發(fā)電機氫氣濕度超標原因分析與建議

焦 陽,張 姣,車 凱

(國網(wǎng)河北省電力公司電力科學研究院,石家莊 050021)

發(fā)電機氫氣濕度超標原因分析與建議

焦 陽,張 姣,車 凱

(國網(wǎng)河北省電力公司電力科學研究院,石家莊 050021)

針對某電廠發(fā)電機氫氣濕度超標問題,從發(fā)電機運行工況、設備系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及水質(zhì)成分等方面對發(fā)電機氫氣濕度超標及水份的來源進行了較為全面的分析研究,并提出建議,以避免類似故障發(fā)生,為電廠提供借鑒。

發(fā)電機;氫氣濕度;密封油;溫度

1 存在的問題

河北某電廠4號發(fā)電機為東方電機廠生產(chǎn)制造,型號為DG1025/18.2-Ⅱ7,亞臨界壓力、一次中間再熱、自然循環(huán)、雙拱型單爐膛、平衡通風、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架、懸吊結(jié)構(gòu)、尾部雙煙道、“W”型火焰鍋爐,發(fā)電容量300 MW,1997年10月9日投產(chǎn)。

值班員巡檢發(fā)現(xiàn),4號機組運行時,發(fā)電機氫氣濕度超標,氫側(cè)4只液位監(jiān)測計有水產(chǎn)生,并呈增長趨勢。發(fā)電機氫氣凝結(jié)水會對金屬產(chǎn)生電化學腐蝕,同時較高的電導率也會降低發(fā)電機的絕緣。更重要的是氫冷器產(chǎn)生的凝結(jié)水會在氫中氧的作用下,對金屬產(chǎn)生氧腐蝕。

2 故障原因分析

2.1 發(fā)電機水質(zhì)分析

將發(fā)電機氫氣可能產(chǎn)生水分的來源和條件進行梳理,化驗氫氣液位監(jiān)測計水樣得出如下數(shù)據(jù): p H值=6.7,σ=500μs/cm,C(硬度)=6.0 mmol/ L,C(M堿度)=1.0 mmol/L,ρ(Na+)=6.0 mg/L, ρ(Cl-)=6.0 mg/L,ρ()=0 mg/L,ρ(NH3)= 1.5 mg/L.以此與氫冷器冷卻水、定冷器冷卻水、密封油帶水、補氫帶水水質(zhì)進行比較,判斷是否由于氫冷器冷卻水泄漏、定冷器冷卻水泄漏、密封油帶水、補氫帶水導致發(fā)電機氫濕度超標及氫氣液位監(jiān)測計積水。

a.氫冷器冷卻水源為水塔循環(huán)水,測得循環(huán)水p H值=8.6,σ=1 150μs/cm,C(硬度)=12.0 mmol/L,C(M堿度)=5.5 mmol/L,ρ(Na+)= 16.0 mg/L,ρ(Cl-)=56 mg/L,ρ()=2.5 mg/L,ρ(NH3)=0 mg/L。與氫氣液位監(jiān)測計水樣實測數(shù)據(jù)相比差異較大,可排除氫濕度超標及液位檢測計積水由氫冷器泄漏引起。

b.發(fā)電機定子冷卻器水源為除鹽水,測得定冷水p H值=6.6,σ=1.0μs/cm,C(硬度)= 0 mmol/L,C(M堿度)=0 mmol/L,ρ(Na+)= 0.006 mg/L,ρ(Cl-)=1.0 mg/L,ρ()= 0 mg/L,ρ(NH3)=0 mg/L,與氫氣液位監(jiān)測計水樣實測數(shù)據(jù)相比,差異較大,可排除氫濕度超標及氫氣液位檢測計積水由定冷卻器泄漏引起。

c.冷卻水對新購氫氣濕度進行檢測,測得p H值=9.9,σ=470μs/cm,C(硬度)=0 mmol/L,C(M堿度)=0.5 mmol/L,ρ(Na+)=4.7 mg/L,ρ(Cl-) =3.0 mg/L,ρ(PO34-)=0 mg/L,ρ(NH3)=0 mg/L,與氫氣液位監(jiān)測計水樣實測數(shù)據(jù)相比差異較大,可排除氫濕度超標及氫氣液位檢測計積水由新購補氫帶水引起。

d.對液位檢測計水樣進行模擬試驗,根據(jù)液位檢測計積水含NH3的特征,分析氫中水分的來源。同時將水樣加硫酸鋁、乙酸鋅進行脫色處理排除測定干擾。為了判定液位計浮子對水樣是否存在干擾,進行模擬試驗:取一定水樣分別加入主蒸汽凝結(jié)水(含NH3)和除鹽水,在水浴上(50℃)恒溫48 h,不斷攪拌,測得其水樣數(shù)據(jù)與密封油箱底部沉積水質(zhì)近似,數(shù)據(jù)如下:p H值=6.8,σ= 500μs/cm,C(硬度)=6.0 mmol/L,C(M堿度) =1.1 mmol/L,ρ(Na+)=5.4 mg/L,ρ(Cl-)=6.0 mg/L,ρ(PO34-)=0 mg/L,ρ(NH3)=1.7 mg/L。由此判定液位計浮于對水樣無干擾。

e.對密封油進行取樣檢查,發(fā)現(xiàn)密封油箱底部集沉積180 kg的水,化驗數(shù)據(jù)p H值=6.8,σ= 505μs/cm,C(硬度)=6.1 mmol/L,C(M堿度) =1.0 mmol/L,ρ(Na+)=5.5 mg/L,ρ(Cl-)=6.0 mg/L,ρ(PO34-)=0 mg/L,ρ(NH3)=1.7 mg/L,與氫氣液位檢測計積水化學組份基本一致。由此判定發(fā)電機氫氣濕度超標和氫氣液位檢測計積水是由密封油中水分揮發(fā)到發(fā)電機氫側(cè)所致。相關實驗數(shù)據(jù)對比如表1所示。

表1 相關水質(zhì)化驗數(shù)據(jù)

2.2 密封油系統(tǒng)運行情況分析

當密封油帶水時,由于密封油與發(fā)電機氫氣相接觸,氫溫高低對于水的揮發(fā)強度起著重要作用。當氫溫在30～46℃時,由于密封油粘度大、水分揮發(fā)到氫側(cè)的量很少;當氫溫在46～65℃時,密封油中水分子受熱加劇蒸發(fā),氫冷凝水量增加,另外,由于密封油粘度降低,水在發(fā)電機高速旋轉(zhuǎn)作用下,與油混合帶到氫中,進入氫側(cè)的為水油混合物。

2.3 氫氣液位檢測計水樣與溫度關系

從氫氣液位檢測計中排水統(tǒng)計表和發(fā)電機氫側(cè)排水位置可知:1號、3號液位檢測計排出的水靠近發(fā)電機兩端(密封油處),并在發(fā)電機最底部,排出的水攜帶有一定量的密封油,而且只是在熱氫溫度提高到近50℃時才連油帶水排放出來,其水質(zhì)各離子濃度也較高,接近密封油中水質(zhì)成份。這說明,在氫氣溫度較高的溫情況下密封油中水極易揮發(fā)。而2號液位檢測計中積水主要是氫冷器下收集的氫氣中凝結(jié)水,這部分水不含油如表2所示。

表2 4號發(fā)電機氫排水記錄

分析認為,機組啟動初期,汽封蒸汽頻頻竄到潤滑油系統(tǒng),平衡補充到密封油系統(tǒng)的潤滑油,在通常情況下相當于自循環(huán),由于密封油系統(tǒng)處于真空狀態(tài),進水后不能用濾油機過濾(主機油可以外接過濾機過濾),日積月累,水分會在密封油箱底部分離出來,成為“死水”,當這個“死水”位超過密封油循環(huán)泵入口時(密封油循環(huán)油泵入口管高出箱油底部約200 mm),將與密封油一起循環(huán),造成發(fā)電機氫氣濕度突然升高。

3 結(jié)束語

發(fā)電機氫氣濕度超標有以下四方面原因:氫冷器冷卻水泄漏、定冷器冷卻水泄漏、密封油帶水、補氫帶水。通過分析,確定某電廠4號機組發(fā)電機氫氣濕度超標為密封油帶水造成。為了避免類似故障發(fā)生,可采用以下技術措施:在密封油系統(tǒng)入口加裝真空去濕裝置;干燥器不間斷運行,并且加大氫氣流量,降低干燥器出口濕度;機組停運時,機內(nèi)部件全部處于低溫狀態(tài),密封油系統(tǒng)仍在運行,進水仍在積累,機內(nèi)氫氣循環(huán)停止,發(fā)電機應保持氫壓狀態(tài),且保持干燥器運行;定期對密封油進行水分檢查,確保油中不含水;保證使用合格的氫氣;降低發(fā)電機氫氣泄漏率,以減少補氫;冬天時適當提高發(fā)電機氫溫,以減少結(jié)露。

本文責任編輯：谷麗娜

Cause Analysis and Suggestions on Excess of Generator Hydrogen Humidity

Jiao Yang,Zhang Jiao,Che Kai
(Sfate Grid Hebei Electric Power Research Institute,Shijiazhuang 050021,China)

Aiming at the problem of excess hydrogen humidity in a power plant,the paper analyzes the generator operation condition,equipment system structure and components of the water quality for the excess hydrogen humidity and the source of the water,makes suggestions to avoid such questions,provids the help to power plants.

generator;hydrogen humidity;sealing oil;temperature

TM621

B

10019898(2016)S0004902

20160825

焦 陽(1986-),男,工程師,主要從事化學環(huán)保方面工作。