摘要：提高氢冷发电机氢气纯度主要手段有两个：一个是排补氢，另一个调整密封油系统工作正常。排补氢既不安全、也不经济、更不环保。调整密封油系统工作正常，应该作为提高氢冷发电机氢气纯度的重要手段。对于双流环式油密封而言，保证差压阀及平衡阀工作正常，防止空氢侧密封瓦串油是防止发电机内氢气污染的有效办法。
关键词：汽轮发电机组；氢气；系统；运行分析
前言
氢气纯度不合格，将会造成机内构件局部过热。有害气体的存在还会造成绝缘老化、铁芯及其金属部件腐蚀，直接影响机组的安全。如果氢气纯度下降至爆炸范围内，在一定的条件下可能会引起发电机内氢气爆炸；此外，氢气纯度下降时，混合气体的密度随氢气纯度的下降而上升，将导致发电机的通风摩擦损耗增加，降低发电机的效率。因此，发电机在氢气纯度低时长期运行是极不经济的，要求利用排污、补氢的方法提高机内的氢气纯度，这对机组的安全运行构成潜在威胁，同时也造成了一定经济损失。
1 技术分析
1.1 影响发电机氢气纯度因素的理论分析
由于发电机内氢气压力比大气压力高，外界空气不可能漏进发电机内，而运行中压缩空气管与氢气系统中空气干燥器管路是断开的，所以压缩空气漏入发电机的可能性也不存在，因而影响氢气纯度的因素可能来自以下几方面：
（1）氢气纯度测量不准确。
（2）新氢质量不合格。
（3）氢气湿度大。
（4）发电机密封油含水超标。
（5）密封瓦处空、氢侧密封油窜流。
（6）氢侧密封油箱中的补排浮球油阀故障。
（7）压差阀工作不正常压差阀工作不正常将可能出现密封油直接进入发电机内的现象。
（8）防爆风机工作异常。
1.2 我厂#5机组发电机氢气纯度下降的分析和判断
我厂#5机密封油系统采用双流环式油密封。即将压力高于氢压的油注入转轴和密封瓦之间的间隙，将氢气密封，同时阻止空气过入。它依靠压力不断地把油压入，以维持稳定的油环。为了达到密封作用，油压应比氢压高。由于在密封瓦内设有两个供油槽，这样形成独立的氢侧和空侧的密封油系统。当这两个系统中的供油压力基本平衡时，油流将不在两个供油槽之间的空隙中串动。密封油的控制与调节为：空侧油压跟踪氢气压力，由差压阀实现；氢侧油压跟踪空侧油压，由平衡阀实现。
空侧密封油来自氢油分离器，由差压阀调节，经冷油器、滤网，分成汽励两路进入密封瓦，回油汇同#5、#6瓦回油到氢油分离器，将氢油扩容分离后，氢气由防爆风机排大气，油回主油箱和空侧密封油泵入口。
氢侧密封油来自氢侧密封油箱，经平衡阀调节，分汽励两路进入密封瓦，两路回油从密封瓦出来汇合成一起回到密封油箱构成闭式循环。氢侧回油中的少量氢气，在油箱内分离后再沿回氢管回到发电机内。
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密封油箱设有自动补、排油阀，同密封油箱内部浮子自动控制阀门开启和关闭，密封油箱的补油接自空侧密封油泵的的出口，排油排至空侧密封油泵的入口。在正常时，密封油箱内的油位在自动补、排油阀的控制下应保持在一定位置不变。在密封油箱底部有两个强制开启自动补、排油阀的顶针，它们是在自动补、排油阀失去控制，需要强制开启自动补、排油阀时，旋转手轮将自动补、排油阀顶起。在密封油箱的顶部有两个用来强制关闭自动补、排油阀的手轮，正常时这四个手轮应都在退出位置。
2提升#5机组发电机氢气纯度过程
2.1 提升#5机组发电机氢气纯度过程
#5机密封油系统因汽端平衡阀故障，汽端氢侧与空侧密封油差压达到最大量程10.5KPa，使空侧与氢侧密封油串油量大，造成发电机氢气纯度下降，最低达到92.5%，影响机组安全。为了提高氢气纯度，每天排补氢达到4次以上。经与其它机组参数比对、结合现场排查，我们分析判断：#5机组氢气纯度大幅度下降直接原因为汽端平衡阀失效。
9月15日，为了解决氢气纯度持续恶化，在汽端平衡阀失效、平衡阀前后截门严重内漏情况下，为解决空氢侧密封油串油问题，采取提发电机氢气压力至300KPa，调整氢侧密封油再循环，降低氢侧密封油压力临时措施，来达到降低汽端空侧和氢侧密封油之间的差压，从而减少空氢侧串油。氢侧密封油压从0.63MPa降至0.52MPa后，汽端密封油压差从满量程降至0.5KPa。通过氢侧出口油压调整数值估算，调整前汽端氢侧油压高于空侧油压110KPa左右。调整后发电机四个密封油压表基本相等。排补氢次数改为每天正常排补。
9月20日，为进一步提升氢气纯度，对#5机主油箱底部充分排水后投入#5机主机润滑油净化装置，减小密封油系统补油对氢气污染。
经过为期近10天多方面采取措施，氢气纯度下降幅度从每24小时下降1.2%降至0.4%。补氢量从75 m³左右降至20 m³左右。氢气纯度一直维持在95.5%以上。
2.2 提升我厂#5机组发电机氢气纯度过程相关数据
9月3日#5机启机，排补氢量225m³，氢气纯度98.3%，之后氢气纯度一直下降，9月11日氢气纯度降到93.5%，氢气每天改为排补4次，补氢量每天在75 m³左右。9月14日纯度最低降至92.5%。
9月15日调整后氢气纯度开始回升，氢气排补次数改为每天一次，补氢量每天20 m³左右、下降55 m³/24h，氢气纯度维持在95.5%以上。
结论
正常运行中，空气侧密封油压是一个动态平衡的过程，负荷变化、内冷水温度变化、循环水、闭式水等都会引起发电机内氢气压力变化，只要发电机内氢气压力发生变化这个动态平衡就会瞬时被破坏。快速重新建立平衡，避免空氢侧密封瓦串油是防止发电机内氢气遭到污染的有效技术手段。
保证差压阀、平衡阀动作灵活可靠、氢气干燥器、密封油提纯装置工作正常，是保证发电机内氢气纯度首要努力方向。
而对系统运行方式、设备性能特点了然于胸，避免人为原因引起密封油系统运行异常、及时对氢气干燥器和密封油提纯装置排污，则是对运行人员最基本的要求。
参考文献：
[1]一起发电机内漏氢事件分析处理及预防[J].宋俊峰，王豪，姬辉.陕西电力. 2014（10）
[2]发电机氢气纯度下降的原因分析及对策[J].杨建安，孙唐虎.陕西电力. 2011（04）
[3]发电机氢气纯度偏低的原因分析及治理[J].杨建平，石振勤，赵作起.内蒙古电力技术. 2009（04）
论文作者:孙国生
论文发表刊物:《电力设备》2017年第27期
论文发表时间:2018/1/10
标签：氢气论文; 纯度论文; 发电机论文; 油压论文; 油箱论文; 机组论文; 干燥器论文; 《电力设备》2017年第27期论文;