火電廠發電機氫氣純度下降原因的研究

劉博

摘 要：本文對火電廠發電機氫氣純度下降的原因進行了分析，針對各種引起發電機氫氣純度下降的情況，做出應對措施，對于提高發電機效率，節約用氫具有重要意義。

關鍵詞：火電廠發電機；氫氣純度；下降原因

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.17.174

氫氣以其質量輕、耗能小、傳熱效率高的優點，被廣泛應用于火力發電廠大型發電機組的冷卻系統。然而氫氣純度下降會顯著降低發電機的效率，理論研究結果表明：氫氣純度每下降1%，發電機的通風摩擦損耗及轉子摩擦損耗將增加11%。所以大容量氫冷發電機都要求使用高純度的氫氣，一般要求96%以上，其主要目的是提高發電機的效率及安全性。因為發電機氫氣純度下降的原因經常比較隱蔽，在此我專門探討如何解決發電機氫氣純度下降的問題。

1 密封油系統異常導致的氫氣純度下降

研究發電機氫氣系統，不能離開發電機的密封油系統，本文主要針對雙油環密封油系統，研究雙油環密封油系統異常對氫氣純度的影響。

機組運行時密封油系統中的氫側密封油與發電機機內的氫氣相接觸，空側密封油與空氣接觸，含有相對多的空氣。正常情況下密封瓦中的空側和氫側密封油具有幾乎相同的壓力，空側和氫側密封油各自保持相對獨立的狀態進行循環。在異常情況下，由于某種原因，使得空側密封油與氫側密封油大量交換，含有大量空氣的空側密封油進入氫側密封油箱，然后經氫側回油管，返回到氫側密封油箱中，在此過程中一部分空側密封油內所含的空氣直接析出進入發電機內。

1.1 空側與氫側密封油壓差值大

油氫差壓過高，密封油壓高時密封油會進入發電機，油氣及水汽進入氫氣系統，引起發電機內氫氣純度下降。此時我們應檢查油氫差壓閥油壓取樣手動門是否已經全開，油氫差壓閥是否有卡澀的情況，可以通過調節空側與氫側差壓閥的差值，維持氫側油壓稍高于空側油壓。

1.2 氫側油箱中的自動補排油閥故障

排油閥出現故障處于常排狀態，為了維持氫側油箱油位，補油閥將進行連續補油；補油閥出現故障，處于常補狀態，排油閥被迫常開。這兩種情況系統都會不斷地將含有大量空氣的空側密封油補入氫側密封油箱；補排油閥都失去了正常的功能，所以在機組檢修期間一定要重視自動補排油閥的浮子的靈活性與可靠性。

1.3 氫側密封油平衡閥工作失常

如果平衡閥不能維持空側密封油壓力與氫側密封油壓力的均衡，雜質較多的空側密封油通過密封環或者補油閥大量進入氫側密封油系統，使發電機氫氣純度下降。此時可以觀察發電機勵端及汽端兩側的平衡閥后密封油壓力，通過對比觀察平衡閥是否工作正常。

1.4 密封油的溫度高

密封油的溫度高，氫氣的溶油能力隨著密封油溫度的升高而增加，機組正常運行中可進行密封油溫在標準范圍內上、下限之間變動的試驗，找出最佳溫度點。一般在軸系穩定的情況下，盡量保持密封油溫在標準的低限運行，從而達到減少密封油流量，減少發電機進油和降低氫氣污染的目的。

1.5 防爆風機的工作狀況不良

防爆風機的工作狀況，提高防爆風機的風壓可提高氫油分離器的負壓、減少空側密封油中的含空氣量和含水蒸氣量，從而減少因空、氫側密封油交換對氫氣的污染。

2 氫氣濕度大導致的氫氣純度下降

2.1 密封油含水量大

在正常運行中，密封油空側油箱和主機軸承的回油是在一起的，當由于軸封漏汽等原因導致潤滑油回油含水量大時，在密封瓦處蒸發形成水蒸汽進入發電機使氫氣純度下降，濕度增加。

2.2 氫氣干燥器工作異常

氫氣干燥器應能正常投入，應能在線觀察氫氣干燥器出入口氫氣露點的變化，保證氫氣干燥器工作在正常情況。

2.3 定子冷卻水溫度低

由于密封油系統油源來自主機潤滑油系統，不可避免帶有水蒸氣，假如發電機定子冷卻水入口溫度低于氫氣溫度，在氫氣受冷的情況下，水蒸氣凝結會使氫氣系統含水量增加，發電機內部定冷水管結露，造成氫氣濕度增大，氫氣純度下降。因此要保持發電機定子冷卻水入口溫度高于氫氣溫度，此舉的重要意義不僅是保護發電機氫氣純度，更要保證發電機內部電氣元件的安全，防止定冷水管結露造成的元件腐蝕及局部短路。

3 發電機故障導致的氫氣純度下降

3.1 發電機密封瓦工作不正常

發電機空側密封油與氫側密封油間的密封瓦間隙、氫側密封油與氫氣之間的密封瓦間隙過大或者不均勻，發電機振動大造成密封瓦受損等，可以顯著影響發電機氫氣純度且無法在運行中處理，因此在停機檢修期間應嚴格把關發電機密封瓦的檢修質量，同時發電機不能長期在振動偏大的情況下運行，應根據國家相關標準，保持發電機健康運行。

3.2 發電機內部故障

發電機內部故障，絕緣材料損壞，生成的氣體進入發電機氫氣系統。或電機內部定子冷卻水管有裂縫，雖然發電機定冷水壓力一般低于氫氣壓力，以防止在發電機內部冷卻水管破裂時，定子冷卻水進入氫氣系統，但由于某些特殊原因，如壓力表不準確等導致氫水差壓較低時，將可能有內冷水滲入氫氣系統，造成氫氣純度下降，此時應對發電機的氫氣成份進行采樣分析，確定屬于哪一種情況，做出相對應的控制措施。

4 結論

本文對引起發電機氫氣純度下降的各種原因進行了分析和總結，主要針對發電機雙油環密封油系統進行了研究，密封油壓力與氫氣壓力不匹配以及氫側密封油與空側密封油的大量交換，是密封油系統影響氫氣純度的主要原因。同時，本文也提出了發電機的一些固有故障，如絕緣損壞，密封瓦磨損等情況引起的氫氣純度下降，以及一些運行方式不合理，如定子冷卻水溫度過低造成氫氣純度下降的問題，并針對各種問題提出了改善意見，可用于指導一般發電機氫氣純度下降時的原因分析及措施應用。

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