摘 要：十里泉发电厂#7机组在2016年4月份出現氢气纯度下降较快，靠频繁不清置换维持机组运行的异常情况，通过趋势分析和现场试验，最终判断为密封瓦及补、排油阀异常所致，并制定现场措施，解决了发电机氢气纯度下降速度快的问题，保证了机组的安全运行。

关键词：氢冷发电机组；氢气纯度；异常下降；分析处理

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.16.191

目前，大型发电机多采用氢气冷却方式。但是发电机氢冷系统本身也有缺点，比较典型的也是最为突出的问题就是易造成氢气的纯度异常下降。如果发电机内氢气纯度长期处在不合格状态，易造成氢气冷却效率下降，继而造成发电机内个别部件产生局部过热，而且过热产生的有害气体还会继续造成发电机内绝缘老化、铁芯及其金属部件腐蚀，直接影响发电机组的安全运行。若氢气纯度过低，甚至还会引起爆炸事故。另外查阅美国GE公司介绍，一台运行氢压为0.5MPa，容量为907MW 的氢冷发电机组，当氢气纯度从98%下降至95%时，摩擦和通风损耗大约增加32%，即相当于损失685KW。一般情况下，当机内的氢气压力不变时，氢气纯度每降低1%，其通风摩擦损耗约增加11%。所以，长期处于氢气纯度低工况下的机组是极不经济的，而且还得利用排污补氢的方法提高氢气纯度，对机组的运行带来一定的安全隐患。

1 系统简介

华电国际十里泉发电厂#7机组自投产以来发电机氢气纯度一直较为稳定，在2016年4月份出现了氢气纯度下降速度快，必须依靠频繁补氢置换维持运行的情况，日均补氢量最大达98立方，制氢设备每天满负荷运行，给机组的安全运行带来巨大隐患。

该厂#7机组发电机为QFSN—300—2型，采用水氢氢冷却方式，定子绕组为水内冷，转子绕组、铁芯为氢气内部冷却，氢气利用装在转子两端护环外侧的单级浆式风扇进行强制循环，通过两组氢气冷却器进行冷却。氢气密封油系统采用双流环式结构，机组运行中采用差压阀自动调节空侧密封油压与氢压之差，使其保持在0.085MPa，氢侧密封油压通过平衡阀自动跟踪空侧油压，使空、氢侧油压差保持在±500Pa范围内，以保证密封瓦双流环间尽量少的窜油，从而达到对发电机内氢气的密封作用。发电机设计额定氢气压力为0.30MPa。该机组配备的密封油系统主要由以下部件构成：空、氢侧交、直流密封油泵、空侧密封油过滤器、氢侧密封油过滤器、空侧密封油箱、氢侧密封油箱、空氢侧密封油冷却器、主差压阀、备用差压阀、汽端平衡阀、励端平衡阀以及液位显示报警装置、阀门等，详见下图。

2 发电机氢气纯度下降的原因分析

由于氢侧密封油与发电机内氢气直接接触，氢侧密封油中空气等杂质的释放就成了影响发电机氢气纯度下降的直接原因，通过查阅系统资料和现场勘查，分析影响该发电机氢气纯度的因素可能有以下几个：

2.1 仪表测量因素

氢气纯度仪表测量存在误差，造成数据偏差较大，给密封油系统的调整造成误导。

2.2 平衡阀跟踪不灵敏

氢侧密封油平衡阀调整不灵敏的原因主要是调节活塞的卡涩及平衡阀信号管的堵塞。由于正常运行中要求空、氢侧油压压差仅有几百帕，调节活塞的轻微卡涩或者信号管路稍有堵塞等均会造成平衡阀调节的不灵敏，继而使得空、氢侧密封油压力产生偏差，导致空、氢侧密封油在密封瓦内的串流量增大。这时存在两种情况：一是当氢侧油压过高时，氢侧密封油通过密封瓦向空侧密封油串流，氢侧密封油回油箱油位就会下降，为维持密封油箱油位，自动补油阀自动打开，空侧密封油补入氢侧密封油回油箱。由于空侧密封油中含有空气等杂质，这样补油的后果，就是补进去的空侧密封油中的空气和湿气等杂质也随着进入氢侧油路，在发电机内与氢气接触致使其受到污染，特别是在发电机的消泡箱内，此处空间较大，油中的空气与湿气得到充分释放，氢气更容易受到污染，纯度下降。二是当空侧密封油压力过高时，空侧密封油在密封瓦内直接串入氢侧油路，同样也与氢气接触，并回至消泡箱内继续扩容释放空气和湿气，使氢气纯度下降。

由以上分析能够看出，油中气体分解释放是造成发电机内氢气纯度下降的直接原因。

2.3 密封瓦或轴颈磨损导致间隙超标

合适的密封瓦径向间隙，不但能对发电机内氢气的密封效果好，同时空、氢侧密封油的串流量也小。但随着机组的长期运行，密封瓦与轴颈不可避免的相互接触继而产生磨损，造成密封瓦径向间隙的逐渐增大，最终引起空、氢侧密封油压力的波动和串流，继而造成和上述2.2条款里的内容类似的结果。

2.4 氢侧密封油箱进排油

氢侧密封油箱自动补油及排油阀门因行程不到位或者密封线存在缺陷而产生内漏，会直接造成氢侧密封油箱油位的不稳定，补、排阀门只要有一个产生内漏，这时密封油箱补、排油阀均会产生频繁的动作，从而造成空、氢侧密封油的串流。

2.5 排烟系统不畅通

密封油排烟风机如果发生入口门误关、滤网堵塞等异常，就会造成排烟不畅，影响空侧回油箱油、气的分离，使得大量的空气和湿气不能被有效地分离排出，当出现空、氢侧密封油串流时同样会造成氢气的污染。

2.6 含水量检查

氢气湿度过高、含水量过大，水中的空气就会析出进而污染氢气。

3 现场检查与试验排查

3.1 密封油纯度仪的检查校验

对发电机氢气进行了两次取样，并采用了两种不同型号的监测设备，并将监测结果与在线监测结果对比，偏差不明显，基本就排除了纯度检测表计存在误差的可能性。

3.2 平衡阀的检查

检查汽端、励端平衡表，汽端平衡表指示在零位，而励端平衡表偏差较大，指针偏向氢侧压力高。

检修人员对平衡表和平衡阀分别进行了校验和解体检查：励端平衡表经校验得知指示偏差较大，不能为平衡阀的调整提供依据；平衡阀活塞活动灵活无卡涩；信号管无堵塞。基本排除了平衡阀影响因素。endprint

3.3 氢侧密封油箱及密封瓦处因素的试验与排查

检测氢侧密封油箱补、排油管道均在40℃左右，溫度较高，怀疑油箱同时有补油和排油现象。随后进行了相关试验：

（1）机组运行中，机组负荷稳定在300MW，发电机内氢气压力0.296MPa，密封油箱油位稳定在0mm。（2）运行人员先将补油手动隔离门关闭，发现密封油箱油位下降较快，5分钟后油位降至-20mm。（3）开启补油隔离门后，再关闭排油手动隔离门，发现密封油油箱油位上升较快，4分钟后油位升至+20mm。（4）后又同时关闭补、排油手动隔离门，密封油箱油位依然下降较快，14分钟后又降至-20mm。

通过试验说明：补油、排油阀门存在内漏缺陷；密封瓦内的空、氢侧油压不平衡，有串流现象，密封瓦径向间隙也有可能增大。

3.4 密封油排烟风机的出力检查

检修与运行人员同时对密封油排烟风机的出口进行检查，两台风机出力正常，同时为了验证排烟风机的影响，将两台风机同时运行了24小时，后检查氢气纯度依然下降较快。这样也排除了排烟系统的影响因素。

3.5 含水量检查

化验人员先后多次采用三台仪器对密封油含水量进行检查，检查结果最大含水量为31.2mg/l，符合小于<100mg/l的标准。

通过多个因素的排查，可以判断出造成该发电机内氢气纯度异常的主要因素有三个：一是励端平衡表的不准确给油压调整造成误导，致使空、氢侧油压有较大偏差；二是励端密封瓦径向间隙超标；三是补、排油浮球阀存在不同程度的漏流。

4 针对问题采取的处理措施

4.1 针对仪表问题采取的措施

仪表检修人员及时采购新的平衡表，并在标准室对平衡表进行校验核准后进行了更换。

4.2 密封瓦解体检查

2016年9月份，电厂利用机组大修机会，对励端密封瓦进行了解体检修，对密封瓦间隙进行了检查，其中励端密封瓦径向最大间隙达0.32mm，已经超过了间隙标准范围的0.25mm的上限。同时发现密封轴颈处有磨损痕迹。随后检修人员对密封瓦进行了更换，对轴颈磨损处采用冷焊工艺进行了修补，并将密封瓦径向间隙调整在标准范围内。

4.3 氢侧密封油箱及其附件检查

利用大修机会对密封油箱内部进行了清理，并对补、排油阀门进行解体检查，发现两个阀门都存在关闭不到位的情况。检修人员对阀门关闭位置重新进行了调整定位，消除了其内漏的缺陷。

5 结语

通过采取以上措施，十里泉发电厂#7发电机氢气纯度异常下降问题得到彻底解决，自处理完毕至今已有半年时间，氢气纯度能够保持在96%以上，月度补氢量为196m?，日均6.53m?，符合相关要求。同时氢侧密封油箱油位也较稳定。通过对该异常的分析处理，总结出了类似异常的处理经验，对于该厂其他机组也有借鉴意义。

参考文献 ：

[1]陈启卷.电气设备及系统[J].北京：中国电力出版社，2006.

[2]张修波，姚德全，韩德才.氢冷汽轮发电机氢气纯度下降过快的原因[J].东北电力技术，2002（04）：63-65.

作者简介：马莹（1978-），男，山东滕州人，工程师，从事发电厂汽机检修管理方面的工作。endprint