氫冷發(fā)電機(jī)的氫氣濕度超標(biāo)問題由來已久，但多數(shù)情況下未對發(fā)電機(jī)即時造成明顯的破壞，所以并未引起發(fā)電企業(yè)的重視。但是如果氫冷發(fā)電機(jī)的氫氣濕度超標(biāo)，必將對發(fā)電機(jī)內(nèi)部部件產(chǎn)生不良影響，甚至威脅發(fā)電機(jī)的安全運行。在國家電力公司制定的《防止電力生產(chǎn)重大事故的二十五項重點要求》中明確提出要“嚴(yán)格控制氫冷發(fā)電機(jī)氫氣的濕度在規(guī)程允許的范圍內(nèi)，并做好氫氣濕度的控制措施”氫氣濕度超標(biāo)的危害，根據(jù)DL／T651－1998《氫冷發(fā)電機(jī)氫氣濕度的技術(shù)要求》的規(guī)定，運行中發(fā)電機(jī)內(nèi)的氫氣濕度應(yīng)在－25～0℃露點溫度。為防止發(fā)電機(jī)電氣絕緣因機(jī)內(nèi)過于干燥而開裂，發(fā)電機(jī)內(nèi)的氫氣濕度不應(yīng)低于－25℃露點溫度；但氫氣濕度超標(biāo)通常是指運行中發(fā)電機(jī)內(nèi)的氫氣濕度超過0℃露點溫度。氫氣濕度超標(biāo)對發(fā)電機(jī)的危害主要表現(xiàn)在2方面。
1．1 破壞發(fā)電機(jī)絕緣
氫氣在氫冷發(fā)電機(jī)中主要是起冷卻作用。作為冷卻介質(zhì)，時刻與發(fā)電機(jī)的定子繞組的電氣絕緣發(fā)生接觸。氫氣濕度過高會降低發(fā)電機(jī)內(nèi)部的定子繞組線棒絕緣性能，長期在氫氣濕度超標(biāo)工況下運行的發(fā)電機(jī)組，可能因為絕緣性能的降低使內(nèi)部產(chǎn)生局部放電，從而破壞電氣絕緣，導(dǎo)致單相或相間短路事故，危及發(fā)電機(jī)的安全。雖然目前還沒有確切的證據(jù)表明某臺發(fā)電機(jī)的定子接地或相間短路故障與氫氣濕度超標(biāo)存在直接的因果關(guān)系，但可以發(fā)現(xiàn)部分發(fā)生了定子接地或相間短路故障的氫冷發(fā)電機(jī)確實長年運行在氫氣濕度不合格的工況下。
1．2 對金屬構(gòu)件產(chǎn)生腐蝕
有資料表明，氫氣濕度超標(biāo)是金屬50 Mn18Cr4 Wn材質(zhì)的發(fā)電機(jī)護(hù)環(huán)產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕的主要誘因。據(jù)有關(guān)報道，大同二廠＃5發(fā)電機(jī)（水—氫—氫，200 MW）曾因氫氣干燥器停運使發(fā)電機(jī)內(nèi)的氫氣濕度長期嚴(yán)重超標(biāo)（露點溫度20℃以上），zui終造成發(fā)電機(jī)護(hù)環(huán)產(chǎn)生多處應(yīng)力腐蝕裂紋，被迫全部更換護(hù)環(huán)。目前還沒有發(fā)現(xiàn)其它材質(zhì)的金屬部件由于氫氣濕度超標(biāo)導(dǎo)致腐蝕裂紋的證據(jù)，但長期工作在潮濕與高溫環(huán)境下的金屬部件的壽命可能會比正常狀態(tài)下的金屬短一些。2001年，河北省電力公司對河北南網(wǎng)氫冷發(fā)電機(jī)組氫氣濕度超標(biāo)問題進(jìn)行了調(diào)研。共調(diào)研了6臺30 0 MW機(jī)組，1 2臺2 00 MW機(jī)組和2臺50 MW機(jī)組，結(jié)果表明6臺300 MW機(jī)組和7臺200 MW機(jī)組氫氣濕度合格，5臺200 MW機(jī)組和2臺50MW機(jī)組不合格，且超標(biāo)嚴(yán)重。由此可以看出，河北南網(wǎng)運行的氫冷發(fā)電機(jī)組仍然存在較為嚴(yán)重的氫氣濕度超標(biāo)問題，為確保發(fā)電機(jī)組安全運行和電網(wǎng)可靠供電，有必要對網(wǎng)內(nèi)運行的氫冷發(fā)電機(jī)組氫氣濕度超標(biāo)問題進(jìn)行分析并開展大規(guī)模治理。分析氫冷發(fā)電機(jī)中氫氣運行的每個環(huán)節(jié)，認(rèn)為可能造成發(fā)電機(jī)內(nèi)部氫氣濕度超標(biāo)的環(huán)節(jié)有2部分。
a．氫氣氣源本身不合格
如氫站內(nèi)的氫氣濕度過高，或由氫站到發(fā)電機(jī)的氫氣管路密封不好造成氫氣受潮。如某發(fā)電廠在氫站內(nèi)的制氫設(shè)備干燥效果不好，又未加裝氫氣干燥設(shè)備，氫氣濕度常年高達(dá)－11℃露點溫度，這樣很難保證發(fā)電機(jī)內(nèi)部的氫氣濕度合格。
b．發(fā)電機(jī)內(nèi)部存在密封問題，氫氣在發(fā)電機(jī)內(nèi)部受潮
如平衡閥、壓差閥的調(diào)整存在問題、發(fā)電機(jī)密封軸瓦間隙較大、氫冷器漏水以及汽輪機(jī)軸封漏汽等。為避免發(fā)電機(jī)內(nèi)氫氣向外泄漏，有的單位將平衡閥、壓差閥調(diào)整為負(fù)壓系統(tǒng)，而不考慮密封油可能向發(fā)電機(jī)內(nèi)泄漏。因為多數(shù)發(fā)電機(jī)密封油與汽輪機(jī)油是一個系統(tǒng)，而對汽輪機(jī)油中含水標(biāo)準(zhǔn)的要求，僅為“沒有可見水”（GB11120－1989《L－TSA汽輪機(jī)油質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》），這種油一旦進(jìn)入發(fā)電機(jī)，不僅會直接影響發(fā)電機(jī)的電氣絕緣，造成諸如發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子匝間短路等電氣缺陷，也會給發(fā)電機(jī)內(nèi)的氫氣帶來水分，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)內(nèi)氫氣濕度超標(biāo)。有些單位的發(fā)電機(jī)排污口1 d竟能排出4～5 L以上的污物，可見密封系統(tǒng)極差，無法保證發(fā)電機(jī)內(nèi)的氫氣不受潮。氫氣濕度的治理主要包括2方面：對氫冷發(fā)電機(jī)的氫氣循環(huán)回路進(jìn)行治理，確保在整個回路中盡可能消滅水分的來源；加強(qiáng)對機(jī)內(nèi)氫氣的干燥，即使回路中存在受潮點，也能保證機(jī)內(nèi)的氫氣合格。
1．3 加強(qiáng)氫氣循環(huán)系統(tǒng)密封治理
a．加強(qiáng)氫氣氣源治理
依靠先進(jìn)的過濾等手段來確保氫站內(nèi)的氫氣濕度降到較低的水平，通常要求氫站內(nèi)氫氣濕度td≤－25℃露點溫度。
b．根據(jù)補氫量對氫氣循環(huán)回路進(jìn)行密封治理
重點加強(qiáng)汽輪機(jī)軸封漏汽治理，加強(qiáng)平衡閥、壓差閥的調(diào)整，既不能發(fā)生氫氣泄漏，也不能造成密封油大量泄漏進(jìn)入發(fā)電機(jī)，致使機(jī)內(nèi)氫氣濕度超標(biāo)。為此應(yīng)將發(fā)電機(jī)兩側(cè)密封油檔更換為微正壓型密封油檔，阻止密封油向機(jī)內(nèi)滲漏，同時應(yīng)調(diào)整發(fā)電機(jī)密封瓦間隙到zui合理的程度。此外，氫冷器也是回路中密封治理的重點，雖然氫氣壓力較高可以保證在氫冷器存在泄漏現(xiàn)象時不發(fā)生機(jī)內(nèi)進(jìn)水，但不能避免此時因氣水分子交換導(dǎo)致氫氣受潮，為此應(yīng)加強(qiáng)氫冷器的漏水控制。
c．盡量降低汽輪機(jī)潤滑油中含水量
考慮到氫氣與發(fā)電機(jī)密封油之間不可能達(dá)到的密封隔離，應(yīng)對密封油進(jìn)行微水含量監(jiān)視，過大時應(yīng)進(jìn)行濾油處理，這是保證發(fā)電機(jī)內(nèi)部氫氣濕度不超標(biāo)的一個重要措施。含水量標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)執(zhí)行頒布的DL／T705－1999運行中氫冷發(fā)電機(jī)用密封油質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，控制在50 mg／L以內(nèi)。
1．4 加強(qiáng)發(fā)電機(jī)內(nèi)部的氫氣干燥
a．使用效果較好的氫氣干燥器
盡管任何一種氫氣干燥器在運行狀態(tài)良好時，都能保證氫氣循環(huán)系統(tǒng)密封良好的發(fā)電機(jī)內(nèi)的氫氣濕度在合格范圍以內(nèi)，但是考慮到氫氣干燥器的運行可靠程度、氫氣循環(huán)系統(tǒng)密封不好時的除濕效果，以及發(fā)電機(jī)停機(jī)時多數(shù)氫氣干燥器將退出運行等因素，建議在氫氣濕度超標(biāo)較為嚴(yán)重的發(fā)電機(jī)上優(yōu)先選用帶有自循環(huán)系統(tǒng)的吸附式氫氣干燥器，利用其故障率較低、除濕效果較好的特點盡可能提高發(fā)電機(jī)內(nèi)氫氣的干燥程度。
b．如采取以上措施后，發(fā)電機(jī)內(nèi)氫氣濕度仍無法達(dá)標(biāo)，可考慮在發(fā)電機(jī)勵側(cè)增加1臺氫氣干燥器。氫氣濕度較高時，2臺氫氣干燥器同時工作，其它時間可1臺備用。但應(yīng)注意的是，干燥器的開孔位置和角度會影響自循環(huán)型干燥器的循環(huán)效果，為避免造成氫氣循環(huán)的死區(qū)，應(yīng)請有經(jīng)驗的單位進(jìn)行專業(yè)設(shè)計。
1．5 加強(qiáng)氫氣濕度的監(jiān)測和管理
a．加強(qiáng)氫氣濕度的監(jiān)測，可安裝在線監(jiān)測裝置。特別是一些調(diào)峰電廠和機(jī)組，由于發(fā)電機(jī)啟停頻繁，機(jī)內(nèi)氫氣濕度也處于變化之中，為防止停機(jī)時發(fā)電機(jī)內(nèi)的氫氣濕度超標(biāo)而失去監(jiān)控，應(yīng)考慮安裝在線監(jiān)測裝置。
b．目前氫氣濕度檢測和監(jiān)測裝置沒有統(tǒng)一的校驗儀器和標(biāo)準(zhǔn)，不能保證氫氣濕度數(shù)據(jù)的詳實可信。一些單位采用便攜式儀器與實驗室測量、在線監(jiān)測裝置之間進(jìn)行互相比較，暫時解決了沒有校驗儀器的問題，但不能*解決校驗標(biāo)準(zhǔn)的問題。因此，應(yīng)對氫氣濕度檢測和監(jiān)測裝置建立量值傳遞制度進(jìn)行探索，定期進(jìn)行氫氣濕度檢測儀器的抽檢和現(xiàn)場抽檢。河北南網(wǎng)通過對氫氣濕度超標(biāo)發(fā)電機(jī)的治理，取得了明顯效果。到目前為止，2001年氫氣濕度超標(biāo)的發(fā)電機(jī)多數(shù)已經(jīng)合格，部分發(fā)電機(jī)的氫氣濕度指標(biāo)還達(dá)到了令人滿意的水平，如治理前某熱電廠2臺200 MW發(fā)電機(jī)氫氣露點值平均為18℃，治理后均已降到－16℃以下。由以上治理效果可知，通過科學(xué)分析和各專業(yè)協(xié)同配合，是能夠*氫冷發(fā)電機(jī)氫氣濕度超標(biāo)這個頑癥的。在*消除這一現(xiàn)象后，氫冷發(fā)電機(jī)的故障率將會進(jìn)一步下降，這將為提高發(fā)電機(jī)組等效可用系數(shù)和安全經(jīng)濟(jì)運行水平起到巨大的作用。
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