郭立澤 孫利娟

【摘 要】本文介紹了影響發(fā)電機(jī)氫氣純度的因素，分析了氫冷發(fā)電機(jī)氫氣純度降低的原因，對(duì)氫氣純度降低對(duì)發(fā)電機(jī)的危害進(jìn)行了分析。

【關(guān)鍵詞】氫氣;純度;密封油

我廠汽輪發(fā)電機(jī)均為上海電機(jī)廠生產(chǎn)的QFSN-330-2型發(fā)電機(jī)，此類發(fā)電機(jī)采用水氫氫冷卻方式，即定子繞組為水冷卻，定子鐵芯為氫氣冷卻，轉(zhuǎn)子繞組為氫氣內(nèi)部冷卻。發(fā)電機(jī)總裝氣體容量68.8立方米，內(nèi)部氫氣正常運(yùn)行壓力0.28--0.32MPa。機(jī)組配備了發(fā)電機(jī)氫、油、水系統(tǒng)。氫系統(tǒng)用于冷卻發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組及定子鐵芯，定子冷卻水系統(tǒng)用于冷卻發(fā)電機(jī)定子繞組，密封油系統(tǒng)是為了防止外界空氣進(jìn)入發(fā)電機(jī)內(nèi)部及阻止發(fā)電機(jī)內(nèi)氫氣逸出，這樣可以保證發(fā)電機(jī)內(nèi)氫氣具有一定的純度和壓力。密封油系統(tǒng)采用雙流環(huán)流式油密封，將供油系統(tǒng)分為空氣側(cè)和氫氣側(cè)兩路分開的密封油系統(tǒng)，使氫側(cè)油與空側(cè)油的串流降至最低限度。在軸承回油及空側(cè)密封油和公用的回油管道上，設(shè)有U型氣封管，以防止氫氣混入汽輪機(jī)潤(rùn)滑油中。

氫氣作為一種極易爆炸的危險(xiǎn)品，如果氫氣中含氧量大于3%，遇火立即爆炸，而發(fā)電機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中可能出現(xiàn)定、轉(zhuǎn)子放電現(xiàn)象，就是說(shuō)，發(fā)電機(jī)內(nèi)內(nèi)氫氣純度的降低將存在氫爆的可能;發(fā)電機(jī)氫氣純度降低，可能造成發(fā)電機(jī)繞組絕緣下降，嚴(yán)重威脅發(fā)電機(jī)的安全，同時(shí)，還是造成發(fā)電機(jī)護(hù)環(huán)存在著氫致裂紋的主要原因;同時(shí)發(fā)電機(jī)氫氣純度降低將影響冷卻效果，直接與發(fā)電機(jī)效率有關(guān)，氫氣純度每下降1%，通風(fēng)損耗及轉(zhuǎn)子摩擦損耗將增加11%，正常運(yùn)行時(shí)廠家要求氫氣純度在95%--98%之間，我廠規(guī)定氫氣純度>96%。所以運(yùn)行中必須嚴(yán)格監(jiān)視，及時(shí)調(diào)整，確保純度合格。

機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)影響發(fā)電機(jī)氫氣純度的主要因素主要有以下幾個(gè)方面：發(fā)電機(jī)氣體置換時(shí)，排死角不徹底;若有CO2瓶接入氫系統(tǒng)時(shí)，誤開相關(guān)閥門;

發(fā)電機(jī)氫氣冷卻器泄漏;測(cè)量?jī)x表出現(xiàn)問(wèn)題;氫站所制氫氣品質(zhì)差;發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng)運(yùn)行不正常。

針對(duì)以上幾種原因，為防止發(fā)電機(jī)氫氣純度降低，我們?cè)谏a(chǎn)運(yùn)行中應(yīng)從以下幾個(gè)方面入手，保證發(fā)電機(jī)氫氣純度在規(guī)定范圍內(nèi)。

1、發(fā)電機(jī)進(jìn)行氣體置換時(shí)，嚴(yán)格按照規(guī)程規(guī)定，在電機(jī)內(nèi)氫氣純度大于96%后進(jìn)行了全面排放死角2分鐘，然后再進(jìn)行升壓，基本可以排除發(fā)電機(jī)氣體置換時(shí)排死角不徹底的問(wèn)題;

2、檢查無(wú)CO2瓶接入發(fā)電機(jī)氫氣系統(tǒng)，發(fā)電機(jī)經(jīng)CO2置換后及時(shí)將CO2瓶與氫氣系統(tǒng)隔離;

3、正常情況下，發(fā)電機(jī)內(nèi)氫氣壓力略高于發(fā)電機(jī)氫氣冷卻器內(nèi)冷卻水的壓力，但在特殊工況下，如循環(huán)水泵切換過(guò)程中，兩臺(tái)泵并列運(yùn)行時(shí)，冷卻水壓力可能會(huì)短時(shí)高于發(fā)電機(jī)氫氣壓力，若氫氣冷卻器有泄漏，就會(huì)造成發(fā)電機(jī)內(nèi)進(jìn)水。同樣，定子冷卻水系統(tǒng)也可能因同樣原因造成冷卻水進(jìn)入發(fā)電機(jī)內(nèi)部。因此，任何時(shí)刻必須保證發(fā)電機(jī)內(nèi)部氫壓高于水壓，發(fā)現(xiàn)水壓高于氫氣壓力時(shí)立即采取措施;注意防止定冷水系統(tǒng)滿水。

4、同時(shí)對(duì)比DCS畫面上氣體純度與就地氫氣純度檢測(cè)裝置，再結(jié)合人工取樣測(cè)量，故基本可以判斷是否測(cè)量?jī)x表故障的情況。

5、氫站所制氫氣品質(zhì)差，通過(guò)補(bǔ)排氫則無(wú)法提高氫氣純度，若發(fā)生發(fā)電機(jī)氫氣純度低，通過(guò)補(bǔ)排氫長(zhǎng)時(shí)間無(wú)法使氫氣純度提高，則應(yīng)考慮氫站制氫原因;

6、發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng)運(yùn)行情況，是影響發(fā)電機(jī)氫氣純度的一個(gè)重要因素。本廠機(jī)組采用雙流環(huán)式密封油系統(tǒng)，流向密封環(huán)將起密封作用的油流分為空側(cè)和氫側(cè)兩股。空側(cè)油從密封環(huán)出來(lái)后流向空側(cè)回油箱與5、6瓦回油混合，一部分進(jìn)入空側(cè)油泵，另一部分進(jìn)入主機(jī)油系統(tǒng);氫側(cè)油從密封環(huán)出來(lái)后經(jīng)消泡箱回到氫側(cè)回油箱，空側(cè)油為主密封油，通過(guò)主差壓閥調(diào)節(jié)使油壓始終保持高于機(jī)內(nèi)氫壓55-97KPa，便可防止氫氣從發(fā)電機(jī)內(nèi)逸出，我廠規(guī)程規(guī)定值為80～85KPa范圍內(nèi)。主差壓調(diào)節(jié)閥失靈、卡澀，空側(cè)密封油泵出力不足，或空側(cè)密封油泵出口安全門內(nèi)漏，都會(huì)使空側(cè)密封油壓無(wú)法調(diào)高，造成油-氫差壓偏低，從而影響發(fā)電機(jī)內(nèi)氫氣純度與壓力;氫側(cè)密封油始終跟蹤空側(cè)油而達(dá)到平衡，運(yùn)行時(shí)通過(guò)平衡閥維持空氫側(cè)密封油壓差±490Pa范圍內(nèi)。如果這兩股油在密封瓦和轉(zhuǎn)軸的交匯處壓力相同的話，則這兩股油不會(huì)交換，帶有空氣的空側(cè)油不會(huì)進(jìn)入發(fā)電機(jī)而污染機(jī)內(nèi)的氫氣，帶有氫氣的密封油也不會(huì)流向發(fā)電機(jī)外而引起氫氣泄漏量過(guò)大。密封油系統(tǒng)正常運(yùn)行中氫側(cè)回油箱的補(bǔ)、排油閥是關(guān)閉的，氫側(cè)密封油處于一個(gè)靜態(tài)平衡（相對(duì)）當(dāng)中，若氫側(cè)回油箱的補(bǔ)、排油閥調(diào)整不當(dāng)，補(bǔ)、排油閥都有開度或補(bǔ)、排油過(guò)于頻繁，則氫側(cè)回油箱處于動(dòng)態(tài)平衡之中，這也是造成空-氫側(cè)密封油互相串油的重要因素。

另外，氫側(cè)密封油直接與發(fā)電機(jī)內(nèi)氫氣接觸，其含水量越大，密封油油溫越高，其內(nèi)部水份與油分子越容易擴(kuò)散到氫氣中，從而影響發(fā)電機(jī)內(nèi)氫氣純度，因此維持密封較低含水量，控制密封油溫度處于規(guī)定范圍的較低水平，也是保證發(fā)電機(jī)內(nèi)氫氣純度的重要環(huán)節(jié)。

結(jié)語(yǔ)

總之，化驗(yàn)人員每月都會(huì)定期對(duì)密封油進(jìn)行油質(zhì)化驗(yàn)監(jiān)督，但并未對(duì)油中氣體含量進(jìn)行化驗(yàn)監(jiān)督，無(wú)法確定油中含氣量是否合格。若密封油中含氣量較多則會(huì)直接影響氫氣的純度，因此個(gè)人認(rèn)為此因素是影響氫氣純度的重要因素。

參考文獻(xiàn)：

[1]莫宗寶，徐超，龍瀟.氫冷發(fā)電機(jī)氫氣濕度超標(biāo)的原因分析[J].電站輔機(jī)，2011（2）.

[2]郭志海.密封油系統(tǒng)異常運(yùn)行情況的分析及處理[J].電力安全技術(shù)，2011（5）.

[3]張麗萍，汪斌.提高氫冷發(fā)電機(jī)氣密性試驗(yàn)真實(shí)性的探討[A].2007云南電力技術(shù)論壇論文集[C].2007.

（作者單位：1 內(nèi)蒙古京科發(fā)電有限公司;2 內(nèi)蒙古錫林郭勒盟西烏旗工業(yè)和信息化局）