发电机氢气纯度不合格的原因分析及处理方法

刘汶轩

【摘 要】随着经济的快速发展，人们用电量增加，在很大程度上促进了电力行业发展。发电机作为电厂的重要设备，其在长时间运行过程中，容易发热，因此，需要借助氢气冷却器来达到降温的作用，以保证发电机安全、稳定运行。但是，在发电机运行过程中，许多因素会影响氢气纯度，进而影响冷却器降温效率。文章将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分析，并进一步对发电机氢气纯度不合格的原因和处理方法进行阐述。

【关键词】发电机；氢气纯度；不合格；原因；处理方法

在经济发展的刺激下，电力消费水平促进了电力行业的发展。发电机是电站的重要操作装置，长时间运行会散发大量热量。氢气冷却器可以冷却发电机，进而使发电机稳定运行。因此，加强对氢气纯度研究，有利于保证冷却器高效工作。进而保障发电机安全稳定运行。文章将对国产600MW机组氢气不合格的原因进行分析，其主要表现为发电机运行时含氧量上升且超标，提出相关的处理方法，以期消除发电机氢气纯度不合格带来的安全隐患，保证发电机高效运行。

一、密封油系统的工作原理

为了避免端轴发生氢气泄露等问题，发电机内两端设置了油密封装置，通过油密封装置的供油和控制装置提供密封油和推力油，使其作用于密封瓦。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，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。

通过密封油泵向密封瓦中供应空、氢侧密封，所以，在发电机组运行稳定时，要有效确保氧侧密封油箱内的油位处于稳定状态，不需要对其进行排油和补油操作。这主要是由于处于密封瓦中的空、氢侧油压并不一定能够做到绝对平衡，在这种情况下，空气一侧和氢气一侧的油会出现窜流等现象，再加上外部因素的影响，氢气一侧密封油箱油位置会发生一定的变化。而一旦油位发生变化，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。

二、影响发电机氢气纯度的因素

由于发生器墙漆纯度变化，泄露的可能性较低。由于氢气压力大于大气压力，当发电机处于关闭状态时，发电机管和氢气发声器管操作过程中，没有办法将外部空气泄露到发电机内，并且压缩空气不能进入发电机，其纯度发生变化。首先，在测量氢气纯度时，如果测量结果存在误差，则氢气纯度的精度将受到影响；当氢气质量不合格时，氢气的纯度也受到影响。一旦发生器的氢气温度过大，氢气的纯度就会降低。当空气和氢气侧密封油被密封并引导时，也会影响氢气的纯度，因为，油压差不平衡或其他缺陷，在不同或密封的间隙中，这种情况容易导致溢油，从而影响氢的纯度。

影响氢纯度的因素有以下几个方面：第一，氢气纯度测量存在误差，测量结果不准确；第二，新氢气质量不合格；第三，氢气湿度过大；第四，密封油系统存在故障，由于油氢差压阀动作不良、浮子油箱浮球阀故障、密封瓦损坏等种原因导致发电机进油，致使氢气受到污染；第五，密封油含水等其他杂质成分超标，从密封瓦处与氢气接触，污染发电机内氢气。

三、发电机系统存在的问题

在发电机密封油系统中，压差阀的作用是密封瓦空侧密封油压跟踪氢压，氢压信号取自发电机机内氢压，压差阀的空侧密封油压信号取自汽端密封瓦空侧密封油与励端密封瓦空侧密封油母管油压，即汽、励两端密封瓦空侧密封油的母管平衡后油压。平衡阀的作用是密封瓦氢侧密封油压跟踪空侧油压。当发电机组运行时间较长后，密封瓦径向间隙会随各种因素变化而发生改变，导致汽、励端空侧密封油油压存在一定的偏差，破坏密封瓦中空、氢侧油压的平衡，导致密封瓦内空、氢侧串油量增加，氢侧密封油箱补排油频繁，机内氢气纯度下降。

发电机氢气纯度是决定机组安全的重要指标之一，如果氢气纯度下降至爆炸范围内，在一定条件下会引起发电机内氢气爆炸。据相关资料介绍，发电机氢气纯度每降低1%，通风摩擦损耗约增加11%。氢气纯度的不合格不但会降低冷却效率，在长时间的损耗下，发电机内部构件局部过热和发电机效率也会降低。另外，由于空气中的含有氮气等有害气体，还会造成绝缘老化、铁芯及其金屬部件腐蚀。此外，油进入发电机，如果未及时排出，油在发电机内蒸发，产生油烟蒸汽也会形成很大的危害。

四、发电机氢纯度不合格的原因分析

（一）密封瓦空、氢侧窜油 密封油箱长期补油或排油

密封瓦空、氢侧窜油，密封油箱长期补油或排油运行，均会使空、氢侧密封油两个独立循环的系统受到破坏。油具有既溶解于氢气又溶解于空气的性质，且随着油温、油压的升高，溶解度不断增大。根据亨利定律分析，不管是空侧密封油通过密封瓦窜至氢侧，最后回到主油箱引起的密封油箱排油，还是氢侧密封油通过密封瓦窜至空侧最后回至主油箱引起密封油箱补油，新油进入密封油箱后，油中的空气就会从油中释放出来，经回氢管进入发电机，导致发电机的氢纯度下降。由此得出，形成发电机密封瓦空、氢侧窜油的原因如下：第一，汽、励两侧密封瓦空侧密封油压的相互干扰，造成密封瓦空、氢侧密封油压跟踪不稳定，引起空、氢侧密封油相互串油；第二，密封瓦间隙超差引起密封油窜流；第三，空、氢侧密封油供油管安装错误；第四，差压阀和平衡阀工作异常；第五，压差阀、平衡阀压力取样管存在节流，导致压差阀、平衡阀自动跟踪异常；第六，氢侧油管路供油不足，密封油箱中自动补排油阀故障，造成密封油箱长期补油或排油运行。

（二）氢气中含有水蒸汽或空气

发电机密封油含水超标导致水蒸气进入发电机引起氢气纯度下降。另外，空气会通过压缩空气与氢气系统连接的阀门进入发电机，由于压缩空气的压力高于的发电机正常运行时的氢气压力，如果与氢系统连接的阀门不严，将导致空气进入氢系统。

五、保证发电机氢气纯度采取的措施

（一）现汽、励侧密封瓦密封油独立循环控制

增设一台压差阀，布置在原平衡阀汽侧形成对称布置，原压差阀命名为励侧压差阀，新增压差阀命名为汽侧压差阀，断开原汽、励侧空侧密封油压之间的连接，汽侧压差阀空侧油压信号取自汽侧空侧密封油压，励侧压差阀油压信号取自励侧空侧密封油油压。密封油系统改造后，一路通过汽侧压差阀、平衡阀向汽侧空侧密封瓦供油；另一路通过励侧压差阀、平衡阀给励侧空侧密封瓦供油，改造后密封油系统结构如图1所示。

（二）提高密封瓦检修质量标准

第一，控制测量密封瓦径向间隙。将存在故障的发电机返厂修复，汽侧密封瓦轴颈修至218mm左右，励侧密封瓦轴颈修至219mm左右，并重新配密封瓦和径向瓦，密封瓦径向间隙控制在0.20～0.25mm；第二，测量密封瓦轴向间隙。分别测出密封瓦宽度和密封外壳体槽宽度，将密封瓦放入壳体中，模拟工作状态为密封瓦氢侧与壳体贴紧，在密封瓦圆周方向分18等分，用塞尺检查密封瓦空侧与壳体间隙小于0.03mm，密封瓦氢侧与壳体间隙在0.13～0.18mm，再用红丹粉检查密封瓦空侧与壳体间的接触情况，如有缺陷，设法消除。

（三）检查油路、信号管连接方式

用通压缩空气的方法检验汽、励侧平衡阀密封油压力信号表计是否正确，具体操作步骤：第一，将压力表从汽侧向励侧编号为、一号、二号、三号、四号、五号；第二，从汽侧空侧密封油压力信号管向压力表充气，二号和四号表压力上涨，确认空侧密封油压力信号管联络门为开启状态；第三，闭关空侧密封油压力信号管联通门，重复向内充气。四号压力表上涨，得出相关结论，四号为汽侧空侧密封油压力表，二号为励侧空侧密封油压力表；第四，分解汽侧氢侧密封油压力信号管向压力表充气，三号表压力上涨。得出相关结论，三号表是汽侧氢侧密封油压力表，一号表是励侧氢侧密封油压力表；第五，五号表压力恒定不变，是氢压压力表。

用通压缩空气的方法检验汽侧密封瓦空、氢侧压力信号管连接是否正确。用分解汽、励侧密封瓦空、氢供油管法兰晃动管路的方法检查，发现汽侧空侧供油是汽侧平衡阀带的，汽侧氢侧供油是压差阀带的，汽侧密封瓦空、氢侧供油管和信号管的连接为错误接法。因此，在检验之后，调换了汽侧平衡阀的空、氢侧压力信号管和汽侧密封瓦空、氢供油管。目前，密封系统平衡阀、压差阀跟踪正常，发电机氢纯度已合格。

六、结束语

总而言之，在发电机组运行过程中，由于各种因素影响，发电机氢气纯度会受到影响而不合格，影响氢气冷却器的正常运行。因此，在发电机运行过程中，要对氢气纯度不合格的原因进行分析，并排除相关影响因素，有效解决氢气纯度不合格问题，保证发电机稳定运行。

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