氫冷發電機氫氣濕度測定偏差大原因分析

王遠

摘 要：發電機氫氣濕度是保證氫冷發電機安全運行的重要指標。本文對實際工作中發電機機內氫氣濕度人工檢測和在線儀表檢測偏差大的原因進行分析，并提出了相應的處理方法。

關鍵詞：氫氣；濕度；偏差；分析

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.04.133

1 氫氣濕度超出標準規定范圍的危害

氫冷發電機機內氫氣濕度過高，不僅危害發電機定子、轉子繞組的絕緣強度，而且會使轉子護環產生應力腐蝕裂紋；而氫氣濕度過低，又可導致對某些部件產生有害的影響，如定子端部墊塊的收縮和支撐環的裂紋。因此標準規定當發電機內的最低溫度大于等于10℃時，發電機內的氫氣濕度應控制在露點溫度-25～0℃之間。

2 發電機機內氫氣濕度測定偏差大的原因分析

為有效控制發電機內的氫氣濕度，新建發電廠一般安裝在線氫氣濕度儀，為保險起見，人工也同時用便攜式儀表定期檢測。但實際工作中發現，人工檢測數值和在線儀表檢測數值存在較大差別，人工檢測數值普遍偏低，好像存在系統誤差，部分數值如下表所示：

從上表可以看出，人工檢測數值的最小值有的已經超出標準-25℃的低限，在線儀表顯示的數值還在合格范圍內，氫氣濕度已經超標了嗎？哪個數值更準確一些？讓相關人員相當困惑。因為化學在線儀表普遍存在維護、管理、校驗不完善等問題，讓大家對在線表存在偏見，所以一般認為人工檢測更準確一些，應以人工檢測的數值為準，事實是不是這樣呢？針對這個問題，廠里對相關的儀器儀表、測定條件等進行了調查分析。

（1）儀器儀表。調查發現人工檢測所用便攜式儀表和在線氫氣濕度儀均為河南日立信公司產品，采用的都是芬蘭VAISALA技術，芬蘭VAISALA公司產品具有線性好、高穩定、在低濕段線性極佳的特點，精密度極高。所以廠里便攜式儀表和在線氫氣濕度儀測定的穩定性和準確性都值得信任。而且這兩種儀表都請有資質的單位校驗過，并在校驗的有效期內，儀表的準確性都沒有問題，測定數值偏差大并不是儀表的問題。

（2）測定條件。調查發現人工檢測和在線儀表檢測取樣的地點不同。發電機安裝在廠房的13.7m平臺，人工測定在廠房的0m氫干燥器前取樣，在線儀表從發電機中取樣至6.9m測定。經分析，人工檢測和在線儀表檢測雖然取樣地點不同，因為氫氣系統的密閉性很好，氫氣的品質不會有太大的差異，這不是測定數值偏差大的原因。

調查發現人工和在線儀表檢測周期不同。人工測定是早上和下午各測定1次，在線儀表1天24h監測。雖然檢測周期不同，但測得的最大值和最小值不應該如表一所示差別很大，檢測周期也不是造成差異的原因。

調查發現人工測定和在線儀表測定時的壓力不同。人工測定時，待測氫氣通過檢測儀表后直接排到空氣中，壓力約等于大氣壓力，而在線儀表測定時待測氫氣需要先通過一個減壓過濾器進入檢測儀表，減壓過濾器的壓力并不恒定，根據需要一般調整在0.3～0.4MPa。通過查閱資料，分析發現測定壓力與氫氣濕度的測定數值息息相關，可見測定壓力不同是造成人工檢測和在線儀表檢測氫氣濕度數值偏差大的主要原因。

3 處理方法

實際工作中容易忽略的是，標準規定的機內氫氣濕度范圍為發電機在運行壓力下的氫氣允許濕度范圍，所以看發電機機內氫氣濕度是否超標，要將測得的數值換算至運行氫壓下的數值，然后再和標準值進行比較。舉例說明如下：

一臺運行中的QFSN-670-2型發電機的運行氫氣表壓為0.4 MPa，在常壓下測得發電機的氫氣濕度為露點溫度-27℃，求此時該發電機在運行氫壓下的氫氣濕度的露點溫度。

（1）已知：t1=-27℃，p1=0.1 MPa和p2=0.4+0.1=0.5 MPa；

（2）由在冰的飽和水蒸氣壓（0℃～-100℃）表中查得與-27℃對應的飽和水蒸氣壓es1=51.7546Pa；

（3）根據公式es2= es1（p2 /p1），求得在運行氫壓下的飽和水蒸氣壓es2=51.7546×（0.5÷0.1）=258.773 Pa；

（4）由es2在冰的飽和水蒸氣壓（0℃～-100℃）表中查得與258.773 Pa對應的溫度值t1=-10.1℃，此溫度即為該發電機在運行氫壓下的氫氣濕度露點溫度值。

以上結果說明常壓測得氫氣濕度露點溫度值為-27℃時，看似超標，而在運行氫壓下為-10.1℃，實際上按標準規定并沒有超標。

因為對于發電機內的氫氣濕度標準規定的范圍很大，同時在線儀表的測定壓力雖然和運行氫壓不完全相同，但一般比較接近運行氫壓，換算至運行氫壓下的數值差別也有限，所以一般情況控制機內氫氣濕度可以看在線儀表顯示數值，只有氫氣濕度在超標邊緣時才需要精確計算。

4 結論

經調查分析發現，人工檢測和在線儀表檢測氫氣濕度的數值偏差大的主要原因為測定時待測氫氣進入人工檢測儀表和在線檢測儀表的壓力不同所致。標準規定的氫氣濕度范圍為發電機運行氫壓下的氫氣濕度范圍，因此實際工作中應將人工測定數值換算至發電機運行氫壓下的數值，然后和標準值進行比對，來判斷發電機機內氫氣濕度是否超標，而不是直接比對。為方便起見，實際工作中控制機內氫氣濕度可以主要參考在線儀表示值，必要時進行人工檢測，換算后進行比對。

參考文獻：

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[2]李正奉.電廠化學設備及系統[M].武漢：武漢大學，山東黃島發電廠，2006.endprint