淺析發電機氫氣排污量大的原因及處理

劉召林

針對大型發電機運行過程中，氫氣濕度過高及純度不合格的故障原因，進行跟蹤分析，通過分析每日報表，氫氣排污量統計，現場查漏以及原因分析、現場處理、找到了處理解決方案。

發電機氫氣純度及濕度不合格的現象：發電機氫氣純度每日報表在96%以下，每隔一至二天就需要排污一次，每次排污量均在40到50立方米（標準為13.4m²/日），氫氣濕度不合格。

發電機密封油系統結構：發電機密封油結構形式為了避免端軸發生氫氣泄露等問題，發電機內兩端設置了油密封裝置，通過油密封裝置的供油和控制裝置提供密封油和推力油，使其作用于密封瓦。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，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。通過密封油泵向密封瓦中供應空、氫側密封油源。

氫氣濕度和純度的概念及氫氣純度、濕度不合格的危害：濕度是指氣體中的水、汽含量，我們廠一直用露點溫度來表示氫氣濕度。露點溫度是指在壓力為p、溫度為t、混合比為r的濕氣中，在此給定壓力下，濕氣被水飽和時的溫度℃。露點溫度越高說明氫氣越容易結露。氫氣純度不合格，將導致冷卻效率降低，造成機內構件局部過熱，同時有害氣體的存在還會造成絕緣老化、鐵芯及其金屬部件腐蝕。氫氣濕度過大，對發電機定子絕緣的影響更大，一是水分在運行中蒸發為水蒸汽，使微細擊穿點之間氫氣介質導電率升高。二是水汽吸附在絕緣層上，侵入絕緣內部的水將造成內部導體與外部絕緣表面電位相等，成為等電位體，威脅發電機定子絕緣，誘發發電機絕緣事故。所以，潮濕環境對大型發電機的運行是十分不利的。它將對發電機護環產生腐蝕作用，并溶解和凝聚其它有害元素，使機內構件產生表面凝露，使轉子護環受產生附加應力而導致裂紋等危害。

原因分析：引起發電機內氫氣濕度過高的因素不外乎以下幾個方面：密封瓦空、氫側竄油密封油箱長期補油或排油：密封瓦空、氫側竄油，密封油箱長期補油或排油運行，均會使空、氫側密封油兩個獨立循環的系統受到破壞。形成發電機密封瓦空、氫側竄油的原因如下：第一，汽、勵兩側密封瓦空側密封油壓的相互干擾，造成密封瓦空、氫側密封油壓跟蹤不穩定，引起空、氫側密封油相互串油;第二，密封瓦間隙超差引起密封油竄流;第三，空、氫側密封油供油管安裝錯誤;第四，差壓閥和平衡閥工作異常;第五，壓差閥、平衡閥壓力取樣管存在節流，導致壓差閥、平衡閥自動跟蹤異常;第六，氫側油管路供油不足，密封油箱中自動補排油閥故障，造成密封油箱長期補油或排油運行。充、補氫時氫氣中帶入水分：氫冷器、定冷水系統漏水進入發電機：發電機內密封瓦處竄油帶入水分：氫氣干燥器投入不正常。

通過長時間的觀察分析以及現場試驗可排除以下幾個原因：1、定冷水壓力穩定（0.35Mpa-0.39Mpa），內冷水箱水位一直比較穩定。因此，可排除定子冷卻水系統漏水進入發電機導致氫氣濕度大。2、在2010年曾經逐個隔離氫冷器，未發現氫氣濕度有明顯變化，這個原因基本可以排除。3、通過對氫站的了解，每次補入的氫氣濕度和純度都是合格的，這不會是造成發電機內氫氣純度和濕度發生變化的原因。4、發電機冷干機一直投入正常，且嚴格執行了冷干機定期放水工作，這一條也可以排除。

通過以上的分析排除，我認為密封油系統運行不正常才是造成氫氣濕度和純度不合格的罪魁禍首。發電機設置空氫側兩路密封油防止氫氣外泄，空氫側油路的分開是為了防止氫氣受到水分、空氣含量較多的空側油的污染。發電機長時間以來就存在勵端密封油回油不暢，（為此專門曾制定了從防爆風機入口管道放油的措施）。由于回油不暢，，空側油中水分、空氣含量高的密封油竄向氫側，同時氫側密封油的補油源也來自于空側密封油，這更加加劇了氫側油中水分、空氣的含量，氫側油中水被飛濺霧化或汽化，在發電機風扇壓頭作用下水分通過密封瓦進入發電機內，這樣就造成了發電機內氫氣濕度變大、純度不合格。

防范措施：因密封油來自汽輪機潤滑油系統，通過潤滑油油凈化裝置濾除有油水分，堅持定期放水、排污制度，定期檢測油中水分，控制潤滑油水分合格。密封油排煙風機要維持連續運行，且密封油箱要維持較高的真空，定期放油，防止回油不暢。要對密封油油質進行檢測，防止發電機密封油中水分含量超標。由于密封油取自汽輪機潤滑油系統，在汽輪機運行中，由于各方面的原因，造成軸封蒸汽進入軸承油室，凝結成水進入油中。含有較高水分的油在密封瓦中蒸發進入氫氣內。防止密封油帶水。關鍵是要使軸封系統經常處于最佳狀態下運行，既要保持汽輪機真空不受影響，又要不讓軸封蒸汽進入油中。檢修時，軸封間隙必須調整合理。油凈化裝置要通過摸索規律，制訂定期投運的周期，確保油中含水量不大于500mg/L。排油煙（油汽）系統要正確合理，根據機組的特點，軸承室內保持一定的微負壓。此外，軸封進汽自動調整裝置要正常投入運行，并保證其在工況變化時，具有良好的跟蹤性能。每當發生較大的變工況，如機組啟動、停運過程或較大幅度變負荷時，運行人員都必須及時調整軸封進汽壓力。機組運行中要經常監視各回油窺視窗有無水珠和汽霧。每天取油樣對油中含水情況進行分析，當油中含水超標時，應對油箱進行放水排污并投入潤滑油凈化裝置運行。切實控制好發電機的運行風溫和水溫，一般進風溫度35～40°2，內冷水溫40±2°C為佳。機組啟動時，為防止機內濕度過高，可按氫壓0.1MPa，內冷水壓0.05MPa控制，但必須注意內冷水回路中不得發生斷水現象，氫氣冷卻器冷卻水先不投入運行，待機組并網帶初始負荷再投入氫冷器自動調節裝置，提高氫壓和內冷水壓，以避免低溫狀態下氫氣凝露。加強對發電機內積油積水情況的監視，定期對發電機進行排油放水，完善發電機油水液位監測報警裝置，創造條件配置在線監測儀表和遠傳液位報警裝置。

通過以上調整處理，發電機氫氣純度和濕度有了明顯改善，排污次數間隔變為三到四天，細化到每天的排污量在6.5m³左右，氫氣品質有了較大的提高，降低了發電機的使用壽命損耗。