发电机氢气消耗量大的原因分析与措施

发电机氢气消耗量大的原因分析与措施

刘亮生

刘亮生

（神华（福州）罗源湾港电公司福建福州市355000）

摘要：通过分析发电机氢气消耗量大的原因，找到了减小发电机氢气消耗量的措施。

关键词：发电机；氢气；泄漏；消耗量

1、系统简介

某发电厂#7发电机为上海电气集团股份有限公司生产的型号为QFSN-660-2型汽轮发电机，该发电机采用密闭氢气循环系统，水-氢-氢的冷却方式。为了确保发电机正常冷却，主要由4个系统为发电机提供服务：①氢气系统用以置换发电机内气体，有控制地向发电机内输送氢气，维持发电机内氢压在正常运行范围，冷却发电机转子绕组及定子铁芯。②密封油系统用以保持密封瓦所需压力油不间断地供应，防止外界空气进入发电机内部及阻止发电机内氢气沿发电机大轴向外漏出。③定子冷却水系统用以保证不间断地向发电机定子绕组供应冷却水，冷却发电机定子绕组线圈。④开式水系统向发电机氢气冷却器供水，冷却发电机内氢气，使发电机内密闭氢气循环系统中的氢温维持在正常范围。

2、存在的问题

为了了解发电机氢气系统的运行情况，发电部从2013年2月起每月25日例行进行发电机氢气消耗试验（试验期间不进行排、补氢），具体试验结果如下表：

2013年

Nm3/d，远大于12.0Nm3/d的合格标准，严重威胁机组的安全经济运行。

3、发电机氢气消耗量超标的原因分析

发电机氢气消耗量主要包括：①发电机氢气泄漏量。②发电机内因氢气纯度低进行的排补氢量，③发电机氢气纯度仪在线运行时消耗的氢气量。因发电机做氢气消耗试验的24小时内不进行排、补氢，故试验结果反映的是①、③两项的总量，但在对发电机氢气消耗量进行分析时，第②项必须考虑。

3.1发电机氢气泄漏量

发电机氢气泄漏分为外漏与内漏两种情况，外漏是发电机内氢气直接泄漏至大气中，运行人员通过氢气检漏仪或肥皂水对氢系统与发电机本体进行检测，就可以发现泄漏部位。#7发电机氢气消耗量超过合格标准后，运行人员对氢气各管路系统接头、各测量接线根部、发电机大端盖、发电机大轴动静间隙、发电机各排污门、氢气干燥器、氢气纯度仪、发电机绝缘过热监测装置相关管路与阀门、氢冷器与发电机的结合处等部位进行了检测，发现的漏氢部位有：发电机机端大端盖、氢气干燥器油分离器排污门。其中发电机机端大端盖漏氢较大，立即通知检修对大端盖漏氢处进行注胶处理。

氢气干燥器油分离器排污门漏氢经检查是由阀门未关到位造成，加关后漏氢消失。在用氢气检漏仪检测时，未发现发电机转子动静间隙处漏氢，密封油、氢气差压也正常，说明发电机密封油系统运行正常，密封瓦不漏氢。

内漏的情况比较复杂，查找起来也很困难。发电机正常运行中，要求氢压大于定子冷却水压及氢冷器中开式冷却水压，这样一来，一旦定子绕组线圈或氢冷器内部有砂眼或裂纹，氢气将漏至定子冷却水或开式水中。查#7机定子冷却水箱排气表记录，#7发电机2014年1月份定子冷却水箱平均每天的排气量约0.17m3，2月份#7机进行了一次小修，2月22日开机，开机后定子冷却水箱平均每天的排气量约0.54m3，由此可知氢气漏至定子冷却水中的量有所增加，这也是2月25日做氢气消耗性试验不合格的原因之一。

3.2发电机内因氢气纯度低进行的排、补氢量

发电机内氢气纯度关系到发电机的安全经济运行，纯度太低，发电机内存在氢爆的可能，同时会造成发电机绕组绝缘下降，氢气对发电机相关部件的冷却效果变差。另外，氢气纯度降低，将导致发电机通风摩擦损失增大，降低发电机效率。规程规定，发电机正常运行中氢气纯度应不低于96%，否则应对发电机进行排、补氢，以提高发电机内氢气纯度。发电机运行中，如果经常因氢气纯度低而进行排、补氢，自然就会使发电机氢气消耗量增加。

3.3发电机氢气纯度仪在线运行时消耗的氢气量

在#7汽机房6.9米层，安装有发电机氢气纯度仪，用以实时监测发电机内氢气纯度，氢气纯度仪运行时，需要有一定量的氢气流经纯度仪，否则，测量不出真实的发电机内氢气纯度。流经氢气纯度仪的氢气量由取样门的开度来调整，开度太大，会造成不必要的氢气消耗。

4、减小氢气消耗量的措施

发电机氢气消耗量大，原因很多，当发现氢气消耗量大时，应该立即查找原因，确定具体原因后再采取有针对性的措施，就可以减小氢气消耗量。可从以下几个方面采取措施。

4.1减小发电机氢气泄漏量

机组运行中，运行人员要严格监视发电机氢压，不定期的查看氢压曲线，观察氢压曲线的斜率，了解氢压下降速率，毎天零班计算前一天的氢压下降速率，以便及时了解氢系统是否存在漏点。通过以往的观察，只要氢压下降速率＜0.5KPa/h左右，发电机的氢气泄漏量就可以保证在正常范围。当发现氢压下降速率与正常值比较有增大时，应立即联系化学运行人员用氢气检漏计对氢系统进行查漏，对于发现的漏点，应立即通知检修处理。

4.2降低氢气纯度下降速率，减少因氢气纯度低所进行的排、补氢

发电机运行中，发电机内氢气纯度因多种因素的影响总是呈缓慢下降的趋势，当氢气纯度下降至规定值时就要对发电机进行排、补氢，以提高发电机内氢气纯度。如果发电机内氢气纯度下降快，那么因氢气纯度低所进行的排、补氢量就大。为了降低氢气纯度下降速率，从而减少排、补氢量，应采取以下措施：

4.2.1维持正常的轴封汽压力及轴封风机入口负压，防止油中带水，维持油净化装置的正常运行。

4.2.2维持发电机氢气干燥器正常运行。

机组正常运行中，发电机内氢气露点要控制在-25～-5℃之间，露点越低，氢气湿度就越小，露点越高，氢气湿度就越大。#7发电机氢气干燥器的入口、出口管路上装有氢气露点仪，分别监视进入干燥器的氢气露点和经干燥器干燥以后的氢气露点，显然氢气干燥器入口露点要比出口露点高，而入口露点的高低代表着发电机内氢气湿度的大小。设管部电气专业规定：氢气干燥器入口露点＜-25℃时停止干燥器，防止氢气太干燥损坏发电机。因现场氢气干燥器入口露点经常＜-25℃，运行人员执行设管部的规定后，发电机因氢气纯度低进行的排、补氢量明显增加。

4.2.3维持主油箱排烟风机、密封油储油箱排烟风机正常运行。

4.2.4维持密封油真空油箱内负压，确保密封油的真空净化效果。

4.2.5维持定冷水温高于冷氢温2~3℃，防止发电机内氢气结露，影响发电机内氢气纯度。

4.3合理调节氢气纯度仪取样门开度

为保证在线氢气纯度仪测量的是发电机内氢气真实纯度，要求一小股氢气流经纯度仪向外排出，该氢气外排量太小，氢气纯度仪显示的纯度就不是发电机内氢气的真实纯度，但该氢气外排量太大，就会造成发电机氢气消耗量增大。因此有必要对在线氢气纯度仪的取样门进行调整试验，找到最佳开度，使其既能真实反映氢气纯度，又尽可能减少氢气的外排量，从而达到减小发电机氢气消耗的目的。#7发电机氢气消耗量超标后，运行人员对氢气纯度仪的取样门开度进行了调整。

5、总结

氢气消耗量是水-氢-氢冷发电机运行中的一个重要指标，#7发电机2014年2月份氢气消耗量达到了24.58Nm3/d，远大于12.0Nm3/d的合格标准，严重威胁机组的安全经济运行。在经过治理外漏，消除内漏、维持氢气干燥器正常运行、合理调节氢气纯度仪取样门开度等措施后，发电机氢气消耗量有较大幅度下降，但由于#7发电机大端盖漏氢未能彻底消除，#7发电机氢气消耗量仍然维持在15Nm3/d左右，因此要想使氢气消耗量降至合格范围内，首要的任务就是要彻底消除#7发电机大端盖漏氢。

作者简介：

刘亮生（1988-），男，江西九江，本科，助理工程师，神华（福州）罗源湾港电有限公司生产准备部主值。