发电机氢气湿度大的原因分析及防范措施

发电机氢气湿度大的原因分析及防范措施

刘振宁刘正礼

（内蒙古霍煤鸿骏铝电有限责任公司电力分公司内蒙古0292000）

摘要：介绍了大型汽轮发电机运行中存在的氢气纯度和氢气湿度不合格、发电机内进油等的原因、危害及防范措施。

关键词：发电机、氢气湿度、原因分析、防范措施

1、前言

目前全国在运行的350MW及以上大型汽轮发电机近几百台，这些机组已成为电力生产的主力机组。冷却方式为水氢氢（即定子线圈水内冷，转子绕组定子铁芯及构件表面氢冷），简称氢冷发电机。它具有效率高，冷却效果好，安全可靠等优势。发电机在运行和备用期间内腔充压0.35MPa，氢气与大气之间采用密封油系统隔绝。由于油氢之间的直接接触，若运行维护和控制不当，极易造成发电机进油，以及氢气纯度、湿度不合格，给大型发电机的安全稳定运行带来隐患。

2、氢气纯度、湿度不合格以及机内进油的危害。

氢气纯度不合格，将导致冷却效率降低，造成机内构件局部过热。氢气湿度过大，对发电机定子绝缘的影响更大，一是水分在运行中蒸发为水蒸汽，使微细击穿点之间氢气介质导电率升高。二是水汽吸附在绝缘层上，侵入绝缘内部的水将造成内部导体与外部绝缘表面电位相等，成为等电位体，威胁发电机定子绝缘，诱发发电机绝缘事故。此外油进入发电机，若未及时排出，油在机内蒸发产生油烟蒸汽，其危害也是十分可怕的。所以，潮湿环境对大型发电机的运行是十分不利的。它将对发电机护环产生腐蚀作用。近几年来，因氢气湿度过大和机内进油，已造成多次大型发电机绝缘损坏事故。在《电力生产二十五项反措重点要求》中，对大型发电机运行中的氢气纯度、湿度和防止机内进油作了规定。应当引起高度警觉和重视，方能防患于未然。

3、导致大型发电机氢气纯度、湿度不合格和机内进油的原因分析

3.1监督管理上的忽视是造成大型发电机氢气纯度和湿度不合格的原因之一。目前，对发电机运行中氢气纯度和湿度虽然有跟班取样分析制度，但还没有建立监督考核机制，至今未纳入化学监督和绝缘监督的考核范畴，因此，很难提高紧迫感。

3.2氢气干燥器设备存在缺陷，发电机运行中干燥器投运不正常。一是氢气干燥器内活性氧化铝失效，二是氢气干燥器风机损坏，三是氢气干燥器漏氢点多，冷凝式氢气干燥器运行4h后要停4h进行除霜排湿，存在自动装置不可靠问题。

3.3发电机密封油中含水超标。由于密封油取自汽轮机润滑油系统，在汽轮机运行中，由于各方面的原因，造成轴封蒸汽进入轴承油室，凝结成水进入油中。含有较高水分的油在密封瓦中蒸发进入氢气内。

3.4发电机增减负荷运行时，氢气冷却器冷却水量调整控制不当或冷却水温过低，流量过大，导致氢温过低产生凝露。内冷水系统机内接头和氢冷器微细渗漏也可能导致机内氢气湿度增大。

3.5发电机油水继电器失效或远传报警功能失效，值班人员巡视检查不到位，未按规定进行排污水，造成油水长期沉积在发电机内蒸发，影响氢气湿度升高。

3.6发电机内进油的原因

3.6.1发电机密封瓦结构不尽合理。目前350MW大型氢冷发电机均采用双流环式密封瓦，油密封装置置于发电机两端盖内，其作用是通过轴颈与密封瓦之间的油膜阻止氢气外逸。双流环即密封瓦的氢侧与空侧各自自成独立的循环油路，通过平衡阀的控制使两路油压维持均衡，限制两路油相互窜流，从而达到减少氢气外漏。油与空气和氢气之间的隔绝是采用两道迷宫式油档来实现的，氢侧为了防止油进入发电机内，还有一道迷宫式外油档阻止油进入发电机。此种结构的密封瓦，要求装配间隙精度相当严，若制造、安装达不到要求，间隙过大等，都极易造成密封油进入发电机。

3.6.2平衡阀或差压阀工作失常。350MW发电机运行中要求平衡调节阀调节精度达到±0.49KPa，要求差压阀具有良好、灵敏的跟踪性能和调节范围。但该阀的装配精度相当高，如果油中含有杂质、水分等，则极易造成阀卡涩，工作失常。

4、提高氢气纯度、降低氢气湿度的措施

4.1从氢气质量源头抓起，保证制氢站补向发电机的氢气纯度和湿度达到要求，干燥器能正常投入，确保进入储氢罐的氢气湿度，常压下湿度不大于2g／m3，露点≤－50℃。

4.2保证发电机冷凝式氢气干燥器正常投运。

4.3制氢站的储氢罐分成常用罐和备用罐分组运行。常用罐做正常补氢用，每天排污放水1次，备用罐供紧急情况下使用，每周排污放水1次，在向补氢系统供氢前应测试氢气湿度、纯度达到标准。

4.4完善补氢系统，在机前补氢管道最低点增加排污放水点，在向发电机补氢前，先进行排污放水，并测定母管氢气纯度、湿度合格才能向发电机内补氢。

4.5防止密封油带水。保证轴封系统经常处于最佳状态下运行，既要保持汽轮机真空不受影响，又要不让轴封蒸汽进入油中。检修时，轴封间隙必须调整合理。油净化装置要通过摸索规律，制定定期投运的周期，确保油中含水量不大于500mg／L。排油烟（油汽）系统正常投入，轴承室内保持一定的微负压。轴封进汽自动调整装置运行正常，保证在工况变化时，具有良好的跟踪性能。机组启动、停运过程或较大幅度变负荷时，必须及时调整轴封进汽压力。每天取油样对油中含水情况进行分析，当油中含水超标时，应投入润滑油净化装置运行。

4.6控制好发电机的运行风温和水温，一般进风温度35～40℃，内冷水温40±2℃为佳。机组启动时防止机内湿度过高，可按氢压0．1MPa，内冷水压0．05MPa控制，但注意内冷水不得发生断水现象，避免低温状态下氢气凝露。

4.7加强对发电机内积油积水情况的监视，定期排油放水，完善发电机油水继电器报警装置。

4.8健全对氢气系统管理的责任制，加强对运行和备用发电机氢气质量检测、分析和监督。将大型发电机氢气质量监督纳入化学监督或绝缘监督考核的内容之中，加大技改力度，尽快使设备系统完善合理，扭转轻视氢气纯度、湿度监督的局面。

5、防止大型氢冷发电机进油的措施

原水电部以（88）电生火字第17号通知转发的《国产QFQS（QFSN）－200－2型发电机防止漏氢漏油技术措施细则》，同样适用于大型氢冷发电机，应认真贯彻执行，针对350MW大型发电机还应做好以下防范措施。

5.1在安装、检修工作中，密封瓦间隙及油档间隙一定要按厂家设计标准调整合格，严格把好质量关。经调整、处理仍达不到标准的，要坚决更换。密封瓦安装时两半圆中分面接触一定要良好无缝隙，合口螺栓紧固后拨动应灵活无卡涩。

5.2保证压差阀、平衡阀具有良好的调节性能和快速的跟踪性能，是防止发电机内进油的关键，而油质的优劣则是压差阀、平衡阀正常工作的关键之关键。大修后开机前，油循环保证足够大的流量和足够长的时间，以便彻底滤除可能遗留在油中的任何杂质。在做风压试验时，压差阀和平衡阀可不投入，待风压试验结束降风压时将压差阀和平衡阀投入。

5.3氢侧密封油的回油管径应适当加大，一般不得小于76mm，回油管禁止出现水平段，并尽可能减少弯曲死角。

5.4密封油箱通到发电机的回氢管应尽量增大坡度，防止管内积油被回氢带入机内，该管接到机壳上的位置应尽量提高。氢油分离器应随机启动投运，并保证分离效果良好。

6、结束语

现在氢冷发电机组在能源供给方面起着重要的作用，因此要加强氢冷发电机氢气湿度、纯度的管理，防止因氢气湿度大造成发电机事故，因而对于有关问题一定要及早发现及早处理。

参考文献：

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[4]刘长江，邵富平，姚岚，&张建忠.（2013）.氢冷发电机组氢气湿度超标问题的分析及治理.河北电力技术，22（4），41-42.