電極可以點火并有氣流聲，但不能點燃燃料氣打開過濾器排空閥排放燃氣2.2點火電極不點火從燃燒器中拔出點火電極，使點火端點距機箱壁約3mm（注意用鉗子夾住電極桿而不是直接用手拿，以防高壓電擊）。按下啟動閥按鈕，觀察是否有電弧2.2.1點火電極不到位調整電極位置2.2.2點火電極損壞更換新配件2.2.3壓力開關損壞或連線松動（接觸不良）清潔或更換新配件檢查連線是否牢固2.2.4點火模塊中電池沒電更換電池或接通24V電源2.2.5點火模塊損壞更換新點火模塊現象原因診斷解決方法3燃燒器燃燒但不能持續維持3.1連接不堅固燃燒室熱電偶與超溫繼電器及啟動（關閉）閥的連接有松動檢查燃燒室熱電偶與繼電器及啟動（關閉）閥的連接，如有松動應堅固之。3.2超溫關斷模塊故障檢測超溫模塊下部端子上最右側兩個端子的電壓（輸出電壓），應為名義12V（約13~14V）；如輸出電壓正常則說明超溫模塊正常；如該電壓不正常，則進行3.2.1~3.2.3的檢測3.2.1保險燒損檢查模塊內六個保險管如有損壞，更換新的保險管3.2.2熱開關損壞六個開關都應為常開狀態；如有常閉則為損壞更換損壞的開關3.2.3電路板損壞檢查模塊下部端子上的電壓,每相鄰兩個為一對；最左側兩個端子之間是輸入電壓，應為負載電壓（約24~27V）；其余每相鄰兩端子之間的電壓都應為名義12V（約13~15V）如輸入電壓正常，又排除了保險管和熱開關的故障，而輸出電壓又不正常，則更換新的電路板3.3燃燒室熱電偶故障檢查燃燒室熱電偶燃燒室熱電偶在TEG正常運行時，其尾端應有約20mV電壓，如過低則說明其損壞，應更換之。3.4啟動（關閉）閥故障檢查啟動（關閉）閥如果超溫繼電器尾端有約20mV電壓，而啟動（關閉）閥仍不能保持開啟，則說明其損壞，應更換。現象原因診斷解決方法4.輸出功率過低4.1燃料壓力調節不正確噴嘴運行壓力（TEG機箱內壓力表在運行時的顯示值）應為5~10psi（34~69kPa）在此范圍內適當調節燃氣壓力4.2發電單元燒損由專業人員進行發電單元測試確定是否需要更換4.3限壓器故障發電單元能產生足夠功率，但不能向外輸送足夠功率更換限壓器5.輸出電壓過低4.1電壓調節設置不當限壓器的VSR電壓設定值不正確調節VSR4.2限壓器故障TEG不帶負載時電壓、電流都正常，但一旦帶正常負載（不過載），輸出電壓就明顯下降更換限壓器案例一、限壓散熱單元損壞的判斷和處理2011年5月11日，碑坳RTU閥室內TEG電壓值自5月9日起，以0.2v/天的速度下降，至5月11日只有24.7v左右。維修隊于5月12日14時趕到該閥室對正在運行的2#TEG發電機的運行情況進行檢查，通過實地測量發電機輸出電壓值只有24.8V，傳至TEG配電柜的電壓（顯示屏顯示電壓和實地測試值均）為24.7v，TEG配電柜電池巡檢裝置顯示電池組電壓為24.6v，母線電流為零。故障檢查步驟：1、測試燃燒箱內端子排上第6、7路端子間的電壓為25.1mv，（正常值在20mv左右），證明發電單元工作正常，未損壞；2、用手觸摸發電機頂部熱管末端，感受熱管溫度，溫感無差異，均屬于正常溫度范圍，即熱管均正常工作；3、拆卸開發電機后部的限壓散熱模塊，發現該模塊內右側的帶翅片的限壓器上的三個電子元件有燒毀痕跡，且右側的帶翅片限壓器的溫度明顯高于左側帶翅片限壓器（左側翅片手可直接觸碰，右側翅片有灼熱感）。4、模塊上最右側的三個圓柱散熱器（圓柱帶翅片原件）無異常，但溫度比較高，證明大量的電能轉化為熱量消耗在此三個圓柱散熱器上了。7月15日，經更換限壓散熱控制單元后，2#TEG熱發電機恢復正常工作，至今運行正常。

2011年6月20日，維修隊人員對高店子RTU閥室內TEG熱發電機更換濾芯之后進行例行啟動時，發現1#TEG熱發電機反復啟動均不能正常點火。此次檢修時，對1#TEG發電機機箱內的6路保險管和點火模塊內組件進行了細致檢查，電磁開關能聽到氣流通過，6路保險沒有燒毀，點火模塊內電池電壓為2.2V（正常值2V以上）。案例二、高店子RTU閥室TEG不能正常啟動情況處理從燃燒器中拔出點火電極，使點火端點距機箱壁約3mm（注意用鉗子夾住電極桿而不是直接用手拿，以防高壓電擊）。按下啟動閥按鈕，觀察是否有電弧，發現無電弧。最終發現燃燒箱內啟動電磁閥前的壓力開關內孔堵塞，氣流通過時不能正常閉合，導致點火鎢極無電火花不能點火。經對壓力開關卸下對氣孔進行清理回裝后，故障消除，TEG發電機能正常啟動，平穩運行。案例三、TEG發電機燒保險2011年3月23日，春檢過程中，巡檢人員發現碑坳RTU閥室內備用2#TEG發電機點火困難，且經反復幾次點火成功后啟動電磁閥的閥心不能吸合，TEG不能正常持續運行。現場維修時，針對不能正常點火的問題，經現場對點火電極進行擦拭（燃燒器內潮濕，造成點火鎢極生銹），對點火距離進行調整，實現了一次性順利點火。電磁閥不能吸合問題：對機箱內超溫關閉模塊內的保險管進行檢查，發現該模塊內（自左至右）第三路保險管熔斷，更換新的保險后，再次啟動，TEG實現正常運行，各項輸出參數正常。經過對管理處范圍內10臺TEG發電機在2011年內故障情況進行統計如下：1、TEG不能正常啟動，2起；2、TEG減壓箱內渦輪流量計渦輪不動作無瞬時流量1起，渦輪流量無顯示1起；3、TEG電火花點火模塊燒毀1起；4、TEG減壓箱內紅外加熱器不能正常啟動2起；5、TEG發電機限壓器故障，引起TEG電壓高于或者低于正常值，最終更換限壓器3起；榔坪、碑坳、白巖各一起，高店子2臺TEG不常用；沙子坡閥室2#TEG懷疑限壓器故障，目前停用。可見，管理處范圍內TEG發電機限壓器損壞的概率很高，達到30%。這個是否與操作使用不當有關？單臺限壓器采購價格2萬RMB。建議：

1、TEG發電機每三個月進行一次切換，使單臺發電機不長期運行；

2、對TEG發電機的發電功率進行一次嚴格測試，同時調小TEG發電機燃燒室的風門。使發電機不長期高功率運行，給限壓模塊造成較大的負荷壓力。

3、應時常將較長時間運行的TEG的限壓器兩個翅片的溫度進行測量對比。小結1.所有氣路（包括TEG、減壓系統及其中間連接氣路部分）都必須嚴格進行泄漏測試，不得在有任何泄漏的情況下工作。2.在TEG最初運行前