發(fā)電機氣體置換介質使用量過大分析和處理

馮健

【摘 ?要】某公司7號機組自投運以來，發(fā)電機在氣體置換過程中，氫氣及作為中間置換介質的二氧化碳使用量過大，置換時間過長，影響機組啟動或檢修時間。通過對發(fā)電機氣體置換過程中技術關鍵點的研究分析，采取有效手段，大量減少了二氧化碳及氫氣的使用量，提高了發(fā)電機氣體置換效率。本文針對在發(fā)電機氣體置換過程中降低二氧化碳及氫氣使用量的解決過程進行詳細的敘述，總結了治理經驗，為今后遇到類似的技術問題提供了一定的解決方法，可以供同類型機組參考。

【關鍵詞】發(fā)電機;氫氣;二氧化碳

引言

大型發(fā)電機普遍采用氫氣作為冷卻介質，發(fā)電機在停運檢修及啟動前需對發(fā)電機進行排氫及充氫操作，在發(fā)電機氣體置換過程中，操作方式、方法，對整個發(fā)電機氣體置換效果有很大的影響，因此規(guī)范發(fā)電機氣體置換操作方式、控制關鍵點至關重要。

一、設備概況

某公司7號發(fā)電機為哈爾濱電機有限責任公司制造的QFSN-330-2型三相、二極、隱極式轉子同步發(fā)電機，額定功率為330MW，額定電壓24kV，額定轉速3000r/min，定子機殼內充氣容積73m?。發(fā)電機冷卻方式為“水氫氫”冷卻方式，整體為全封閉氣密結構，主要冷卻介質之一的氫氣，由裝在轉子兩端的槳式風扇強制循環(huán)，并通過設置在定子機座頂部汽、勵兩端的氫氣冷卻器進行冷卻。發(fā)電機內額定氫壓為0.3MPa，氫氣與大氣之間采用密封油系統(tǒng)隔絕，密封油系統(tǒng)采用雙流環(huán)式油密封。

二、現狀分析

7號機組自投運以來，發(fā)電機在一次氣體置換過程中使用二氧化碳瓶46～48瓶，同時用氫量過大，一次置換時間需22小時，延長機組啟動或檢修時間，二氧化碳瓶庫存量91瓶，由于交通運輸不便，不但增加了二氧化碳瓶運輸成本，而且二氧化碳瓶不能及時得到補充。

三、采取措施

1、置換條件：

發(fā)電機氣體置換應盡量在汽輪機盤車停運，發(fā)電機轉子靜止的情況下進行，當汽輪機盤車裝置運行時，發(fā)電機兩端風扇葉片對發(fā)電機內氫氣（空氣）與二氧化碳進行攪拌混合，這樣，在氣體排放時，大量的二氧化碳與氫氣（空氣）的混合物被排出，造成二氧化碳（氫氣）的大量浪費。故在發(fā)電機轉子靜止的情況下進行氣體置換，避免置換過程中氣體攪動混合，可防止二氧化碳（氫氣）的大量浪費。

2、置換壓力：

由于7號發(fā)電機密封油系統(tǒng)采用雙流環(huán)式油密封，氫側密封瓦回油首先進入消泡箱中，在那里氣體得以從油中擴容逸出。消泡箱分別裝在發(fā)電機汽勵端下半端蓋中，通過直管溢流裝置使箱中的油位不至于過高，當發(fā)電機消泡箱內油位過高時，發(fā)電機才會進油，故當發(fā)電機密封油系統(tǒng)運行過程中，發(fā)電機內氣體壓力可降至零。在發(fā)電機進行排氫時，應先將發(fā)電機內氫氣壓力降至0.02MPa后再充二氧化碳至0.07MPa，進行置換;在發(fā)電機進行充氫時，先將發(fā)電機內壓力降至0.02MPa，然后再充二氧化碳（氫氣）至0.07MPa，這樣，在置換過程中，降低發(fā)電機內氣體壓力至最低安全壓力，在低壓力下進行發(fā)電機氣體置換，可顯著提高發(fā)電機氣體置換效果，節(jié)約大量氫氣及二氧化碳。

3、置換速度：

發(fā)電機充入二氧化碳（氫氣）時應緩慢進行，且二氧化碳（氫氣）進氣壓力不可過高，這樣既可減少發(fā)電機內二氧化碳與氫氣（空氣）發(fā)生強烈擾動而充分混合，又可防止在充入二氧化碳時，由于速度過快，造成二氧化碳瓶體大量結霜引起二氧化碳瓶壓力下降;在發(fā)電機進行氣體排放時，排放速度應緩慢進行，不可過快，過快會造成氣流擾動，使二氧化碳與氫氣（空氣）大量混合后被排出，造成二氧化碳的大量浪費。

4、置換時間：

在標準狀態(tài)下，氫氣密度為0.89g/L，空氣密度為1.29 g/L，二氧化碳密度為1.977 g/L，根據不同氣體的密度差異，二氧化碳在充入發(fā)電機后，應靜止5分鐘，待二氧化碳沉淀，與氫氣（空氣）分層后，方可由發(fā)電機上部緩慢排出氫氣（空氣）。

5、合理利用：

① 向發(fā)電機充二氧化碳時二氧化碳瓶壓力維持在0.15MPa至0.2MPa，才可將發(fā)電機壓力升至0.07MPa，當二氧化碳瓶壓力降至0.1MPa，發(fā)電機內壓力就無法繼續(xù)提升，需更換新二氧化碳瓶，造成二氧化碳瓶內剩余大量二氧化碳無法利用，故在排放氫氣（空氣）降低發(fā)電機壓力至0.02MPa后，重新充入二氧化碳時，應繼續(xù)使用原未用完壓力較低的二氧化碳瓶，根據發(fā)電機內氣體壓力，充入對應壓力下的二氧化碳瓶氣體，防止二氧化碳瓶內二氧化碳未使用完，即被廢棄。

② 二氧化碳使用過程中，根據二氧化碳物理特性，隨著二氧化碳瓶體溫度的逐漸下降致使液態(tài)二氧化碳向氣態(tài)轉化緩慢，最終使二氧化碳瓶內雖有大量氣體，但壓力卻無法再提升，此時利用循環(huán)水對二氧化碳瓶體進行噴淋，使二氧化碳瓶保持在正常室溫可大量提升二氧化碳壓力，提高二氧化碳使用量，充分利用二氧化碳瓶內殘余二氧化碳。

四、實施效果

在多次進行發(fā)電機氣體置換過程中，采取正確選擇發(fā)電機氣體置換條件，合理控制二氧化碳（氫氣）壓力、溫度及氣體的充排速度，充分利用二氧化碳瓶內殘余氣體等措施，使發(fā)電機一次氣體置換僅使用二氧化碳10瓶，節(jié)省二氧化碳36～38瓶，根據當前二氧化碳一瓶售價85元，節(jié)約資金3060—3230元，按全年發(fā)電機氣體置換六次計算，可節(jié)約資金18360—19380元;并且大量減少了氫氣的浪費，顯著提高了發(fā)電機氣體置換效果，有效節(jié)約生產消耗資金，及二氧化碳瓶運輸成本，氣體置換時間只需8小時，提前14小時，為機組啟動或檢修贏得了大量時間。

五、結論

在發(fā)電機氣體置換過程中，造成氣體置換效果差、置換效率低、置換時間長以及二氧化碳、氫氣大量浪費的主要原因是未正確采取合理的措施及方法，通過采取以上措施，取得了非常顯著的效果，為今后遇到類似的技術問題提供了一定的解決方法。

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（作者單位：大唐略陽發(fā)電有限責任公司）