浅析发电机氢气排污量的原因及处理

刘召林

针对大型发电机运行过程中，氢气湿度过高及纯度不合格的故障原因，进行跟踪分析，通过每日报表分析，氢气排污量的统计，现场查漏以及原因分析、现场处理找到了解决办法。

发电机氢气纯度及湿度不合格的现象：发电机氢气纯度每日报表在97%以下，每隔一至二天就需要排污一次，每次排污量均在-40到50立方米，氢气湿度在

发电机密封油的运行方式：发电机密封油结构形式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。

氢气湿度和纯度的概念：湿度是指气体中的水、汽含量，我们厂一直用露点温度来表示氢气湿度。露点温度是指在压力为p、温度为t、混合比为r的湿气中，在此给定压力下，湿气被水饱和时的温度℃。露点温度越高说明氢气越容易结露。

氢气纯度、湿度不合格的危害：

氢气纯度不合格，将导致冷却效率降低，造成机内构件局部过热，同时有害气体的存在还会造成绝缘老化、铁心及及其金属部件腐蚀。氢气湿度过大，对发电机定子绝缘的影响更大，一是水分在运行中蒸发为水蒸汽，使微细击穿点之间氢气介质导电率升高。二是水汽吸附在绝缘层上，侵入绝缘内部的水将造成内部导体与外部绝缘表面电位相等，成为等电位体，威胁发电机定子绝缘，诱发发电机绝缘事故。所以，潮湿环境对大型发电机的运行是十分不利的。它将对发电机护环产生腐蚀作用，并溶解和凝聚其它有害元素，使机内构件产生表面凝露，使转子护环受产生附加应力而导致裂纹等危害。

原因分析：引起≠4发电机内氢气湿度过高的因素不外乎以下几个方面：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。充、补氢时氢气中带入水分：氢冷器、定冷水系统漏水进入发电机：发电机内密封瓦处窜油带入水分：氢气干燥器投入不正常。

通过长时间的观察分析以及现场试验可排除以下几个原因：1、定冷水压力稳定（0.35Mpa-0.39Mpa），内冷水箱水位一直比较稳定。因此，可排除定子冷却水系统漏水进入发电机导致氢气湿度大。2、在2010年曾经逐个隔离氢冷器，未发现氢气湿度有明显变化，这个原因基本可以排除。3、通过对氢站的了解，每次补入的氢气湿度和纯度都是合格的，这不会是造成发电机内氢气纯度和湿度发生变化的原因。4、≠4机冷干机一直投入正常，且严格执行了冷干机定期放水工作，这一条也可以排除。

通过以上的分析排除，我认为密封油系统运行不正常才是造成氢气湿度和纯度不合格的罪魁祸首。≠4发电机设置空氢侧两路密封油防止氢气外泄，空氢侧油路的分开是为了防止氢气受到水分、空气含量较多的空侧油的污染。≠4发电机长时间以来就存在励端密封油回油不畅，（为此专门曾制定了从防爆风机入口管道放油的措施）。由于回油不畅，，空侧油中水分、空气含量高的密封油窜向氢侧，同时氢侧密封油的补油源也来自于空侧密封油，这更加加剧了氢侧油中水分、空气的含量，氢侧油中水被飞溅雾化或汽化，在发电机风扇压头作用下水分通过密封瓦进入发电机内，这样就造成了发电机内氢气湿度变大、纯度不合格。

防范措施：因密封油来自汽轮机润滑油系统，通过润滑油油净化装置滤除有油水分，坚持定期放水、排污制度，定期检测油中水分，控制润滑油水分合格。密封油排煙风机要维持连续运行，且密封油箱要维持较高的真空，定期放油，防止回油不畅。每天取油样对油中含水情况进行分析，当油中含水超标时，应对油箱进行放水排污并投入润滑油净化装置运行。切实控制好发电机的运行风温和水温，一般进风温度35-40°C，内冷水温40±2°C为佳。机组启动时，为防止机内湿度过高，可按氢压0.1 MPa，内冷水压0.05MPa控制，但必须注意内冷水回路中不得发生断水现象，氢气冷却器冷却水先不投入运行，待机组并网带初始负荷再投入氢冷器自动调节装置，提高氢压和内冷水压，以避免低温状态下氢气凝露。加强对发电机内积油积水情况的监视，定期对发电机进行排油放水，完善发电机油水液位监测报警装置，创造条件配置在线监测仪表和远传液位报警装置。