发电机氢气纯度下降的原因及处理措施分析

袁国生

摘 要：随着经济发展速度的加快，人们用电量的增加，有效的推动了电力行业的发展。发电机作为电厂重要的运行设备，其在长时间运行过程中极易发热，所以利用氢气冷却器来达到降温的作用，确保发电机能够稳定的运行。但在发电机运行过程中，有许多因素都会对氢气的纯度带来较大的影响。文章从密封油系统的工作原因原理入手，对影响发电机氢气纯度的因素进行了分析，并进一步对发电机氢气纯度下降的故障、原因和处理进行了阐述。

关键词：氢冷发电机；密封油；氢气纯度；浮球阀；处理

1 系统概述

某发电厂2号发电机系QFSN-600-2YHG型汽轮发电机，该型号发电机采用的冷却方式是：定子绕组水内冷，转子绕组氢气内冷，定子铁芯及其结构件表面氢气冷却。正常运行时额定氢压0.4M Pa，露点-5℃-25℃，氢气纯度≥98%。当氢气纯度≤95%时通过排污、补氢来提高氢气纯度。为了防止发电机内的氢气外泄，采用了双流环式密封瓦，通过密封油系统的油压进行密封，以确保汽轮发电机组的安全经济运行。

2 密封油系统的工作原理

发电机内两端油密封装置的设置，是为了避免在轴端发生氢气泄漏现象的发生。所以通过油密封装置的供油和控制装置来提供密封油和推力油作用于密封瓦。而且由于密封油系统具有压差阀，所以可以通过其对密封油压进行调整，这样在密封瓦和转子轴颈之间的间隙处则会在密封油的作用下从而形成一定的密封油流以维持机内的氢气，将外界的空气与机内的氢气有效的隔绝开来。

通过密封油泵来实现对密封瓦中的空、氢侧密封油的供应，所以在机组稳定运行时，应有效的确保氢侧密封油箱内的油位具有较好的稳定性，不需要对其进行排油和补油操作。这是由于处于密封瓦内的空、氢侧油压并不一定能够做到绝对的平衡，在这种情况下，空侧和氢侧的油都会出现窜流的情况，再加之外部因素的影响，氢侧密封油箱油位势必会出现一定的变化，而一旦油位发生变化时，当处于上升时，则系统则会将补油阀自动关闭，而将排油浮球阀开启，这样氢侧多余的密封油则会通过油管流至空侧密封油尖处，而在油位下降时，则会通过开启补油浮球阀和关闭排油阀而确保氢侧密封油箱的油位处于正常水平。

3 影响发电机氢气纯度的因素

对于发电机内氢气纯度下降，可以排出空气漏入的可能性。因为氢气压力自身就大于大气的压力，这样外界的空气就没有办法漏入发电机内，而在发电机运行过程中，发电机的氢气管路与压缩空气管种也是处于断开的状态，这样压缩空气也不可能进入到发电机内，所以氢气纯度下降的原因来自于其他因素的影响。首先，当对氢气纯度进行测量時，如果测量结果存在误差，也会导致氢气纯度的准确性受到影响。当氢气质量不合格时，氢气纯度也会受到影响。而一旦发电机内氢气温度过大时，也会导致氢气的纯度下降。其次，当密封瓦处的空侧和氢侧密封油发生窜流时，也会导致氢气的纯度受到，因为一旦油氢压差无法平衡或是工作失常，另外平衡阀空侧和氢侧压力取样管中的压力损失不同或是密封瓦间隙过大时，这种情况下都极易导致窜油现象发生，从而影响氢气的纯度。其次，当初排浮球油阀发生故障时，则会导致密封油箱内的空气侧和氢气侧的油存在着大量交换的情况发生，这样就会导致空侧含有大量空气的密封油流入到氢侧密封油箱内，从而导致氢气的纯度下降。最后，当压差阀无法正常工作时，这时平衡阀会做出相应的调整，不仅加快了窜油的速度，而且极易导致密封油直流进入到发电机内。

4 发电机氢气纯度下降的故障、原因和处理

4.1 故障情况

2号发电机出现氢气纯度偏低且经常持续下降的现象，每两天即需提纯一次（即通过补、排氢来提高氢气纯度），而且也只能维持氢气纯度在报警值95%左右运行，达不到正常范围（≥98%）。既增加了运行人员的劳动强度，也严重影响了机组的安全经济运行。

4.2 原因分析

4.2.1 通过多次取样分析，测得制氢站、发电机补氢口氢气纯度、湿度基本一致，排除了氢气纯度测量不准以及因制氢站来氢质量不合格导致发电机内部氢气纯度下降的可能性；此外，测得氢气露点均在正常范围以内，因此，氢气湿度大引起氢气纯度下降的原因可排除。

4.2.2 联系化学化验密封油油质，测量密封油含水量为35.95mg/l<100mg/l，含水量合格，因此，发电机密封油含水超标的原因可排除。

4.2.3 通过观察发电机油氢压差变化趋势，油氢压差稳定在0.09MPa运行，因此，油氢差压异常引起氢气纯度下降的原因也可排除。

4.2.4 就地检查氢侧密封油箱补、排油管温度，发现补、排油管温度均较高，基本与油箱温度持平，初步判断氢气纯度下降系发电机空、氢侧密封油窜流引起，于是，采取了以下措施：一是适当降低发电机油氢压差，以减少空侧油通过密封瓦窜至氢侧油的流量。二是关小氢侧密封油箱补、排油手动门（只保留了微小开度），以减少氢侧密封油箱内空、氢侧密封油的交换。

但即使处理完成后，虽然2号机氢气纯度下降的速度有一定程度的缓解，但下降的趋势并没有得到有效的控制，并没有从根本上对氢气下降的隐患进行排除。在这种情况下，只能再对其进行详细的检查，在这次检查中，发生氢侧密封油箱的补油管和排油管的温度仍处于较高的状态，所以对氢侧密封油箱初排油手动门进行了相关的调整试验，通过试验数据分析出，导致氢气纯度下降的直接原因是由于没有合理的对补排油浮球阀进行定位，由于补油浮球阀的定位偏高，而排油浮球阀的定位偏低，这样在补、排油过程中，特别是从空侧密封油泵向氢侧补油过程中，由于空侧密封油泵内有大量的空气溶解其中，这样就导致氢侧内有空气渗入，从而导致氢气纯度下降。

4.3 处理

利用2号机停机机会对氢侧密封油箱进行了解，检查发现，排油浮球与排油阀之间的连杆长度以及补油浮球与补油阀之间的连杆长度完全偏离设计长度（偏短），造成油位低时，排油阀未能完全关闭，油位高时，补油阀未能完全关闭，使得油位处于正常范围时补、排油阀均处于开启位置。所以，对补、排油浮球阀连杆长度进行了重新调整：（1）将补油浮球与补油阀之间的连杆长度调长了8mm，使氢侧密封油箱油位在-30mm左右时（以油箱中心为0位），补油浮球阀停止补油。（2）将排油浮球与排油阀之间的连杆长度调长了7mm，使氢侧密封油箱油位在+30mm左右时（以油箱中心为0位），排油浮球阀停止排油。

通过重新调整后，2号发电机氢气纯度的下降问题得到了有效的解决，氢气纯度一直处于较高的状态下运行，有效的确保了发电机组运行的稳定性和高效性，为电厂经济效益的实现奠定了良好的基础。

5 结束语

在电厂发电机运行过程中，由于导致发电机氢气纯度下降的因素较多，所以需要对其各种原因进行深入的分析，并在实际工作中针对出现故障情况查找出根本的原因，并对其进行排除，使氢气纯度下降的问题得到有效的解决，确保发电机稳定的运行。

参考文献

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