彭群
（浙江大唐国际绍兴江滨热电有限责任公司 浙江绍兴 312366）
摘要：对氢冷发电机氢气湿度超标的原因、危害进行了分析，对绍兴江滨热电2017年氢冷发电机的氢气露点数据进行了统计，发现与氢气干燥器冷却水温度有明显的关系，提出并制定了相应的对策，从而保证了机组的安全运行。
关键词：氢气；氢气干燥器冷却水；露点温度
Abstract：The reason and harm of hydrogen humidity exceeding standard for hydrogen cooled generator are analyzed. The data of hydrogen dew point of hydrogen cooled generator on 2017 in Shaoxing River side thermoelectricity are statistically analyzed. It is found that there is an obvious relationship between hydrogen desiccator cooling water temperature and hydrogen desiccator cooling water temperature. The corresponding countermeasures are put forward to ensure the safe operation of the unit.
Key words：Hydrogen；hydrogen desiccator cooling water；Dew point temperature
绍兴江滨热电安装有2台三菱M701F4型燃气-蒸汽联合循环供热机组，发电机为东方电机有限公司（日本三菱技术）制造的QFR-480-2-21.5型三相交流隐极式同步发电机，采用全氢冷的冷却方式，即定子绕组、定子铁芯氢外冷，转子径向氢内冷结构。与之配套的是10组氢瓶集装格和2套充氢汇流排向发电机氢气系统供氢，氢气为外购成品。
1 氢气简介
氢气是一种无色无臭气体，极微溶于水、乙醇、乙醚。无毒无腐蚀性，极易燃烧，燃烧时发出青色火焰并发生爆鸣，燃烧温度可高达2000℃，氢氧混合燃烧火焰温度高达2100～2500℃，遇氟、氯等能引起猛烈反应[1]。相对密度0.0899；沸点-252.8℃；熔点-259.18℃；气压在-214℃时为10个大气压；临界温度-239℃，临界压力1297kPa；自燃点400℃；爆炸极限为4.1%～74.2%，最大爆炸压力740kPa，产生最大爆炸压力浓度为32.3%，最小引燃能量0.019mJ。根据DL／T651－1998《氢冷发电机氢气湿度的技术要求》的规定，运行中发电机内的氢气湿度露点温度应在-25～0℃[3]。为防止发电机电气绝缘因机内过于干燥而开裂，发电机内的氢气湿度露点温度不应低于-25℃；但氢气湿度超标通常是指运行中发电机内的氢气湿度露点温度超过0℃。
2 发电机氢系统氢气露点状况
目前我公司有2台发电机组，每台机组设一组氢气干燥器，氢气干燥器用冷却水是由自身对应的闭式冷却水泵供应。长期运行过程中发现发电机氢干燥器在每年夏天六至九月份（高温季节），氢气露点（-25～0℃）比较高，几乎接近0值状态。1、2号发电机分别在2017年6月至9月期间出现发电机氢气露点上升并有时都在0℃以上的现象。图1是1号发电机2017年6-8月氢气露点统计图。
图1 1号发电机氢气露点图
3 发电机内氢气湿度超标对发电机的危害
氢冷发电机的氢气湿度超标问题由来已久，但多数情况下未对发电机立刻造成明显的破坏，所以并未引起发电企业的重视。但是如果氢冷发电机的氢气湿度超标，必将对发电机内部部件产生不良影响，甚至威胁发电机的安全运行。在国家电力公司制定的《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》中明确提出要“严格控制氢冷发电机氢气的湿度在规程允许的范围内，并做好氢气湿度的控制措施”。从一些事故经验教训中可以看到氢气湿度超标会危害发电机定子绕组的绝缘强度且能加快转子护环应力腐蚀速度。另外，湿度超标又使氢纯度降低，也对机组运行有极大危害。
4 发电机内氢气湿度超标的原因
4.1 密封油系统的影响
因氢冷发电机在正压下运行，为避免氢气泄漏，配有相应的密封油系统。密封油经过密封油泵送入密封瓦，通过密封油压差阀来调整氢油压力，达到密封发电机内氢气的作用。氢气直接同密封油接触，如果密封油内水分含量超标，将会引起发电机氢气的湿度超标。在我公司，密封油系统与润滑油系统是相互独立的，但是润滑油系统对密封油系统提供补油。密封油真空油箱经密封油泵通过油氢压差压阀经冷油器送至密封瓦，回油至排氢调节油箱。由于润滑油系统在润滑汽轮机各轴瓦时受到轴封系统的影响，使润滑油的水分含量增加，从而密封油的水分含量也会增加，进而影响到氢气的湿度。
为了查明这一问题我们查阅2017年密封油的水分监测结果，结果见表1。
图3 氢气干燥器系统图
冷却水水温直接决定了氢气露点的变化。冬天气温低，冷却水温度低，冷却效果好，经干燥器进一步干燥后进入发电机的氢气就能保证较低的露点。一旦气温升高，冷却水温度随之升高，冷凝效果变差，则氢气干燥器出口的氢气露点也将提高，进入发电机的氢气露点就偏高。图4、图5为2017年1号、2号发电机一至九月份闭式冷却水温度与发电机露点对比图。
图4 1号发电机闭式冷却水温度与发电机露点温度对比图
从以上图表趋势可以看出发电机氢气露点一年的变化规律与闭式冷却水温度变化相吻合，即随着闭式冷却水温的升高发电机氢气露点亦随之升高。几乎两台发电机的氢气露点都是7、8月份最高，进入发电机氢气干燥器热交换器中的闭式冷却水温度高于30℃时氢气露点都在0～-10℃之间，甚至2号发电机出现超标现象。而XFG-1F吸附式氢气干燥器的主要技术参数中冷却水要求水温在29℃以下，如果冷却水温高一些可提高冷却水流量来控制[2]。
图5 2号发电机闭式冷却水温度与发电机露点温度对比图
5 提高发电机氢气露点的措施
5.1 调整轴封蒸汽压力
调整轴封蒸汽压力，防止压力波动，减少由轴封蒸汽进入润滑油中的水分，减缓氢气露点升高的速度，同时延长润滑油净化器的运行时间，降低油中水的含量。
5.2 对发电机氢气干燥器冷却水系统改造
机组氢气干燥器的闭式冷却水进水阀，在进入氢干燥器冷却器前，先把闭式水通过DN20无缝碳钢管引入到新加的板式换热器热介质进口中，然后能在板式换热器热介质出口通过DN20无缝碳钢管引接到机氢气干燥器的闭式冷却水进口，闭式水通过此板式换热器后进入氢气干燥的冷却器。新加装的板式换热器冷介质取自主厂房空调水冷机组的冷却水，分别从氢气干燥器附近的空调水冷机组的冷却水进水管道和回水管道上各开一个引出孔，然后通过DN32无缝碳钢管分别接入到新增加的板式换热器冷介质进出口（见图6）。
图6 氢气干燥器冷却水系统改造示意图
6 结束语
发电机内部氢气露点温度的大小直接影响到氢冷发电机的运行，由于氢干燥器主要是用来干燥发电机氢气的，氢气露点高，表明发电机氢气系统含水率高，氢气干燥器没起到干燥的效果。氢气中含水量过高，长期运行会导至发电机绝缘下降，发电机内部元件产生腐蚀等。当发电机绝缘下降到一定程度，就会产生局部放电等一系列问题。通过对氢气干燥器冷却水改造后进入发电机氢气干燥器热交换器中的闭式冷却水温度降低（低于29℃），这样就能使氢气与闭式水热交换过程更理想，从而就解决了在夏季氢气露点偏高问题，提高了发电机运行的安全性、可靠性。
参考文献：
[1]王涛英，张志国等.发电机氢气露点变化趋势研究及对策析.全国火电600MW机组技术协作会第十三届年会论文集：385-388.
[2]氢气干燥器XFG-1F使用说明书，牡丹江市北方电站设备有限公司.
[3]氢冷发电机氢气湿度的技术要求 DL/T 651-1998[S].中国电力出版社，1999-3-1.
论文作者:彭群
论文发表刊物:《河南电力》2018年19期
论文发表时间:2019/4/12
标签：氢气论文; 发电机论文; 干燥器论文; 冷却水论文; 露点论文; 湿度论文; 温度论文; 《河南电力》2018年19期论文;