#2汽輪發電機氫氣純度低分析及處理措施

摘 要：文中論述了汽輪發電機氫氣系統運行對機組運行的影響和危害，針對公司#2機組的實際情況分析了影響發電機氫氣純度的主要原因和提高氫氣純度的處理措施以及取得的實際效果。

關鍵詞：提高;氫氣純度

1 氫氣運行情況概述

國電黃金埠發電廠建設有2臺上海汽輪廠的650MW超臨界發電機組，發電機為西門子西屋公司與上海汽輪發電機有限公司聯合產品，型號為THDF118/56，采用水氫氫冷卻方式，額定運行氫壓0.4MPa。發電機支撐軸瓦#7、#8瓦下瓦為可傾瓦、上瓦圓筒瓦，其軸端氫氣密封采用的是雙流環密封瓦結構，密封的原理：密封瓦為空側密封瓦和氫氣側密封瓦的組合方式，通過各自的油泵、油箱、油管路形成相對獨立的油循環系統，兩個系統中的油壓力通過系統的再循環的初調整和平衡閥的微調整，達到一定范圍的平衡時，不發生相互串油。運行中空側密封油壓通過差壓閥的調節作用，始終保持油壓高于氫氣壓力一定范圍，防止氫氣逸出。公司#2機組投產后一直存在氫氣純度低且運行時純度下降快的情況，當發電機氫氣純度<96%時需進行補排氫的工作，每天由于氫氣純度低的補氫量約35-40立方，尤其在夏季，純度低補氫量大的情況尤為突出，遠遠超出技術監督規定的標準，影響機組的安全運行。

2 氫氣純度低對機組運行影響

發電機氫氣純度是發電機冷卻系統關鍵指標之一，隨著機組容量的增大，系統越來越復雜，影響汽輪發電機氫氣純度的環節和因素也越來越多，提高和保持發電機氫氣純度指標已成為保證機組安全運行的一項重要工作。

電廠氫氣來源主要有兩種方式，一種是外購氫直接進行系統按需補氫，另一種是設置制氫站，進行生產制氫，通過氫氣罐進行儲存，依據系統需要實時補氫。制氫機生產出的氫氣必須為合格產品，主要指標：氫氣純度需達到99.9%。發電機內氫氣純度指標不得低于96%。

氫氣純度低的主要危害：

1）氫氣是一種極易爆炸的危險品，如發電機內內氫氣純度不合格，存在氫爆的可能;

2）發電機氫氣純度降低，露點過高，濕度大，可能造成定子、轉子絕緣降低，易發生短路，影響發電機的安全運行;

3）發電機氫氣純度降低將影響冷卻效果。

3 原因排查及處理

3.1 機組運行中對氫氣、油系統異常排查

實際運行中發電機密封油系統空氫側油泵出口壓力06mpa，經過系統的調節反饋到運轉層油壓大約0.48mpa，現場檢查就地顯示汽端油壓基本正常，而勵端油壓只有042MPa，當油壓波動，油壓調節發生調節滯后易出現氫氣泄漏污染情況，密封油壓不能有效達到密封。就現場的異常情況，安排對空氫側油管路的油實際流量進行了檢測：勵端空側密封油進油量210/210.6L/min，汽端空側密封油進油量75/129L/min，兩端的氫側進油量維持在20-40L/min，從運行中的檢查結果來分析，#2機發電機勵端密封瓦空側油量偏大，汽端也存在存在油流量增大的趨勢，初步分析為密封瓦磨損間隙增大，導致系統漏油量增多;利用停機時間度密封瓦進行解體檢查，勵端密封瓦出現嚴重變形，密封瓦徑向間隙超標準0.30mm左右，組合后測量存在橢圓、變形及錯口情況，隨即對密封瓦進行重新澆筑加工后，密封瓦于軸頸的配合間隙控制在標準值0.23mm，同時對密封油管路及密封瓦瓦座各油孔進行疏通檢查，發現密封瓦空側油路孔被密封墊遮擋近三分之一多，影響空氫側的油通流，重新按標準制作安裝密封墊，達到技術標準。

3.2 密封油各調節閥的檢查

運行中主差壓閥的作用控制油氫壓差，通過差壓閥的調節始終維持空側油壓大于氫側壓力0.84KPa左右;汽端和勵端油路各設有一平衡閥，維持密封瓦的空氫側油壓差在±490Pa范圍，達到運行中密封氫氣的要求;現場排查系統運行時平衡閥實際參與調節時，密封瓦的空側油壓始終高于氫側油壓（向上調節活塞上移增大氫側油壓），停機時進行平衡閥進行解體檢查檢測，其調節螺釘設計偏短，向上調節過程調節余量不足，無法滿足調節要求，重新對調節螺釘進行重新設計加工，整體加長約15mm，提高平衡閥的調節能力，投運后進行調節能夠滿足氫側由于高于空側油壓490pa的標準。

3.3 密封油油質的處理

密封油的油品質指標會直接影響氫氣運行純度，如油的水份越多，運行油溫越高，其內部水份與油分子越容易進入到氫氣中。對#2機密封油的油質進行化驗跟蹤檢查，密封油水份指標接近合格標準的上限100mg/L，且進行部分管道放油取樣過程發現部分油質存在乳化現象，油質較差。技術改進方面：對密封油系統的油進行真空凈化過濾，主要措施在氫側密封油箱補油閥前的管道上引出油流，油進入專用真空凈化設備，對油中的水份、氣體雜質進行過濾，凈化合格后的油進入氫側密封油箱，同時油箱的油位保持低位運行（維持在0至-5cm左右），密封油的補油閥保持常開狀態，高品質的油進行循環運行，從而提高氫氣的純度指標。

3.4 其它方面檢查

運行中發電機氫氣露點指標經常性長時間維持在0度左右運行（標準值：-5℃～-25℃），露點指標超標準;系統氫氣干燥器的運行效果差，原氫氣干燥器配備的是冷凝式氫氣干燥器，設備運行的主要缺點是故障率高，除濕效率較差;利用停機時間，對氫氣干燥器換型改造，改為穩定性更高的吸附式氫氣干燥器，通過分子篩的吸附除濕效果明顯提升，發電機氫氣露點總體控制在-15℃～-25℃度之間。

4 結語

通過最近兩年來的設備整治，目前#2機機組的氫氣純度總體保持97%以上，消除了由于純度低頻繁補氫的情況，提高了設備可靠性;但對標國內先進機組仍有差距，我們將繼續努力，開展技術攻關，做好確保機組安全穩定運行各項工作。

參考文獻：

[1]上海汽輪機廠《600MW汽輪機說明書》.

[2]上海汽輪發電機廠THDTF118/56型《600M汽輪發電機產品說明書》.

[3]《600MW機組集控運行規程》.

作者簡介：付名江（1973-），男，江西九江人，本科，工程師，研究方向：汽輪機節能降耗。