淺析發(fā)電機(jī)氫氣排污量大的原因及處理

劉召林

針對大型發(fā)電機(jī)運(yùn)行過程中，氫氣濕度過高及純度不合格的故障原因，進(jìn)行跟蹤分析，通過分析每日報表，氫氣排污量統(tǒng)計，現(xiàn)場查漏以及原因分析、現(xiàn)場處理、找到了處理解決方案。

發(fā)電機(jī)氫氣純度及濕度不合格的現(xiàn)象：發(fā)電機(jī)氫氣純度每日報表在96%以下，每隔一至二天就需要排污一次，每次排污量均在40到50立方米（標(biāo)準(zhǔn)為13.4m²/日），氫氣濕度不合格。

發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：發(fā)電機(jī)密封油結(jié)構(gòu)形式為了避免端軸發(fā)生氫氣泄露等問題，發(fā)電機(jī)內(nèi)兩端設(shè)置了油密封裝置，通過油密封裝置的供油和控制裝置提供密封油和推力油，使其作用于密封瓦。而且由于密封油系統(tǒng)具有壓差閥，所以可以通過其對密封油壓進(jìn)行調(diào)整，這樣在密封瓦和轉(zhuǎn)子軸頸之間的間隙處，則會在密封油的作用下，形成一定的密封油流，以維持機(jī)內(nèi)的氫氣，將外界的空氣與機(jī)內(nèi)的氫氣有效的隔絕開來。通過密封油泵向密封瓦中供應(yīng)空、氫側(cè)密封油源。

氫氣濕度和純度的概念及氫氣純度、濕度不合格的危害：濕度是指氣體中的水、汽含量，我們廠一直用露點溫度來表示氫氣濕度。露點溫度是指在壓力為p、溫度為t、混合比為r的濕氣中，在此給定壓力下，濕氣被水飽和時的溫度℃。露點溫度越高說明氫氣越容易結(jié)露。氫氣純度不合格，將導(dǎo)致冷卻效率降低，造成機(jī)內(nèi)構(gòu)件局部過熱，同時有害氣體的存在還會造成絕緣老化、鐵芯及其金屬部件腐蝕。氫氣濕度過大，對發(fā)電機(jī)定子絕緣的影響更大，一是水分在運(yùn)行中蒸發(fā)為水蒸汽，使微細(xì)擊穿點之間氫氣介質(zhì)導(dǎo)電率升高。二是水汽吸附在絕緣層上，侵入絕緣內(nèi)部的水將造成內(nèi)部導(dǎo)體與外部絕緣表面電位相等，成為等電位體，威脅發(fā)電機(jī)定子絕緣，誘發(fā)發(fā)電機(jī)絕緣事故。所以，潮濕環(huán)境對大型發(fā)電機(jī)的運(yùn)行是十分不利的。它將對發(fā)電機(jī)護(hù)環(huán)產(chǎn)生腐蝕作用，并溶解和凝聚其它有害元素，使機(jī)內(nèi)構(gòu)件產(chǎn)生表面凝露，使轉(zhuǎn)子護(hù)環(huán)受產(chǎn)生附加應(yīng)力而導(dǎo)致裂紋等危害。

原因分析：引起發(fā)電機(jī)內(nèi)氫氣濕度過高的因素不外乎以下幾個方面：密封瓦空、氫側(cè)竄油密封油箱長期補(bǔ)油或排油：密封瓦空、氫側(cè)竄油，密封油箱長期補(bǔ)油或排油運(yùn)行，均會使空、氫側(cè)密封油兩個獨立循環(huán)的系統(tǒng)受到破壞。形成發(fā)電機(jī)密封瓦空、氫側(cè)竄油的原因如下：第一，汽、勵兩側(cè)密封瓦空側(cè)密封油壓的相互干擾，造成密封瓦空、氫側(cè)密封油壓跟蹤不穩(wěn)定，引起空、氫側(cè)密封油相互串油;第二，密封瓦間隙超差引起密封油竄流;第三，空、氫側(cè)密封油供油管安裝錯誤;第四，差壓閥和平衡閥工作異常;第五，壓差閥、平衡閥壓力取樣管存在節(jié)流，導(dǎo)致壓差閥、平衡閥自動跟蹤異常;第六，氫側(cè)油管路供油不足，密封油箱中自動補(bǔ)排油閥故障，造成密封油箱長期補(bǔ)油或排油運(yùn)行。充、補(bǔ)氫時氫氣中帶入水分：氫冷器、定冷水系統(tǒng)漏水進(jìn)入發(fā)電機(jī)：發(fā)電機(jī)內(nèi)密封瓦處竄油帶入水分：氫氣干燥器投入不正常。

通過長時間的觀察分析以及現(xiàn)場試驗可排除以下幾個原因：1、定冷水壓力穩(wěn)定（0.35Mpa-0.39Mpa），內(nèi)冷水箱水位一直比較穩(wěn)定。因此，可排除定子冷卻水系統(tǒng)漏水進(jìn)入發(fā)電機(jī)導(dǎo)致氫氣濕度大。2、在2010年曾經(jīng)逐個隔離氫冷器，未發(fā)現(xiàn)氫氣濕度有明顯變化，這個原因基本可以排除。3、通過對氫站的了解，每次補(bǔ)入的氫氣濕度和純度都是合格的，這不會是造成發(fā)電機(jī)內(nèi)氫氣純度和濕度發(fā)生變化的原因。4、發(fā)電機(jī)冷干機(jī)一直投入正常，且嚴(yán)格執(zhí)行了冷干機(jī)定期放水工作，這一條也可以排除。

通過以上的分析排除，我認(rèn)為密封油系統(tǒng)運(yùn)行不正常才是造成氫氣濕度和純度不合格的罪魁禍?zhǔn)?。發(fā)電機(jī)設(shè)置空氫側(cè)兩路密封油防止氫氣外泄，空氫側(cè)油路的分開是為了防止氫氣受到水分、空氣含量較多的空側(cè)油的污染。發(fā)電機(jī)長時間以來就存在勵端密封油回油不暢，（為此專門曾制定了從防爆風(fēng)機(jī)入口管道放油的措施）。由于回油不暢，，空側(cè)油中水分、空氣含量高的密封油竄向氫側(cè)，同時氫側(cè)密封油的補(bǔ)油源也來自于空側(cè)密封油，這更加加劇了氫側(cè)油中水分、空氣的含量，氫側(cè)油中水被飛濺霧化或汽化，在發(fā)電機(jī)風(fēng)扇壓頭作用下水分通過密封瓦進(jìn)入發(fā)電機(jī)內(nèi)，這樣就造成了發(fā)電機(jī)內(nèi)氫氣濕度變大、純度不合格。

防范措施：因密封油來自汽輪機(jī)潤滑油系統(tǒng)，通過潤滑油油凈化裝置濾除有油水分，堅持定期放水、排污制度，定期檢測油中水分，控制潤滑油水分合格。密封油排煙風(fēng)機(jī)要維持連續(xù)運(yùn)行，且密封油箱要維持較高的真空，定期放油，防止回油不暢。要對密封油油質(zhì)進(jìn)行檢測，防止發(fā)電機(jī)密封油中水分含量超標(biāo)。由于密封油取自汽輪機(jī)潤滑油系統(tǒng)，在汽輪機(jī)運(yùn)行中，由于各方面的原因，造成軸封蒸汽進(jìn)入軸承油室，凝結(jié)成水進(jìn)入油中。含有較高水分的油在密封瓦中蒸發(fā)進(jìn)入氫氣內(nèi)。防止密封油帶水。關(guān)鍵是要使軸封系統(tǒng)經(jīng)常處于最佳狀態(tài)下運(yùn)行，既要保持汽輪機(jī)真空不受影響，又要不讓軸封蒸汽進(jìn)入油中。檢修時，軸封間隙必須調(diào)整合理。油凈化裝置要通過摸索規(guī)律，制訂定期投運(yùn)的周期，確保油中含水量不大于500mg/L。排油煙（油汽）系統(tǒng)要正確合理，根據(jù)機(jī)組的特點，軸承室內(nèi)保持一定的微負(fù)壓。此外，軸封進(jìn)汽自動調(diào)整裝置要正常投入運(yùn)行，并保證其在工況變化時，具有良好的跟蹤性能。每當(dāng)發(fā)生較大的變工況，如機(jī)組啟動、停運(yùn)過程或較大幅度變負(fù)荷時，運(yùn)行人員都必須及時調(diào)整軸封進(jìn)汽壓力。機(jī)組運(yùn)行中要經(jīng)常監(jiān)視各回油窺視窗有無水珠和汽霧。每天取油樣對油中含水情況進(jìn)行分析，當(dāng)油中含水超標(biāo)時，應(yīng)對油箱進(jìn)行放水排污并投入潤滑油凈化裝置運(yùn)行。切實控制好發(fā)電機(jī)的運(yùn)行風(fēng)溫和水溫，一般進(jìn)風(fēng)溫度35～40°2，內(nèi)冷水溫40±2°C為佳。機(jī)組啟動時，為防止機(jī)內(nèi)濕度過高，可按氫壓0.1MPa，內(nèi)冷水壓0.05MPa控制，但必須注意內(nèi)冷水回路中不得發(fā)生斷水現(xiàn)象，氫氣冷卻器冷卻水先不投入運(yùn)行，待機(jī)組并網(wǎng)帶初始負(fù)荷再投入氫冷器自動調(diào)節(jié)裝置，提高氫壓和內(nèi)冷水壓，以避免低溫狀態(tài)下氫氣凝露。加強(qiáng)對發(fā)電機(jī)內(nèi)積油積水情況的監(jiān)視，定期對發(fā)電機(jī)進(jìn)行排油放水，完善發(fā)電機(jī)油水液位監(jiān)測報警裝置，創(chuàng)造條件配置在線監(jiān)測儀表和遠(yuǎn)傳液位報警裝置。

通過以上調(diào)整處理，發(fā)電機(jī)氫氣純度和濕度有了明顯改善，排污次數(shù)間隔變?yōu)槿剿奶?，?xì)化到每天的排污量在6.5m³左右，氫氣品質(zhì)有了較大的提高，降低了發(fā)電機(jī)的使用壽命損耗。