氫冷發(fā)電機(jī)組氫氣濕度超標(biāo)問題的分析及治理

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1、氫冷發(fā)電機(jī)組氫氣濕度超標(biāo)問題的分析及治理氫冷發(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(duì)發(fā)電機(jī)即時(shí)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(duì)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(yùn)行。在國(guó)家電力公司制定的《防止電力生產(chǎn)重大事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)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(yùn)行中發(fā)電機(jī)內(nèi)的氫氣濕度應(yīng)在－25～0℃露點(diǎn)溫度。為防止發(fā)電

2、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(diǎn)溫度；但氫氣濕度超標(biāo)通常是指運(yùn)行中發(fā)電機(jī)內(nèi)的氫氣濕度超過0℃露點(diǎn)溫度。氫氣濕度超標(biāo)對(duì)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(shí)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(huì)降低發(fā)電機(jī)內(nèi)部的定子繞組線棒絕緣性能，長(zhǎng)期在氫氣濕度超標(biāo)工況下運(yùn)行的發(fā)電機(jī)組，可能因?yàn)榻^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(tái)發(fā)電機(jī)的定子接地

3、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(shí)長(zhǎng)年運(yùn)行在氫氣濕度不合格的工況下。1．2對(duì)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50Mn18Cr4Wn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(bào)道，大同二廠＃5發(fā)電機(jī)（水—?dú)洹獨(dú)洌?00MW）曾因氫氣干燥器停運(yùn)使發(fā)電機(jī)內(nèi)的氫氣濕度長(zhǎng)期嚴(yán)重超標(biāo)（露點(diǎn)溫度20℃以上），最終造成發(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(zhǎng)期工作在潮濕與高溫環(huán)境下

4、的金屬部件的壽命可能會(huì)比正常狀態(tài)下的金屬短一些。2001年，河北省電力公司對(duì)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(tái)300MW機(jī)組，12臺(tái)200MW機(jī)組和2臺(tái)50MW機(jī)組，結(jié)果表明6臺(tái)300MW機(jī)組和7臺(tái)200MW機(jī)組氫氣濕度合格，5臺(tái)200MW機(jī)組和2臺(tái)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(yùn)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(yùn)行和電網(wǎng)可靠供電，有必要對(duì)網(wǎng)內(nèi)運(yùn)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(yùn)行的每個(gè)環(huán)節(jié)，認(rèn)為可能造

5、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(diǎn)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?yàn)槎鄶?shù)發(fā)電機(jī)密封油與汽輪機(jī)

6、油是一個(gè)系統(tǒng)，而對(duì)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(huì)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(huì)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1d竟能排出4～5L以上的污物，可見密封系統(tǒng)極差，無(wú)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(duì)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(gè)回路中盡可能消滅水分的來源；加強(qiáng)對(duì)機(jī)內(nèi)氫氣的干燥，即使回路中存在受潮點(diǎn)，也能保證機(jī)內(nèi)的氫氣合

7、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(diǎn)溫度。b．根據(jù)補(bǔ)氫量對(duì)氫氣循環(huán)回路進(jìn)行密封治理　重點(diǎn)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(shí)應(yīng)調(diào)整發(fā)電機(jī)密封瓦間隙到最合理的程度。此外，氫冷器也是回路中密封治理的重點(diǎn)，雖然氫氣壓力較高可以保證在氫冷器存在泄漏現(xiàn)象時(shí)不發(fā)生

8、機(jī)內(nèi)進(jìn)水，但不能絕對(duì)避免此時(shí)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(rùn)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)到絕對(duì)的密封隔離，應(yīng)對(duì)密封油進(jìn)行微水含量監(jiān)視，過大時(shí)應(yīng)進(jìn)行濾油處理