GE 9F燃氣發(fā)電機組氫氣控制柜回路改造優(yōu)化

洪 杰

（福建晉江天然氣發(fā)電有限公司，福建泉州 362251）

0 引言

某GE 9F級燃氣發(fā)電機組配套哈電集團生產的390H氫冷發(fā)電機，其中氫氣（H2）純度監(jiān)視系統(tǒng)采用光力科技生產的XACT-500氫氣控制柜，對發(fā)電機渦輪端、集電端、殼體3個部位的氫氣純度進行在線監(jiān)測。擬對氫氣控制柜內回路進行改造優(yōu)化，對運行人員關注的殼體純度進行實時連續(xù)監(jiān)測，改善切換電磁閥內漏造成監(jiān)測不準的現(xiàn)狀，提高氫氣純度監(jiān)測的準確度。

1 改造背景

1.1 XACT-500裝置

XACT-500發(fā)電機氫氣控制柜（以下簡稱“氫控柜”）是綜合檢測發(fā)電機內部氣體純度和壓力信號的檢測裝置，專用于氫冷發(fā)電機組氫氣系統(tǒng)中的儀表監(jiān)控盤。核心純度部件采用美國Honeywell 7866可靠穩(wěn)定的熱導原理傳感器（原為GE Panametrics公司的XMTC型號變送器，后改型），既可以測量兩組份混合氣體中的某一氣體含量，又可用于測量熱導系數(shù)相差較大的多組份混合氣體中的某一成分含量。

1.2 390H氫冷發(fā)電機氫氣系統(tǒng)

發(fā)電機內的氣體，是依靠安裝在轉子兩端的軸流式風扇在發(fā)電機內部進行循環(huán)的：由一個進口噴嘴來控制氫氣進入風扇；風扇產生了幾英寸水柱的差壓，吹動氫氣并用其冷卻發(fā)電機的轉子、電樞線圈和電樞鐵芯，同時將強制吹到冷卻器以帶走發(fā)電機電磁元件的熱量；冷氣返回轉子，風扇再循環(huán)。與空氣相比，氫氣的熱導率和對流傳熱系數(shù)較大，是較好的傳熱介質，用氫氣作為發(fā)電機內冷卻氣體有益處有4個：①發(fā)電機風阻損失大大減少；②采用壓縮氫氣進一步增加了發(fā)電機氣體熱容量；③維持氫氣必須的密封環(huán)境還可以使發(fā)電機部件保持潔凈；④與空氣相比，氫氣大大減少了電暈（高電壓下導體表面的微弱輝光）引起的電樞絕緣磨損。

1.3 發(fā)電機殼體氫氣純度監(jiān)視的重要性及現(xiàn)狀

發(fā)電機殼體氫純度是機組運行過程中非常重要的監(jiān)測數(shù)據(jù)，殼體氫氣純度過低會造成發(fā)電機絕緣性能下降，影響機組運行安全性，增加通風損耗，導致發(fā)電機效率下降。上述發(fā)電機氫氣系統(tǒng)配套的氫控柜內布置有兩臺Honeywell 7866氫氣純度儀，利用三通電磁閥進行切換，分別測量發(fā)電機透平端、集電端及殼體的氫氣純度。目前該燃氣電廠發(fā)電機氫純度檢測方式存在如下兩個問題。

（1）持續(xù)檢測集電端、渦輪端氫純度，切換至殼體氫純度檢測的條件有以下兩種：①在MARK VIE畫面上點擊“CHECK”按鈕，經5 min延時后自動恢復；②距離上次測量殼體純度12 h后，邏輯自動觸發(fā)檢測一次殼體純度，無法對發(fā)電機殼體氫氣純度實時在線檢測。

（2）氫控柜內的三通電磁閥使用時間過久后容易出現(xiàn)內漏，導致測量氫氣純度時不同取樣管的氫氣摻混，測得的氫氣純度不準。

2 改造方案

2.1 方案思路

（1）對現(xiàn)有XACT-500氫控柜內氫氣純度儀取樣及檢測回路進行改造，用一臺氫氣純度儀Honeywell 7866專門測量發(fā)電機殼體氫純度，另一臺（Honeywell 7866 1）在渦輪端和集電端通過三通電磁閥由運行人員自由進行切換，測量相應的氫氣純度；保留氫氣純度低的“Inc Scavenging”氣體凈化功能（保留邏輯及相關電磁閥）。

（2）MARK VIE畫面顯示“渦輪端”“集電端”“殼體”3個氫氣純度。其中，“殼體”保持單獨顯示，“渦輪端”與“集電端”依靠畫面上的按鈕進行切換顯示。對“H2 Analyzer Status”狀態(tài)判斷相關邏輯進行修改，使其滿足氫控柜內回路修改后的實際監(jiān)視功能。

2.2 回路改造

回路改造圖為改造重點環(huán)節(jié)，必須嚴格按圖執(zhí)行。圖1和圖2分別為改造前、發(fā)生后的回路圖（主要改造部分用虛框圈出），保留SV3、拆除SV4、SV5三通電磁閥，保留SV1、SV2凈化電磁閥。

3 MARK VIE邏輯及畫面組態(tài)修改

（1）邏輯優(yōu)化。邏輯修改按照改造方案思路進行：①將“Casing Purity”Check殼體純度校驗按鈕改為“Turbine”和“Collector”（即渦輪端與集電端切換按鈕），控制對象仍為“SV3”切換電磁閥；②取消根據(jù)“H2 Analyzer Status”氫氣純度分析儀測量狀態(tài)判斷后的純度顯示，僅保留“Cell #1”和“Cell#2”兩個純度儀測量顯示，分別為“Turbine”和“Collector”（即渦輪端、集電端的氫氣純度測量數(shù)據(jù)）。

（2）畫面組態(tài)優(yōu)化。在MARK VIE CimLayout中選擇Monitor GT中選擇“Hydrogen”畫面，此處僅列出修改部分前后對比（圖3～圖4）。

4 結語

綜上所述，此次對GE 9F燃氣發(fā)電機組氫控柜內進行的回路改造優(yōu)化，結合MARK VIE畫面及邏輯組態(tài)修改，不僅加強了運行人員對發(fā)電機重要部位氫氣純度的連續(xù)在線監(jiān)測，且其定期用便攜式氫氣純度儀進行數(shù)據(jù)比對發(fā)現(xiàn)偏差大的次數(shù)大大減少，檢修人員也因此減少了標定的工作次數(shù)，從而降低了氫氣標氣的物資消耗，有效提升了設備的檢修管理水平。

圖1 某GE 9F燃氣發(fā)電機組氫控柜改造前回路圖

圖2 某GE 9F燃氣發(fā)電機組氫控柜改造后回路

圖3 某GE 9F燃氣發(fā)電機組氫控柜改造畫面組態(tài)修改前

圖4 某GE 9F燃氣發(fā)電機組氫控柜改造畫面組態(tài)修改后