论文部分内容阅读
[摘 要]发电机氢气湿度超标严重威胁发电机的安全运行，容易造成发电机短路事故。本文通过对国家能源集团准能集团矸电公司#4发电机氢气湿度超标进行分析、排查、并提出了预防措施，保证氢气湿度在合格范围内运行。
[关键词]发电机 氢气湿度 原因分析处理
中图分类号：TU192 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）20-0354-01
1 湿度的概述
《氢冷发电机氢气湿度的技术要求》（DL/T 651-1998）规定了氢冷发电机氢气湿度在运行氢压下的上下限值及充氢、备氢时补充氢气的允许湿度值；相关文献对氢气湿度超标的危害也有明确的描述。
1.湿度的表示方法
1.1湿度是指气体中的水汽含量，其表示方法较多，常用的有绝对湿度、相对湿度、露点温度等，相互之间可以换算。
（1）绝对湿度湿气中水汽质量与湿气的总体积之比，g/m3。
（2）相对湿度压力为P、温度为T的湿气中，水汽摩尔分数与同一温度T和压力P下纯水表面的饱和水汽的摩尔分数之比，%。
（3）露点温度压力为P、温度为T、混合比为r的湿气中，在此给定的压力下，湿气被水饱和时的温度，℃。
2 氢气湿度超标对发电机的危害
2.1氢气湿度超标易造成发动机转子护环产生应力腐蚀。发动机氢气湿度高，将对其接触的金属产生应力腐蚀，而应力腐蚀与金属相互起到催化作用，应力腐蚀使护环产生裂纹，同时绝缘瓦松动，绝缘瓦同护环端部转子线圈摩擦，引起转子线圈接地或短路。
2.2氢气湿度超标对绝缘性能的影响。发电机内氢气湿度超标，降低定子的绝缘电气强度，易使定子绝缘薄弱处发生相间短路。会使转子绝缘强度下降，容易发生闪络和绝缘击穿事故。
2.3氢气湿度超标影响发动机运行效率。由于氢气中湿度大、水分大，使气体密度增大，增加了发动机通风损耗，降低了发动机的运行效率。
3 氢气湿度大的原因分析
3.1制氢站来氢湿度大。
3.2氢气干燥装置工作不正常。
3.3密封油进入发电机内。
3.4氢冷器泄漏。
3.5定冷水系统泄漏。
3.6轴封漏气量大，轴封加热器负荷大，疏水量增加，轴封疏水经多级水封筒至排气装置管路堵塞或疏水不畅，使轴封加热器高水位或满水运行，造成大量轴封漏气经轴承箱漏入润滑油中，润滑油水分增加，润滑油是密封油的备用油，密封油水分增加，使得氢气湿度增大。
4 发电机氢气湿度大的处理
4.1对氢气湿度仪进行校验确保仪表的准确性。
4.2对补氢系统进行必要的完善，在机前补氢管道、输氢管道最低点适当增加排污放水点，在向发电机补氢前，先进行输氢母管的排污放水，并测定母管氢气纯度、湿度合格才能向发电机内补氢。
4.3确保氢气干燥器运行正常。干燥器对补充氢气进行干燥处理，使送入发电机内的氢气湿度合格。氢气干燥器定期排水，隔离氢气干燥器冷却水侧，氢气湿度未见明显变化，排除氢气干燥器冷却器泄漏的可能。
4.4检查氢气冷却器管道无破裂无沙眼，阀门接口严密。降低工业水压力运行，通过氢冷器排空气管处氢气测量，未检测到漏氢情况；通过降低内冷水系统冷却水压力运行，氢气湿度变化不明显；虽说氢压大于水压，但水汽仍有可能扩散到氢气系统中，应引起高度重视，提高检修质量，使缺陷消除在萌芽状态。
4.5排查发电机密封油空侧、氢侧冷油器、主机润滑油冷油器水侧，未见渗漏油迹象。对发电机密封瓦进行处理，防止密封油进入发电机内。
4.6在保证机组真空的前提下，汽机轴封压力不超限。加强对轴加风机的检查维护，保证轴封加热器的微负压。当发生较大的工况变化，如机组启动、停运过程或较大幅度变负荷时，须及时调整轴封进汽压力。
4.7保证平衡阀、压差阀的正常投运，防止发电机进油。并切实控制好发电机的运行风温及内冷水温。各油水探测仪排污未见水迹、油迹，未见异常。
4.8经过调整轴封供汽，同时投入油净化装置和滤油机，及时开启轴封加热器汽侧放水进行疏水，氢气湿度开始明显下降至合格。严密监视发电机密封油中含水情况，加强密封油质处理，确保油中含水量合格。
5 实例
5.1 氢气湿度增大过程
#4机组投产以来，氢气湿度就在就存在问题，影响机组安全稳定运行。
2017年10月9日21时，#4机组氢气湿度逐渐开始增大，并超过合格标准（标准≤4g/m3），10月10日8时，发电机氢气湿度逐步升至16g/m3超标严重，然后进行系统排查，同时联系检修检查氢气除湿装置、置换氢气、各油水探测仪放水、主油箱放水。并联系化学化验站对润滑油油质进行化验，结果为：微水578.2 mg/L（标准≤80 mg/L）、颗粒度12级（标准≤8级）超标严重。
10月12日0时26分，#4机组停运进行小修，停机期间对润滑油系统和轴封系统进行了检查。11月10日12时35分#4机组并网运行，11月18日氢气湿度再次开始增大，逐步升至18.4g/m3，严重影响机组安全运行。化学化验站对润滑油油质进行化验，结果为：微水521.3 mg/L（标准≤80 mg/L）、颗粒度12级（标准≤8级）超标严重。
5.2 湿度增大的原因
通过综合排查，最后确定为#4机组轴封漏气量大，轴封加热器负荷大，疏水量增加，轴封疏水经多级水封筒至排气装置管路堵塞或疏水不畅，使轴封加热器高水位或满水运行，造成大量轴封漏气经轴承箱漏入润滑油中，使润滑油水分增加，润滑油是密封油的备用油，同时密封油水分增加，使得氢气湿度增大。
5.3 湿度大处理
经过调整轴封供汽压力，同时投入油净化装置和滤油机进行滤油，及时开启轴封加热器汽侧放水进行疏水，调整轴封加热器运行水位，一小时后，氢气湿度开始明显下降至合格。在机组停机备用期间，对轴封疏水经多级水封筒至排气装置管路进行疏通改造，至今再没有发生氢气湿度增大。
6 防范措施
6.1 正常运行中的氢气湿度监控
发电机正常运行中，控制好运行风温和内冷水温，根据湿度情况，定期或不定期排污，达到降湿目的。
6.2 充氢备用或机组启动时的氢湿监控
机组充氢备用时，为了保护绝缘，要严格执行氢气湿度标准。机组启动时，可将氢气冷却器冷却水不投入，并网后投入。停机时，保持内冷水正常運行，内冷水的冷却水可不投入运行或投电加热，使内冷水保持较高温度，能有效防止定子绝缘受潮，防止转子护环产生应力腐蚀。
结语
氢冷发动机氢气湿度超标原因很多，在发电机氢气品质管理中，需提高氢气湿度对发电机危害的认识，了解氢气露点的标准，确保氢气湿度在国标的要求范围内。本文对轴封疏水经多级水封筒至排气装置管路进行疏通改造后，至今再没有发生氢气湿度增大。符合标准规定，解决了现场实际问题。
参考文献
[1] DL/T 651-1998，氢冷发电机氢气湿度的技术要求.
[2] 黄成平.氢冷发电机运行与检修 北京：水利电力出版社，1989.
[关键词]发电机 氢气湿度 原因分析处理
中图分类号：TU192 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）20-0354-01
1 湿度的概述
《氢冷发电机氢气湿度的技术要求》（DL/T 651-1998）规定了氢冷发电机氢气湿度在运行氢压下的上下限值及充氢、备氢时补充氢气的允许湿度值；相关文献对氢气湿度超标的危害也有明确的描述。
1.湿度的表示方法
1.1湿度是指气体中的水汽含量，其表示方法较多，常用的有绝对湿度、相对湿度、露点温度等，相互之间可以换算。
（1）绝对湿度湿气中水汽质量与湿气的总体积之比，g/m3。
（2）相对湿度压力为P、温度为T的湿气中，水汽摩尔分数与同一温度T和压力P下纯水表面的饱和水汽的摩尔分数之比，%。
（3）露点温度压力为P、温度为T、混合比为r的湿气中，在此给定的压力下，湿气被水饱和时的温度，℃。
2 氢气湿度超标对发电机的危害
2.1氢气湿度超标易造成发动机转子护环产生应力腐蚀。发动机氢气湿度高，将对其接触的金属产生应力腐蚀，而应力腐蚀与金属相互起到催化作用，应力腐蚀使护环产生裂纹，同时绝缘瓦松动，绝缘瓦同护环端部转子线圈摩擦，引起转子线圈接地或短路。
2.2氢气湿度超标对绝缘性能的影响。发电机内氢气湿度超标，降低定子的绝缘电气强度，易使定子绝缘薄弱处发生相间短路。会使转子绝缘强度下降，容易发生闪络和绝缘击穿事故。
2.3氢气湿度超标影响发动机运行效率。由于氢气中湿度大、水分大，使气体密度增大，增加了发动机通风损耗，降低了发动机的运行效率。
3 氢气湿度大的原因分析
3.1制氢站来氢湿度大。
3.2氢气干燥装置工作不正常。
3.3密封油进入发电机内。
3.4氢冷器泄漏。
3.5定冷水系统泄漏。
3.6轴封漏气量大，轴封加热器负荷大，疏水量增加，轴封疏水经多级水封筒至排气装置管路堵塞或疏水不畅，使轴封加热器高水位或满水运行，造成大量轴封漏气经轴承箱漏入润滑油中，润滑油水分增加，润滑油是密封油的备用油，密封油水分增加，使得氢气湿度增大。
4 发电机氢气湿度大的处理
4.1对氢气湿度仪进行校验确保仪表的准确性。
4.2对补氢系统进行必要的完善，在机前补氢管道、输氢管道最低点适当增加排污放水点，在向发电机补氢前，先进行输氢母管的排污放水，并测定母管氢气纯度、湿度合格才能向发电机内补氢。
4.3确保氢气干燥器运行正常。干燥器对补充氢气进行干燥处理，使送入发电机内的氢气湿度合格。氢气干燥器定期排水，隔离氢气干燥器冷却水侧，氢气湿度未见明显变化，排除氢气干燥器冷却器泄漏的可能。
4.4检查氢气冷却器管道无破裂无沙眼，阀门接口严密。降低工业水压力运行，通过氢冷器排空气管处氢气测量，未检测到漏氢情况；通过降低内冷水系统冷却水压力运行，氢气湿度变化不明显；虽说氢压大于水压，但水汽仍有可能扩散到氢气系统中，应引起高度重视，提高检修质量，使缺陷消除在萌芽状态。
4.5排查发电机密封油空侧、氢侧冷油器、主机润滑油冷油器水侧，未见渗漏油迹象。对发电机密封瓦进行处理，防止密封油进入发电机内。
4.6在保证机组真空的前提下，汽机轴封压力不超限。加强对轴加风机的检查维护，保证轴封加热器的微负压。当发生较大的工况变化，如机组启动、停运过程或较大幅度变负荷时，须及时调整轴封进汽压力。
4.7保证平衡阀、压差阀的正常投运，防止发电机进油。并切实控制好发电机的运行风温及内冷水温。各油水探测仪排污未见水迹、油迹，未见异常。
4.8经过调整轴封供汽，同时投入油净化装置和滤油机，及时开启轴封加热器汽侧放水进行疏水，氢气湿度开始明显下降至合格。严密监视发电机密封油中含水情况，加强密封油质处理，确保油中含水量合格。
5 实例
5.1 氢气湿度增大过程
#4机组投产以来，氢气湿度就在就存在问题，影响机组安全稳定运行。
2017年10月9日21时，#4机组氢气湿度逐渐开始增大，并超过合格标准（标准≤4g/m3），10月10日8时，发电机氢气湿度逐步升至16g/m3超标严重，然后进行系统排查，同时联系检修检查氢气除湿装置、置换氢气、各油水探测仪放水、主油箱放水。并联系化学化验站对润滑油油质进行化验，结果为：微水578.2 mg/L（标准≤80 mg/L）、颗粒度12级（标准≤8级）超标严重。
10月12日0时26分，#4机组停运进行小修，停机期间对润滑油系统和轴封系统进行了检查。11月10日12时35分#4机组并网运行，11月18日氢气湿度再次开始增大，逐步升至18.4g/m3，严重影响机组安全运行。化学化验站对润滑油油质进行化验，结果为：微水521.3 mg/L（标准≤80 mg/L）、颗粒度12级（标准≤8级）超标严重。
5.2 湿度增大的原因
通过综合排查，最后确定为#4机组轴封漏气量大，轴封加热器负荷大，疏水量增加，轴封疏水经多级水封筒至排气装置管路堵塞或疏水不畅，使轴封加热器高水位或满水运行，造成大量轴封漏气经轴承箱漏入润滑油中，使润滑油水分增加，润滑油是密封油的备用油，同时密封油水分增加，使得氢气湿度增大。
5.3 湿度大处理
经过调整轴封供汽压力，同时投入油净化装置和滤油机进行滤油，及时开启轴封加热器汽侧放水进行疏水，调整轴封加热器运行水位，一小时后，氢气湿度开始明显下降至合格。在机组停机备用期间，对轴封疏水经多级水封筒至排气装置管路进行疏通改造，至今再没有发生氢气湿度增大。
6 防范措施
6.1 正常运行中的氢气湿度监控
发电机正常运行中，控制好运行风温和内冷水温，根据湿度情况，定期或不定期排污，达到降湿目的。
6.2 充氢备用或机组启动时的氢湿监控
机组充氢备用时，为了保护绝缘，要严格执行氢气湿度标准。机组启动时，可将氢气冷却器冷却水不投入，并网后投入。停机时，保持内冷水正常運行，内冷水的冷却水可不投入运行或投电加热，使内冷水保持较高温度，能有效防止定子绝缘受潮，防止转子护环产生应力腐蚀。
结语
氢冷发动机氢气湿度超标原因很多，在发电机氢气品质管理中，需提高氢气湿度对发电机危害的认识，了解氢气露点的标准，确保氢气湿度在国标的要求范围内。本文对轴封疏水经多级水封筒至排气装置管路进行疏通改造后，至今再没有发生氢气湿度增大。符合标准规定，解决了现场实际问题。
参考文献
[1] DL/T 651-1998，氢冷发电机氢气湿度的技术要求.
[2] 黄成平.氢冷发电机运行与检修 北京：水利电力出版社，1989.