汽轮发电机氢气纯度低分析及处理措施

氢气运行情况概述
国电黄金埠发电厂建设有 2 台上海汽轮厂的 650MW 超临界发电机组，发电机为西门子西屋公司与上海汽轮发电机有限 公司联合产品，型号为 THDF118 /56，采用北京中惠普分析技术研究所的GCD-1000氢气发生器，额运行氢压 0．4MPa。发电机支撑轴瓦#7、#8 瓦下瓦为可倾瓦、 上瓦圆筒瓦，其轴端氢气密封采用的是双流环密封瓦结构，密 封的原理: 密封瓦为空侧密封瓦和氢气侧密封瓦的组合方式， 通过各自的油泵、油箱、油管路形成相对独立的油循环系统，两 个系统中的油压力通过系统的再循环的初调整和平衡阀的微 调整，达到一定范围的平衡时，不发生相互串油。运行中空侧 密封油压通过差压阀的调节作用，始终保持油压高于氢气压力 一定范围，防止氢气逸出。公司机组投产后一直存在氢气纯度低且运行时纯度下降快的情况，当发电机氢气纯度＜96%时 需进行补排氢的工作，每天由于氢气纯度低的补氢量约 35-40 立方，尤其在夏季，纯度低补氢量大的情况尤为突出，远远超出技术监督规定的标准，影响机组的安全运行。中惠普发生器的购置填补了这个缺陷

 氢气纯度低对机组运行影响
发电机氢气纯度是发电机冷却系统关键指标之一，随着机 组容量的增大，系统越来越复杂，影响汽轮发电机氢气纯度的 环节和因素也越来越多，提高和保持发电机氢气纯度指标已成 为保证机组安全运行的一项重要工作。 电厂氢气来源主要有两种方式，一种是外购氢直接进行系 统按需补氢，另一种是设置制氢站，进行生产制氢，通过氢气罐 进行储存，依据系统需要实时补氢。制氢机生产出的氢气必须 为合格产品，主要指标: 氢气纯度需达到 99．9%。发电机内氢 气纯度指标不得低于 96%。 氢气纯度低的主要危害:
1) 氢气是一种极易爆炸的危险品，如发电机内内氢气纯度 不合格，存在氢爆的可能;
2) 发电机氢气纯度降低，露点过高，湿度大，可能造成定 子、转子绝缘降低，易发生短路，影响发电机的安全运行;
3) 发电机氢气纯度降低将影响冷却效果。

原因排查及处理

机组运行中对氢气、油系统异常排查
实际运行中发电机密封油系统空氢侧油泵出口压力 0. 6mpa， 经过系统的调节反馈到运转层油压大约 0．48mpa，现场检查就地显 示汽端油压基本正常，而励端油压只有 0. 42MPa，当油压波动，油 压调节发生调节滞后易出现氢气泄漏污染情况，密封油压不能 有效达到密封。就现场的异常情况，安排对空氢侧油管路的油 实际流量进行了检测: 励端空侧密封油进油量 210/210．6L/min， 汽端空侧密封油进油量 75 /129L/min，两端的氢侧进油量维持 在 20-40L/min，从运行中的检查结果来分析，#2 机发电机励端 密封瓦空侧油量偏大，汽端也存在存在油流量增大的趋势，初 步分析为密封瓦磨损间隙增大，导致系统漏油量增多; 利用停 机时间度密封瓦进行解体检查，励端密封瓦出现严重变形，密 封瓦径向间隙超标准 0．30mm 左右，组合后测量存在椭圆、变形 及错口情况，随即对密封瓦进行重新浇筑加工后，密封瓦于轴 颈的配合间隙控制在标准值 0．23mm，同时对密封油管路及密 封瓦瓦座各油孔进行疏通检查，发现密封瓦空侧油路孔被密封 垫遮挡近三分之一多，影响空氢侧的油通流，重新按标准制作 安装密封垫，达到技术标准。

密封油各调节阀的检查
运行中主差压阀的作用控制油氢压差，通过差压阀的调节 始终维持空侧油压大于氢侧压力 0．84KPa 左右; 汽端和励端油 路各设有一平衡阀，维持密封瓦的空氢侧油压差在±490Pa 范 围，达到运行中密封氢气的要求; 现场排查系统运行时平衡阀 实际参与调节时，密封瓦的空侧油压始终高于氢侧油压( 向上 调节活塞上移增大氢侧油压) ，停机时进行平衡阀进行解体检 查检测，其调节螺钉设计偏短，向上调节过程调节余量不足，无 法满足调节要求，重新对调节螺钉进行重新设计加工，整体加 长约 15mm，提高平衡阀的调节能力，投运后进行调节能够满足 氢侧由于高于空侧油压 490pa 的标准。

密封油油质的处理
密封油的油品质指标会直接影响氢气运行纯度，如油的水 份越多，运行油温越高，其内部水份与油分子越容易进入到氢 气中。对#2 机密封油的油质进行化验跟踪检查，密封油水份指 标接近合格标准的上限 100mg /L，且进行部分管道放油取样过 程发现部分油质存在乳化现象，油质较差。技术改进方面: 对 密封油系统的油进行真空净化过滤，主要措施在氢侧密封油箱 补油阀前的管道上引出油流，油进入专用真空净化设备，对油 中的水份、气体杂质进行过滤，净化合格后的油进入氢侧密封 油箱，同时油箱的油位保持低位运行( 维持在 0 至－5cm 左右) ， 密封油的补油阀保持常开状态，高品质的油进行循环运行，从 而提高氢气的纯度指标。

其它方面检查
运行中发电机氢气露点指标经常性长时间维持在 0 度左 右运行( 标准值: -5℃ ～ －25℃ ) ，露点指标超标准; 系统氢气干 燥器的运行效果差，原氢气干燥器配备的是冷凝式氢气干燥 器，设备运行的主要缺点是故障率高，除湿效率较差; 利用停机 时间，对氢气干燥器换型改造，改为稳定性更高的吸附式氢气 干燥器，通过分子筛的吸附除湿效果明显提升，发电机氢气露 点总体控制在-15℃ ～ －25℃度之间。

结语

通过最近两年来的设备整治，目前#2 机机组的氢气纯度总 体保持 97%以上，消除了由于纯度低频繁补氢的情况，提高了 设备可靠性; 但对标国内先进机组仍有差距，我们将继续努力， 开展技术攻关，做好确保机组安全稳定运行各项工作。