GE 9F燃气发电机组氢气控制柜回路改造优化

2021-04-21洪杰

设备管理与维修 2021年5期

洪杰

（福建晋江天然气发电有限公司，福建泉州 362251）

0 引言

某GE 9F级燃气发电机组配套哈电集团生产的390H氢冷发电机，其中氢气（H2）纯度监视系统采用光力科技生产的XACT-500氢气控制柜，对发电机涡轮端、集电端、壳体3个部位的氢气纯度进行在线监测。拟对氢气控制柜内回路进行改造优化，对运行人员关注的壳体纯度进行实时连续监测，改善切换电磁阀内漏造成监测不准的现状，提高氢气纯度监测的准确度。

1 改造背景

1.1 XACT-500装置

XACT-500发电机氢气控制柜（以下简称“氢控柜”）是综合检测发电机内部气体纯度和压力信号的检测装置，专用于氢冷发电机组氢气系统中的仪表监控盘。核心纯度部件采用美国Honeywell 7866可靠稳定的热导原理传感器（原为GE Panametrics公司的XMTC型号变送器，后改型），既可以测量两组份混合气体中的某一气体含量，又可用于测量热导系数相差较大的多组份混合气体中的某一成分含量。

1.2 390H氢冷发电机氢气系统

发电机内的气体，是依靠安装在转子两端的轴流式风扇在发电机内部进行循环的：由一个进口喷嘴来控制氢气进入风扇；风扇产生了几英寸水柱的差压，吹动氢气并用其冷却发电机的转子、电枢线圈和电枢铁芯，同时将强制吹到冷却器以带走发电机电磁元件的热量；冷气返回转子，风扇再循环。与空气相比，氢气的热导率和对流传热系数较大，是较好的传热介质，用氢气作为发电机内冷却气体有益处有4个：①发电机风阻损失大大减少；②采用压缩氢气进一步增加了发电机气体热容量；③维持氢气必须的密封环境还可以使发电机部件保持洁净；④与空气相比，氢气大大减少了电晕（高电压下导体表面的微弱辉光）引起的电枢绝缘磨损。

1.3 发电机壳体氢气纯度监视的重要性及现状

发电机壳体氢纯度是机组运行过程中非常重要的监测数据，壳体氢气纯度过低会造成发电机绝缘性能下降，影响机组运行安全性，增加通风损耗，导致发电机效率下降。上述发电机氢气系统配套的氢控柜内布置有两台Honeywell 7866氢气纯度仪，利用三通电磁阀进行切换，分别测量发电机透平端、集电端及壳体的氢气纯度。目前该燃气电厂发电机氢纯度检测方式存在如下两个问题。

（1）持续检测集电端、涡轮端氢纯度，切换至壳体氢纯度检测的条件有以下两种：①在MARK VIE画面上点击“CHECK”按钮，经5 min延时后自动恢复；②距离上次测量壳体纯度12 h后，逻辑自动触发检测一次壳体纯度，无法对发电机壳体氢气纯度实时在线检测。

（2）氢控柜内的三通电磁阀使用时间过久后容易出现内漏，导致测量氢气纯度时不同取样管的氢气掺混，测得的氢气纯度不准。

2 改造方案

2.1 方案思路

（1）对现有XACT-500氢控柜内氢气纯度仪取样及检测回路进行改造，用一台氢气纯度仪Honeywell 7866专门测量发电机壳体氢纯度，另一台（Honeywell 7866 1）在涡轮端和集电端通过三通电磁阀由运行人员自由进行切换，测量相应的氢气纯度；保留氢气纯度低的“Inc Scavenging”气体净化功能（保留逻辑及相关电磁阀）。

（2）MARK VIE画面显示“涡轮端”“集电端”“壳体”3个氢气纯度。其中，“壳体”保持单独显示，“涡轮端”与“集电端”依靠画面上的按钮进行切换显示。对“H2 Analyzer Status”状态判断相关逻辑进行修改，使其满足氢控柜内回路修改后的实际监视功能。

2.2 回路改造

回路改造图为改造重点环节，必须严格按图执行。图1和图2分别为改造前、发生后的回路图（主要改造部分用虚框圈出），保留SV3、拆除SV4、SV5三通电磁阀，保留SV1、SV2净化电磁阀。

3 MARK VIE逻辑及画面组态修改

（1）逻辑优化。逻辑修改按照改造方案思路进行：①将“Casing Purity”Check壳体纯度校验按钮改为“Turbine”和“Collector”（即涡轮端与集电端切换按钮），控制对象仍为“SV3”切换电磁阀；②取消根据“H2 Analyzer Status”氢气纯度分析仪测量状态判断后的纯度显示，仅保留“Cell #1”和“Cell#2”两个纯度仪测量显示，分别为“Turbine”和“Collector”（即涡轮端、集电端的氢气纯度测量数据）。

（2）画面组态优化。在MARK VIE CimLayout中选择Monitor GT中选择“Hydrogen”画面，此处仅列出修改部分前后对比（图3～图4）。

4 结语

综上所述，此次对GE 9F燃气发电机组氢控柜内进行的回路改造优化，结合MARK VIE画面及逻辑组态修改，不仅加强了运行人员对发电机重要部位氢气纯度的连续在线监测，且其定期用便携式氢气纯度仪进行数据比对发现偏差大的次数大大减少，检修人员也因此减少了标定的工作次数，从而降低了氢气标气的物资消耗，有效提升了设备的检修管理水平。