發(fā)電機氫氣純度不合格的原因分析及處理方法

劉汶軒

【摘 要】隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，人們用電量增加，在很大程度上促進了電力行業(yè)發(fā)展。發(fā)電機作為電廠的重要設(shè)備，其在長時間運行過程中，容易發(fā)熱，因此，需要借助氫氣冷卻器來達到降溫的作用，以保證發(fā)電機安全、穩(wěn)定運行。但是，在發(fā)電機運行過程中，許多因素會影響氫氣純度，進而影響冷卻器降溫效率。文章將從密封油系統(tǒng)的工作原因原理入手，對影響發(fā)電機氫氣純度的因素進行分析，并進一步對發(fā)電機氫氣純度不合格的原因和處理方法進行闡述。

【關(guān)鍵詞】發(fā)電機；氫氣純度；不合格；原因；處理方法

在經(jīng)濟發(fā)展的刺激下，電力消費水平促進了電力行業(yè)的發(fā)展。發(fā)電機是電站的重要操作裝置，長時間運行會散發(fā)大量熱量。氫氣冷卻器可以冷卻發(fā)電機，進而使發(fā)電機穩(wěn)定運行。因此，加強對氫氣純度研究，有利于保證冷卻器高效工作。進而保障發(fā)電機安全穩(wěn)定運行。文章將對國產(chǎn)600MW機組氫氣不合格的原因進行分析，其主要表現(xiàn)為發(fā)電機運行時含氧量上升且超標(biāo)，提出相關(guān)的處理方法，以期消除發(fā)電機氫氣純度不合格帶來的安全隱患，保證發(fā)電機高效運行。

一、密封油系統(tǒng)的工作原理

為了避免端軸發(fā)生氫氣泄露等問題，發(fā)電機內(nèi)兩端設(shè)置了油密封裝置，通過油密封裝置的供油和控制裝置提供密封油和推力油，使其作用于密封瓦。而且由于密封油系統(tǒng)具有壓差閥，所以可以通過其對密封油壓進行調(diào)整，這樣在密封瓦和轉(zhuǎn)子軸頸之間的間隙處，則會在密封油的作用下，形成一定的密封油流，以維持機內(nèi)的氫氣，將外界的空氣與機內(nèi)的氫氣有效的隔絕開來。

通過密封油泵向密封瓦中供應(yīng)空、氫側(cè)密封，所以，在發(fā)電機組運行穩(wěn)定時，要有效確保氧側(cè)密封油箱內(nèi)的油位處于穩(wěn)定狀態(tài)，不需要對其進行排油和補油操作。這主要是由于處于密封瓦中的空、氫側(cè)油壓并不一定能夠做到絕對平衡，在這種情況下，空氣一側(cè)和氫氣一側(cè)的油會出現(xiàn)竄流等現(xiàn)象，再加上外部因素的影響，氫氣一側(cè)密封油箱油位置會發(fā)生一定的變化。而一旦油位發(fā)生變化，當(dāng)處于上升時，則系統(tǒng)則會將補油閥自動關(guān)閉，而將排油浮球閥開啟，這樣氫側(cè)多余的密封油則會通過油管流至空側(cè)密封油尖處，而在油位下降時，則會通過開啟補油浮球閥和關(guān)閉排油閥而確保氫側(cè)密封油箱的油位處于正常水平。

二、影響發(fā)電機氫氣純度的因素

由于發(fā)生器墻漆純度變化，泄露的可能性較低。由于氫氣壓力大于大氣壓力，當(dāng)發(fā)電機處于關(guān)閉狀態(tài)時，發(fā)電機管和氫氣發(fā)聲器管操作過程中，沒有辦法將外部空氣泄露到發(fā)電機內(nèi)，并且壓縮空氣不能進入發(fā)電機，其純度發(fā)生變化。首先，在測量氫氣純度時，如果測量結(jié)果存在誤差，則氫氣純度的精度將受到影響；當(dāng)氫氣質(zhì)量不合格時，氫氣的純度也受到影響。一旦發(fā)生器的氫氣溫度過大，氫氣的純度就會降低。當(dāng)空氣和氫氣側(cè)密封油被密封并引導(dǎo)時，也會影響氫氣的純度，因為，油壓差不平衡或其他缺陷，在不同或密封的間隙中，這種情況容易導(dǎo)致溢油，從而影響氫的純度。

影響氫純度的因素有以下幾個方面：第一，氫氣純度測量存在誤差，測量結(jié)果不準(zhǔn)確；第二，新氫氣質(zhì)量不合格；第三，氫氣濕度過大；第四，密封油系統(tǒng)存在故障，由于油氫差壓閥動作不良、浮子油箱浮球閥故障、密封瓦損壞等種原因?qū)е掳l(fā)電機進油，致使氫氣受到污染；第五，密封油含水等其他雜質(zhì)成分超標(biāo)，從密封瓦處與氫氣接觸，污染發(fā)電機內(nèi)氫氣。

三、發(fā)電機系統(tǒng)存在的問題

在發(fā)電機密封油系統(tǒng)中，壓差閥的作用是密封瓦空側(cè)密封油壓跟蹤氫壓，氫壓信號取自發(fā)電機機內(nèi)氫壓，壓差閥的空側(cè)密封油壓信號取自汽端密封瓦空側(cè)密封油與勵端密封瓦空側(cè)密封油母管油壓，即汽、勵兩端密封瓦空側(cè)密封油的母管平衡后油壓。平衡閥的作用是密封瓦氫側(cè)密封油壓跟蹤空側(cè)油壓。當(dāng)發(fā)電機組運行時間較長后，密封瓦徑向間隙會隨各種因素變化而發(fā)生改變，導(dǎo)致汽、勵端空側(cè)密封油油壓存在一定的偏差，破壞密封瓦中空、氫側(cè)油壓的平衡，導(dǎo)致密封瓦內(nèi)空、氫側(cè)串油量增加，氫側(cè)密封油箱補排油頻繁，機內(nèi)氫氣純度下降。

發(fā)電機氫氣純度是決定機組安全的重要指標(biāo)之一，如果氫氣純度下降至爆炸范圍內(nèi)，在一定條件下會引起發(fā)電機內(nèi)氫氣爆炸。據(jù)相關(guān)資料介紹，發(fā)電機氫氣純度每降低1%，通風(fēng)摩擦損耗約增加11%。氫氣純度的不合格不但會降低冷卻效率，在長時間的損耗下，發(fā)電機內(nèi)部構(gòu)件局部過熱和發(fā)電機效率也會降低。另外，由于空氣中的含有氮氣等有害氣體，還會造成絕緣老化、鐵芯及其金屬部件腐蝕。此外，油進入發(fā)電機，如果未及時排出，油在發(fā)電機內(nèi)蒸發(fā)，產(chǎn)生油煙蒸汽也會形成很大的危害。

四、發(fā)電機氫純度不合格的原因分析

（一）密封瓦空、氫側(cè)竄油 密封油箱長期補油或排油

密封瓦空、氫側(cè)竄油，密封油箱長期補油或排油運行，均會使空、氫側(cè)密封油兩個獨立循環(huán)的系統(tǒng)受到破壞。油具有既溶解于氫氣又溶解于空氣的性質(zhì)，且隨著油溫、油壓的升高，溶解度不斷增大。根據(jù)亨利定律分析，不管是空側(cè)密封油通過密封瓦竄至氫側(cè)，最后回到主油箱引起的密封油箱排油，還是氫側(cè)密封油通過密封瓦竄至空側(cè)最后回至主油箱引起密封油箱補油，新油進入密封油箱后，油中的空氣就會從油中釋放出來，經(jīng)回氫管進入發(fā)電機，導(dǎo)致發(fā)電機的氫純度下降。由此得出，形成發(fā)電機密封瓦空、氫側(cè)竄油的原因如下：第一，汽、勵兩側(cè)密封瓦空側(cè)密封油壓的相互干擾，造成密封瓦空、氫側(cè)密封油壓跟蹤不穩(wěn)定，引起空、氫側(cè)密封油相互串油；第二，密封瓦間隙超差引起密封油竄流；第三，空、氫側(cè)密封油供油管安裝錯誤；第四，差壓閥和平衡閥工作異常；第五，壓差閥、平衡閥壓力取樣管存在節(jié)流，導(dǎo)致壓差閥、平衡閥自動跟蹤異常；第六，氫側(cè)油管路供油不足，密封油箱中自動補排油閥故障，造成密封油箱長期補油或排油運行。

（二）氫氣中含有水蒸汽或空氣

發(fā)電機密封油含水超標(biāo)導(dǎo)致水蒸氣進入發(fā)電機引起氫氣純度下降。另外，空氣會通過壓縮空氣與氫氣系統(tǒng)連接的閥門進入發(fā)電機，由于壓縮空氣的壓力高于的發(fā)電機正常運行時的氫氣壓力，如果與氫系統(tǒng)連接的閥門不嚴(yán)，將導(dǎo)致空氣進入氫系統(tǒng)。

五、保證發(fā)電機氫氣純度采取的措施

（一）現(xiàn)汽、勵側(cè)密封瓦密封油獨立循環(huán)控制

增設(shè)一臺壓差閥，布置在原平衡閥汽側(cè)形成對稱布置，原壓差閥命名為勵側(cè)壓差閥，新增壓差閥命名為汽側(cè)壓差閥，斷開原汽、勵側(cè)空側(cè)密封油壓之間的連接，汽側(cè)壓差閥空側(cè)油壓信號取自汽側(cè)空側(cè)密封油壓，勵側(cè)壓差閥油壓信號取自勵側(cè)空側(cè)密封油油壓。密封油系統(tǒng)改造后，一路通過汽側(cè)壓差閥、平衡閥向汽側(cè)空側(cè)密封瓦供油；另一路通過勵側(cè)壓差閥、平衡閥給勵側(cè)空側(cè)密封瓦供油，改造后密封油系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

（二）提高密封瓦檢修質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

第一，控制測量密封瓦徑向間隙。將存在故障的發(fā)電機返廠修復(fù)，汽側(cè)密封瓦軸頸修至218mm左右，勵側(cè)密封瓦軸頸修至219mm左右，并重新配密封瓦和徑向瓦，密封瓦徑向間隙控制在0.20～0.25mm；第二，測量密封瓦軸向間隙。分別測出密封瓦寬度和密封外殼體槽寬度，將密封瓦放入殼體中，模擬工作狀態(tài)為密封瓦氫側(cè)與殼體貼緊，在密封瓦圓周方向分18等分，用塞尺檢查密封瓦空側(cè)與殼體間隙小于0.03mm，密封瓦氫側(cè)與殼體間隙在0.13～0.18mm，再用紅丹粉檢查密封瓦空側(cè)與殼體間的接觸情況，如有缺陷，設(shè)法消除。

（三）檢查油路、信號管連接方式

用通壓縮空氣的方法檢驗汽、勵側(cè)平衡閥密封油壓力信號表計是否正確，具體操作步驟：第一，將壓力表從汽側(cè)向勵側(cè)編號為、一號、二號、三號、四號、五號；第二，從汽側(cè)空側(cè)密封油壓力信號管向壓力表充氣，二號和四號表壓力上漲，確認空側(cè)密封油壓力信號管聯(lián)絡(luò)門為開啟狀態(tài)；第三，閉關(guān)空側(cè)密封油壓力信號管聯(lián)通門，重復(fù)向內(nèi)充氣。四號壓力表上漲，得出相關(guān)結(jié)論，四號為汽側(cè)空側(cè)密封油壓力表，二號為勵側(cè)空側(cè)密封油壓力表；第四，分解汽側(cè)氫側(cè)密封油壓力信號管向壓力表充氣，三號表壓力上漲。得出相關(guān)結(jié)論，三號表是汽側(cè)氫側(cè)密封油壓力表，一號表是勵側(cè)氫側(cè)密封油壓力表；第五，五號表壓力恒定不變，是氫壓壓力表。

用通壓縮空氣的方法檢驗汽側(cè)密封瓦空、氫側(cè)壓力信號管連接是否正確。用分解汽、勵側(cè)密封瓦空、氫供油管法蘭晃動管路的方法檢查，發(fā)現(xiàn)汽側(cè)空側(cè)供油是汽側(cè)平衡閥帶的，汽側(cè)氫側(cè)供油是壓差閥帶的，汽側(cè)密封瓦空、氫側(cè)供油管和信號管的連接為錯誤接法。因此，在檢驗之后，調(diào)換了汽側(cè)平衡閥的空、氫側(cè)壓力信號管和汽側(cè)密封瓦空、氫供油管。目前，密封系統(tǒng)平衡閥、壓差閥跟蹤正常，發(fā)電機氫純度已合格。

六、結(jié)束語

總而言之，在發(fā)電機組運行過程中，由于各種因素影響，發(fā)電機氫氣純度會受到影響而不合格，影響氫氣冷卻器的正常運行。因此，在發(fā)電機運行過程中，要對氫氣純度不合格的原因進行分析，并排除相關(guān)影響因素，有效解決氫氣純度不合格問題，保證發(fā)電機穩(wěn)定運行。

【參考文獻】

[1]熊海軍. 發(fā)電機氫氣純度下降原因分析及處理[J]. 軍民兩用技術(shù)與產(chǎn)品， 2017（20）.

[2]王煉崗. 發(fā)電機氫氣純度下降原因分析及處理[J]. 城市建設(shè)理論研究（電子版）， 2017（16）.

[3]遲洋. 發(fā)電機氫氣純度下降過快原因分析及處理措施[J]. 中國科技投資， 2016（19）.

[4]姜煉軍. 發(fā)電機氫氣純度故障分析[J]. 工業(yè)， 2016（7）：00182-00182.

[5]黃林燕. 發(fā)電機氫氣純度快速下降的原因查找與處置[J]. 產(chǎn)業(yè)與科技論壇， 2017， 16（18）：73-74.

[6]沈玉端. 冷卻發(fā)電機氫氣純度偏低的分析與處理研究[J]. 科技創(chuàng)新與應(yīng)用， 2016（22）：156-156.

[7]吳曾濤. 某火電廠發(fā)電機氫氣純度低原因分析[J]. 建筑工程技術(shù)與設(shè)計， 2016（22）.

[8]王立龍. 發(fā)電機氫氣純度降低原因分析與對策[J]. 科技風(fēng)， 2013（14）：49-49.