發電機氫氣純度下降的原因及處理措施分析

袁國生

摘 要：隨著經濟發展速度的加快，人們用電量的增加，有效的推動了電力行業的發展。發電機作為電廠重要的運行設備，其在長時間運行過程中極易發熱，所以利用氫氣冷卻器來達到降溫的作用，確保發電機能夠穩定的運行。但在發電機運行過程中，有許多因素都會對氫氣的純度帶來較大的影響。文章從密封油系統的工作原因原理入手，對影響發電機氫氣純度的因素進行了分析，并進一步對發電機氫氣純度下降的故障、原因和處理進行了闡述。

關鍵詞：氫冷發電機；密封油；氫氣純度；浮球閥；處理

1 系統概述

某發電廠2號發電機系QFSN-600-2YHG型汽輪發電機，該型號發電機采用的冷卻方式是：定子繞組水內冷，轉子繞組氫氣內冷，定子鐵芯及其結構件表面氫氣冷卻。正常運行時額定氫壓0.4M Pa，露點-5℃-25℃，氫氣純度≥98%。當氫氣純度≤95%時通過排污、補氫來提高氫氣純度。為了防止發電機內的氫氣外泄，采用了雙流環式密封瓦，通過密封油系統的油壓進行密封，以確保汽輪發電機組的安全經濟運行。

2 密封油系統的工作原理

發電機內兩端油密封裝置的設置，是為了避免在軸端發生氫氣泄漏現象的發生。所以通過油密封裝置的供油和控制裝置來提供密封油和推力油作用于密封瓦。而且由于密封油系統具有壓差閥，所以可以通過其對密封油壓進行調整，這樣在密封瓦和轉子軸頸之間的間隙處則會在密封油的作用下從而形成一定的密封油流以維持機內的氫氣，將外界的空氣與機內的氫氣有效的隔絕開來。

通過密封油泵來實現對密封瓦中的空、氫側密封油的供應，所以在機組穩定運行時，應有效的確保氫側密封油箱內的油位具有較好的穩定性，不需要對其進行排油和補油操作。這是由于處于密封瓦內的空、氫側油壓并不一定能夠做到絕對的平衡，在這種情況下，空側和氫側的油都會出現竄流的情況，再加之外部因素的影響，氫側密封油箱油位勢必會出現一定的變化，而一旦油位發生變化時，當處于上升時，則系統則會將補油閥自動關閉，而將排油浮球閥開啟，這樣氫側多余的密封油則會通過油管流至空側密封油尖處，而在油位下降時，則會通過開啟補油浮球閥和關閉排油閥而確保氫側密封油箱的油位處于正常水平。

3 影響發電機氫氣純度的因素

對于發電機內氫氣純度下降，可以排出空氣漏入的可能性。因為氫氣壓力自身就大于大氣的壓力，這樣外界的空氣就沒有辦法漏入發電機內，而在發電機運行過程中，發電機的氫氣管路與壓縮空氣管種也是處于斷開的狀態，這樣壓縮空氣也不可能進入到發電機內，所以氫氣純度下降的原因來自于其他因素的影響。首先，當對氫氣純度進行測量時，如果測量結果存在誤差，也會導致氫氣純度的準確性受到影響。當氫氣質量不合格時，氫氣純度也會受到影響。而一旦發電機內氫氣溫度過大時，也會導致氫氣的純度下降。其次，當密封瓦處的空側和氫側密封油發生竄流時，也會導致氫氣的純度受到，因為一旦油氫壓差無法平衡或是工作失常，另外平衡閥空側和氫側壓力取樣管中的壓力損失不同或是密封瓦間隙過大時，這種情況下都極易導致竄油現象發生，從而影響氫氣的純度。其次，當初排浮球油閥發生故障時，則會導致密封油箱內的空氣側和氫氣側的油存在著大量交換的情況發生，這樣就會導致空側含有大量空氣的密封油流入到氫側密封油箱內，從而導致氫氣的純度下降。最后，當壓差閥無法正常工作時，這時平衡閥會做出相應的調整，不僅加快了竄油的速度，而且極易導致密封油直流進入到發電機內。

4 發電機氫氣純度下降的故障、原因和處理

4.1 故障情況

2號發電機出現氫氣純度偏低且經常持續下降的現象，每兩天即需提純一次（即通過補、排氫來提高氫氣純度），而且也只能維持氫氣純度在報警值95%左右運行，達不到正常范圍（≥98%）。既增加了運行人員的勞動強度，也嚴重影響了機組的安全經濟運行。

4.2 原因分析

4.2.1 通過多次取樣分析，測得制氫站、發電機補氫口氫氣純度、濕度基本一致，排除了氫氣純度測量不準以及因制氫站來氫質量不合格導致發電機內部氫氣純度下降的可能性；此外，測得氫氣露點均在正常范圍以內，因此，氫氣濕度大引起氫氣純度下降的原因可排除。

4.2.2 聯系化學化驗密封油油質，測量密封油含水量為35.95mg/l<100mg/l，含水量合格，因此，發電機密封油含水超標的原因可排除。

4.2.3 通過觀察發電機油氫壓差變化趨勢，油氫壓差穩定在0.09MPa運行，因此，油氫差壓異常引起氫氣純度下降的原因也可排除。

4.2.4 就地檢查氫側密封油箱補、排油管溫度，發現補、排油管溫度均較高，基本與油箱溫度持平，初步判斷氫氣純度下降系發電機空、氫側密封油竄流引起，于是，采取了以下措施：一是適當降低發電機油氫壓差，以減少空側油通過密封瓦竄至氫側油的流量。二是關小氫側密封油箱補、排油手動門（只保留了微小開度），以減少氫側密封油箱內空、氫側密封油的交換。

但即使處理完成后，雖然2號機氫氣純度下降的速度有一定程度的緩解，但下降的趨勢并沒有得到有效的控制，并沒有從根本上對氫氣下降的隱患進行排除。在這種情況下，只能再對其進行詳細的檢查，在這次檢查中，發生氫側密封油箱的補油管和排油管的溫度仍處于較高的狀態，所以對氫側密封油箱初排油手動門進行了相關的調整試驗，通過試驗數據分析出，導致氫氣純度下降的直接原因是由于沒有合理的對補排油浮球閥進行定位，由于補油浮球閥的定位偏高，而排油浮球閥的定位偏低，這樣在補、排油過程中，特別是從空側密封油泵向氫側補油過程中，由于空側密封油泵內有大量的空氣溶解其中，這樣就導致氫側內有空氣滲入，從而導致氫氣純度下降。

4.3 處理

利用2號機停機機會對氫側密封油箱進行了解，檢查發現，排油浮球與排油閥之間的連桿長度以及補油浮球與補油閥之間的連桿長度完全偏離設計長度（偏短），造成油位低時，排油閥未能完全關閉，油位高時，補油閥未能完全關閉，使得油位處于正常范圍時補、排油閥均處于開啟位置。所以，對補、排油浮球閥連桿長度進行了重新調整：（1）將補油浮球與補油閥之間的連桿長度調長了8mm，使氫側密封油箱油位在-30mm左右時（以油箱中心為0位），補油浮球閥停止補油。（2）將排油浮球與排油閥之間的連桿長度調長了7mm，使氫側密封油箱油位在+30mm左右時（以油箱中心為0位），排油浮球閥停止排油。

通過重新調整后，2號發電機氫氣純度的下降問題得到了有效的解決，氫氣純度一直處于較高的狀態下運行，有效的確保了發電機組運行的穩定性和高效性，為電廠經濟效益的實現奠定了良好的基礎。

5 結束語

在電廠發電機運行過程中，由于導致發電機氫氣純度下降的因素較多，所以需要對其各種原因進行深入的分析，并在實際工作中針對出現故障情況查找出根本的原因，并對其進行排除，使氫氣純度下降的問題得到有效的解決，確保發電機穩定的運行。

參考文獻

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