郭立泽 孙利娟

【摘 要】本文介绍了影响发电机氢气纯度的因素，分析了氢冷发电机氢气纯度降低的原因，对氢气纯度降低对发电机的危害进行了分析。

【关键词】氢气;纯度;密封油

我厂汽轮发电机均为上海电机厂生产的QFSN-330-2型发电机，此类发电机采用水氢氢冷却方式，即定子绕组为水冷却，定子铁芯为氢气冷却，转子绕组为氢气内部冷却。发电机总装气体容量68.8立方米，内部氢气正常运行压力0.28--0.32MPa。机组配备了发电机氢、油、水系统。氢系统用于冷却发电机转子绕组及定子铁芯，定子冷却水系统用于冷却发电机定子绕组，密封油系统是为了防止外界空气进入发电机内部及阻止发电机内氢气逸出，这样可以保证发电机内氢气具有一定的纯度和压力。密封油系统采用双流环流式油密封，将供油系统分为空气侧和氢气侧两路分开的密封油系统，使氢侧油与空侧油的串流降至最低限度。在轴承回油及空侧密封油和公用的回油管道上，设有U型气封管，以防止氢气混入汽轮机润滑油中。

氢气作为一种极易爆炸的危险品，如果氢气中含氧量大于3%，遇火立即爆炸，而发电机在运转过程中可能出现定、转子放电现象，就是说，发电机内内氢气纯度的降低将存在氢爆的可能;发电机氢气纯度降低，可能造成发电机绕组绝缘下降，严重威胁发电机的安全，同时，还是造成发电机护环存在着氢致裂纹的主要原因;同时发电机氢气纯度降低将影响冷却效果，直接与发电机效率有关，氢气纯度每下降1%，通风损耗及转子摩擦损耗将增加11%，正常运行时厂家要求氢气纯度在95%--98%之间，我厂规定氢气纯度>96%。所以运行中必须严格监视，及时调整，确保纯度合格。

机组正常运行时影响发电机氢气纯度的主要因素主要有以下几个方面：发电机气体置换时，排死角不彻底;若有CO2瓶接入氢系统时，误开相关阀门;

发电机氢气冷却器泄漏;测量仪表出现问题;氢站所制氢气品质差;发电机密封油系统运行不正常。

针对以上几种原因，为防止发电机氢气纯度降低，我们在生产运行中应从以下几个方面入手，保证发电机氢气纯度在规定范围内。

1、发电机进行气体置换时，严格按照规程规定，在电机内氢气纯度大于96%后进行了全面排放死角2分钟，然后再进行升压，基本可以排除发电机气体置换时排死角不彻底的问题;

2、检查无CO2瓶接入发电机氢气系统，发电机经CO2置换后及时将CO2瓶与氢气系统隔离;

3、正常情况下，发电机内氢气压力略高于发电机氢气冷却器内冷却水的压力，但在特殊工况下，如循环水泵切换过程中，两台泵并列运行时，冷却水压力可能会短时高于发电机氢气压力，若氢气冷却器有泄漏，就会造成发电机内进水。同样，定子冷却水系统也可能因同样原因造成冷却水进入发电机内部。因此，任何时刻必须保证发电机内部氢压高于水压，发现水压高于氢气压力时立即采取措施;注意防止定冷水系统满水。

4、同时对比DCS画面上气体纯度与就地氢气纯度检测装置，再结合人工取样测量，故基本可以判断是否测量仪表故障的情况。

5、氢站所制氢气品质差，通过补排氢则无法提高氢气纯度，若发生发电机氢气纯度低，通过补排氢长时间无法使氢气纯度提高，则应考虑氢站制氢原因;

6、发电机密封油系统运行情况，是影响发电机氢气纯度的一个重要因素。本厂机组采用双流环式密封油系统，流向密封环将起密封作用的油流分为空侧和氢侧两股。空侧油从密封环出来后流向空侧回油箱与5、6瓦回油混合，一部分进入空侧油泵，另一部分进入主机油系统;氢侧油从密封环出来后经消泡箱回到氢侧回油箱，空侧油为主密封油，通过主差压阀调节使油压始终保持高于机内氢压55-97KPa，便可防止氢气从发电机内逸出，我厂规程规定值为80～85KPa范圍内。主差压调节阀失灵、卡涩，空侧密封油泵出力不足，或空侧密封油泵出口安全门内漏，都会使空侧密封油压无法调高，造成油-氢差压偏低，从而影响发电机内氢气纯度与压力;氢侧密封油始终跟踪空侧油而达到平衡，运行时通过平衡阀维持空氢侧密封油压差±490Pa范围内。如果这两股油在密封瓦和转轴的交汇处压力相同的话，则这两股油不会交换，带有空气的空侧油不会进入发电机而污染机内的氢气，带有氢气的密封油也不会流向发电机外而引起氢气泄漏量过大。密封油系统正常运行中氢侧回油箱的补、排油阀是关闭的，氢侧密封油处于一个静态平衡（相对）当中，若氢侧回油箱的补、排油阀调整不当，补、排油阀都有开度或补、排油过于频繁，则氢侧回油箱处于动态平衡之中，这也是造成空-氢侧密封油互相串油的重要因素。

另外，氢侧密封油直接与发电机内氢气接触，其含水量越大，密封油油温越高，其内部水份与油分子越容易扩散到氢气中，从而影响发电机内氢气纯度，因此维持密封较低含水量，控制密封油温度处于规定范围的较低水平，也是保证发电机内氢气纯度的重要环节。

结语

总之，化验人员每月都会定期对密封油进行油质化验监督，但并未对油中气体含量进行化验监督，无法确定油中含气量是否合格。若密封油中含气量较多则会直接影响氢气的纯度，因此个人认为此因素是影响氢气纯度的重要因素。

参考文献：

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[2]郭志海.密封油系统异常运行情况的分析及处理[J].电力安全技术，2011（5）.

[3]张丽萍，汪斌.提高氢冷发电机气密性试验真实性的探讨[A].2007云南电力技术论坛论文集[C].2007.

（作者单位：1 内蒙古京科发电有限公司;2 内蒙古锡林郭勒盟西乌旗工业和信息化局）