發(fā)電機(jī)氫氣濕度大原因分析與處理

引言

0FsN-l000-2-27型汽輪發(fā)電機(jī)為汽輪機(jī)直接拖動(dòng)的隱極式、二極、三相同步發(fā)電機(jī),采用水氫氫冷卻方式,即定子繞組水內(nèi)冷,定、轉(zhuǎn)子鐵芯及轉(zhuǎn)子繞組氫氣冷卻,氫氣干燥裝置為一臺(tái)牡丹江聯(lián)和電力生產(chǎn)的xFG-1F型吸附式氫氣干燥器,xFG-1F型氫氣干燥器的運(yùn)行方式為吸濕與再生自動(dòng)切換,并配有油氣分離器防止氫氣中密封油氣污染吸附劑,氫氣處理能力為100Nm3/h。

現(xiàn)場(chǎng)兩臺(tái)1000Mw發(fā)電機(jī)的氫氣濕度情況存在一定差異,在線氫氣濕度表分別在氫氣干燥器前后各有一個(gè),以此觀察機(jī)內(nèi)氫氣濕度及氫氣干燥器的運(yùn)轉(zhuǎn)情況。其中,#4發(fā)電機(jī)氫氣干燥器進(jìn)口露點(diǎn)溫度可以長(zhǎng)期維持在-15~-10℃,出口露點(diǎn)溫度在-25~-15℃:但#3發(fā)電機(jī)氫氣干燥器進(jìn)口露點(diǎn)溫度長(zhǎng)期在-5~0℃,出口露點(diǎn)溫度在-15~5℃,在長(zhǎng)時(shí)間高負(fù)荷運(yùn)行工況下,露點(diǎn)溫度間歇性超過(guò)0℃,且化學(xué)定期手測(cè)氫氣濕度與在線表計(jì)無(wú)明顯偏差。按照DL/T651一2017《氫冷發(fā)電機(jī)氫氣濕度技術(shù)要求》的規(guī)定,發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)下最低溫度大于10℃的機(jī)組,氫氣露點(diǎn)溫度允許最高為0℃,故#3發(fā)電機(jī)氫氣濕度存在間歇性的超標(biāo)現(xiàn)象。根據(jù)《防止電力生產(chǎn)事故的二十五項(xiàng)反措要求》,在氫氣濕度超標(biāo)的情況下,禁止發(fā)電機(jī)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行,故需對(duì)氫氣濕度超標(biāo)的情況進(jìn)行分析與處理,以防止情況惡化。

1氫氣濕度超標(biāo)對(duì)發(fā)電機(jī)的危害

(1)氫氣濕度超標(biāo)易造成發(fā)電機(jī)定子線圈短路事故。氫氣濕度越大,氫氣中含水量也越高,會(huì)導(dǎo)致定子繞組的絕緣性能下降,更容易發(fā)生表面爬電、閃絡(luò)等現(xiàn)象,甚至拉弧放電,造成定子繞組短路。

(2)氫氣濕度超標(biāo)易造成發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子護(hù)環(huán)產(chǎn)生應(yīng)力性腐蝕。發(fā)電機(jī)氫氣濕度高,將對(duì)其接觸的金屬產(chǎn)生應(yīng)力性腐蝕,由于應(yīng)力性腐蝕會(huì)使護(hù)環(huán)產(chǎn)生裂紋,同時(shí)護(hù)環(huán)內(nèi)的絕緣緊固件也會(huì)產(chǎn)生松動(dòng),導(dǎo)致絕緣緊固件與護(hù)環(huán)端部轉(zhuǎn)子線圈摩擦,引起轉(zhuǎn)子線圈接地或短路情況的發(fā)生。

(3)影響發(fā)電機(jī)的運(yùn)行效率。由于氫氣中含水量高,機(jī)內(nèi)冷卻氣體密度增大,增加了發(fā)電機(jī)通風(fēng)損耗,降低了發(fā)電機(jī)的運(yùn)行效率。

2#3發(fā)電機(jī)氫氣濕度大原因分析

2.1補(bǔ)入發(fā)電機(jī)氫氣濕度大

按照DL/T65l一20l7《氫冷發(fā)電機(jī)氫氣濕度技術(shù)要求》的規(guī)定,發(fā)電機(jī)充氫、補(bǔ)氫用的氫氣常壓下的允許濕度為露點(diǎn)溫度≤-50℃,通過(guò)幾次對(duì)化學(xué)制氫站來(lái)氫氣濕度分析檢查,滿足露點(diǎn)溫度≤-50℃的要求,且每次發(fā)電機(jī)補(bǔ)氫后氫氣濕度未見(jiàn)明顯變化,幾臺(tái)機(jī)組共用一套補(bǔ)氫系統(tǒng),若存在補(bǔ)氫露點(diǎn)超標(biāo)情況會(huì)對(duì)幾臺(tái)機(jī)組均有影響,因此可以排除補(bǔ)入發(fā)電機(jī)氫氣濕度大這一原因。

2.2發(fā)電機(jī)在線氫氣濕度表計(jì)不準(zhǔn)

經(jīng)過(guò)在線濕度表計(jì)顯示露點(diǎn)溫度與化學(xué)人員現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量露點(diǎn)溫度結(jié)果對(duì)比,無(wú)明顯異常,且在線表計(jì)經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)后與校準(zhǔn)前露點(diǎn)溫度顯示沒(méi)有明顯變化,因此可以排除發(fā)電機(jī)在線氫氣濕度表計(jì)不準(zhǔn)這一原因。

2.3氫冷器、定冷水系統(tǒng)漏水進(jìn)入發(fā)電機(jī)

因定子冷卻水與氫冷器冷卻用工業(yè)水的壓力低于氫壓較多(定子冷卻水額定壓力0.3MPa,工業(yè)水額定壓力0.4MPa,氫氣額定壓力0.52MPa),同時(shí)定子冷卻水水箱水位一直較穩(wěn)定,定子冷卻水系統(tǒng)壓力始終正常,氫冷器冷卻狀況良好,無(wú)冷卻不良現(xiàn)象,且在定子冷卻水水箱頂部安裝的氫氣含量檢測(cè)裝置也從未檢測(cè)到有氫氣泄漏現(xiàn)象,因此,可排除定子冷卻水系統(tǒng)及氫冷器冷卻水漏水進(jìn)入發(fā)電機(jī),導(dǎo)致#3發(fā)電機(jī)組氫氣濕度大。

2.4密封油系統(tǒng)中水分進(jìn)入機(jī)內(nèi)

造成發(fā)電機(jī)氫氣濕度大的常見(jiàn)原因?yàn)槊芊庥椭泻科?密封瓦存在竄油現(xiàn)象,油中水分?jǐn)U散到機(jī)內(nèi)。為了防止氫氣泄漏,密封油壓力需要高出機(jī)內(nèi)氫氣壓力,現(xiàn)場(chǎng)油氫壓差維持在0.056MPa左右,通過(guò)油氫壓差閥來(lái)維持壓差穩(wěn)定,所以密封油側(cè)、氫側(cè)存在的壓差無(wú)法徹底消除,存在少量竄油現(xiàn)象,油中的水分就會(huì)進(jìn)入到氫氣中。而通過(guò)對(duì)密封油箱處取樣分析可以得出密封油中含有一定量的水分(與#4發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng)中含水量未見(jiàn)明顯差異),同時(shí)在以前檢修期間也存在有密封油進(jìn)入機(jī)內(nèi)的現(xiàn)象,因此,密封油中水分進(jìn)入機(jī)內(nèi)導(dǎo)致機(jī)內(nèi)氫氣濕度增大是有可能的,但由于#4發(fā)電機(jī)同樣存在少量密封油進(jìn)入機(jī)內(nèi)的情況,因此密封油中水分進(jìn)入機(jī)內(nèi)只是氫氣濕度大的原因之一。

2.5氫氣干燥器故障

2.5.1氫氣干燥器分子篩效率不足

#3發(fā)電機(jī)氫氣干燥器投運(yùn)后已兩年未更換分子篩及油氣分離器的活性炭,存在分子篩效率變低可能。

2.5.2氫氣干燥器加熱功率不足

通過(guò)對(duì)再生氣流調(diào)節(jié),氫氣干燥器的兩干燥塔加熱溫度均能達(dá)到140~160℃,再生氣流溫度能達(dá)到70~80℃,滿足廠家對(duì)干燥器溫度要求,因此電加熱功率足夠。

2.5.3氫氣干燥器內(nèi)部回路不暢

雖然通過(guò)調(diào)節(jié)氣流流量,加熱溫度及再生氣流溫度滿足正常要求,但仍存在氣流整體流量偏小導(dǎo)致干燥器處理氣體量不足使整體濕度偏大的可能。

3處理

利用#3發(fā)電機(jī)組檢修機(jī)會(huì),對(duì)#3發(fā)電機(jī)氫氣濕度大情況進(jìn)行了處理。

對(duì)發(fā)電機(jī)密封瓦的間隙進(jìn)行了調(diào)整,在保持油氫壓差不變的情況下保證更少的密封油泄漏進(jìn)發(fā)電機(jī)膛內(nèi):對(duì)發(fā)電機(jī)氫冷器進(jìn)行了水壓試驗(yàn),定子冷卻水回路進(jìn)行了水路氣密試驗(yàn),試驗(yàn)均證明無(wú)泄漏現(xiàn)象,保證了運(yùn)行中沒(méi)有定子冷卻水或工業(yè)水進(jìn)入發(fā)電機(jī)膛內(nèi):更換了#3發(fā)電機(jī)氫氣干燥器的分子篩及油氣分離器的活性炭,更換過(guò)程中對(duì)分子篩及活性炭的檢查未發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象,因此分子篩和活性炭效率應(yīng)未受影響,但同時(shí)在更換分子篩的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)一干燥塔的氣流回路存在部分堵塞現(xiàn)象,即在相同加熱溫度和再生氣流溫度情況下,再生氣流的流量會(huì)較正?；芈菲?因此會(huì)導(dǎo)致氫氣干燥器處理能力不足:檢查了干燥器其他回路的通流情況,未發(fā)現(xiàn)異常。

4結(jié)語(yǔ)

通過(guò)上述措施的實(shí)施,在#3發(fā)電機(jī)組檢修完成啟動(dòng)之后,對(duì)氫氣露點(diǎn)進(jìn)行觀察發(fā)現(xiàn),即使在長(zhǎng)期高負(fù)荷工況下,進(jìn)口露點(diǎn)也可以保持-10~-5℃,出口露點(diǎn)在-20~-10℃,較檢修前有了顯著改善,能夠保證氫氣露點(diǎn)在合格范圍內(nèi)。