330mw发电机氢气纯度快速下降原因分析及处理

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1、330MW发电机氢气纯度快速下降原因分析及处理王　允（淮北国安电力有限公司，安徽淮北235000）【摘　要】针对某发电厂3号机组发电机氢气纯度快速下降的问题，通过对相关设备和系统的全面分析，查明了原因并采取了相应的处理措施，取得了良好的效果。.jyqkthatthehydrogenpurityofgeneratorofNo.3inonepoentandsystems，thecausesemeasure，thegoodresults；Hydrogenpurity；Decline某发电厂3号机组汽轮机是上海电气生产的N33

2、0-16.7/537/537型亚临界、单轴、反动式、一次中间再热、双缸双排汽、凝汽式汽轮机。发电机为上海电机厂生产的QFSN-330-2型三相两极同步汽轮发电机，由汽轮机通过刚性联轴器直接拖动工作。发电机出口电压为20kV，额定功率330MVA，额定功率因数0.85，冷却方式采用“水-氢-氢”，即定子线圈（包括定子引线、定子过渡引线和出线）采用水内冷，转子线圈采用氢内冷，定子铁芯及端部结构件采用氢气表面冷却，集电环采用空气冷却。发电机密封油系统是为330MPa左右，并有主差压阀控制氢-油压差值为0.084MPa，而空侧

3、密封油压和氢侧密封油压由平衡阀控制达到平衡，使空、氢两侧密封油互不窜油[1]。该机组自2013年6月168小时试运行以来，一直存在运行中发电机氢气压力变化不大而氢气纯度大幅度下降的问题，最大时纯度下降值达到3%/每天，平均每天通过补氢和排氢3~4次来维持发电机氢气纯度在95%以上，补氢量每天达到30~50m3，制氢站制氢设备需要连续不断的运行，这对机组的安全运行构成潜在威胁，同时也造成了一定的经济损失。1　氢气的特性在标准状况下，氢气是一种无色、无味和无嗅的气体，其密度是世界上已知密度中最小的，仅为空气的1/14，具有

4、最大的扩散速度和很强的导热性，导热率比空气大7倍。氢气泄漏后会迅速向高处扩散。当空气中所含氢气的体积占混合体积的4%~75.6%时，遇火极易产生爆炸。氢气易燃烧、燃烧时火焰没有颜色，肉眼不易观察。氢气普遍作为一种性能优越的冷却介质应用在现代大型汽轮发电机组中。2　氢气纯度低的危害氢气纯度不合格，导致冷却效率降低，造成机内构件局部过热，将会直接影响机组的安全。因为发电机运行中产生的热量，致使发电机的转子、定子等各部件的温度升高，为了保证发电机内构件在其允许温度范围内工作，必须及时将其产生的热量带出。由于氢气的导热性较空气

5、高，如果氢气中混入空气，氢气纯度不合格，冷却效率下降，那么机内的热量将不能及时被带出，必然使机内构件局部过热，严重时导致绝缘材料损坏，直接影响机组的安全。同时，由于氢气密度是世界上已知密度最小的，所以随着氢气纯度下降，混合气体的密度变大，导致发电机的通风摩擦损耗增加，发电机效率降低。如果氢气纯度下降至爆炸范围内（一般为4%~75.6%），在一定的条件下可能会引起发电机内氢气爆炸。此外，氢气纯度下降后要采取补排氢的方法，来保持纯度在合格范围内。频繁补排氢操作会对运行机组的安全构成潜在威胁，也造成了一定的经济损失。综上，为

6、使机组能够安全、经济、稳定地运行，严格地保证发电机内氢气的纯度是十分必要的。3　氢气纯度下降的原因分析引起氢气纯度下降的原因可以归为以下几类：氢气纯度化验误差、与氢气相连接的系统出现问题、密封油系统异常。3.1　氢气纯度化验的方法一般人工进行取样化验，使用奥式氢气纯度分析仪手动分析比较可靠，其能够反映出氢气纯度变化的大体趋势，但由于取样管长度和死角存在的问题，导致了氢气的取样由于取样管容积的存在而相对滞后，而且氢样容易受到污染，用奥式分析仪手动分析进行反算读数容易出现偏差和精确数位少等不足。应用在线氢气纯度检测仪后弥补

7、了这方面的不足。在线氢气纯度检测仪的测量元件为热电阻，检测电路是一个电桥平衡电路。测量元件热电阻要进行定期校验，因为热电阻受到污染会影响表面导热系数，从而影响到检测精度。在线氢气纯度检测仪的使用实现了氢气纯度的实时监测，由于其测量准确、测量精度比较高，在氢气系统安全运行中发挥了巨大的作用。大多电厂均采用了手动测量分析和在线监测相结合的方法。正常运行中该厂采用人工取样化验和在线氢气纯度检测仪两种方法监视氢气纯度，同时在氢气纯度快速下降的问题未被解决之前，每班使用便携式纯度仪测量一次氢气纯度，两台便携式氢气纯度仪同时测量，

8、偏差不大于0.3%，如有偏差过大，应重新测量。避免了由于取样管长度和死角等导致的氢样相对滞后，及用奥式分析仪手动分析进行反算读数时出现偏差和精确数位少等问题。3.2　与氢气相连接的系统与氢气系统密切相关的系统有：氢站母管的来氢、压缩空气的软连接、二氧化碳气瓶的连接、密封油系统。氢站来氢的纯度一般都可达到99%以上，制氢纯度方面基本