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火电厂发电机氢气纯度下降原因的研究

作者：刘博

来源：《山东工业技术》2017年第17期

摘 要：本文对火电厂发电机氢气纯度下降的原因进行了分析，针对各种引起发电机氢气纯度下降的情况，做出应对措施，对于提高发电机效率，节约用氢具有重要意义。 关键词：火电厂发电机；氢气纯度；下降原因 DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.17.174

氢气以其质量轻、耗能小、传热效率高的优点，被广泛应用于火力发电厂大型发电机组的冷却系统。然而氢气纯度下降会显著降低发电机的效率，理论研究结果表明：氢气纯度每下降1%，发电机的通风摩擦损耗及转子摩擦损耗将增加11%。所以大容量氢冷发电机都要求使用高纯度的氢气，一般要求96%以上，其主要目的是提高发电机的效率及安全性。因为发电机氢气纯度下降的原因经常比较隐蔽，在此我专门探讨如何解决发电机氢气纯度下降的问题。 1 密封油系统异常导致的氢气纯度下降

研究发电机氢气系统，不能离开发电机的密封油系统，本文主要针对双油环密封油系统，研究双油环密封油系统异常对氢气纯度的影响。

机组运行时密封油系统中的氢侧密封油与发电机机内的氢气相接触，空侧密封油与空气接触，含有相对多的空气。正常情况下密封瓦中的空侧和氢侧密封油具有几乎相同的压力，空侧和氢侧密封油各自保持相对独立的状态进行循环。在异常情况下，由于某种原因，使得空侧密封油与氢侧密封油大量交换，含有大量空气的空侧密封油进入氢侧密封油箱，然后经氢侧回油管，返回到氢侧密封油箱中，在此过程中一部分空侧密封油内所含的空气直接析出进入发电机内。

1.1 空侧与氢侧密封油压差值大

油氢差压过高，密封油压高时密封油会进入发电机，油气及水汽进入氢气系统，引起发电机内氢气纯度下降。此时我们应检查油氢差压阀油压取样手动门是否已经全开，油氢差压阀是否有卡涩的情况，可以通过调节空侧与氢侧差压阀的差值，维持氢侧油压稍高于空侧油压。 1.2 氢侧油箱中的自动补排油阀故障

排油阀出现故障处于常排状态，为了维持氢侧油箱油位，补油阀将进行连续补油；补油阀出现故障，处于常补状态，排油阀被迫常开。这两种情况系统都会不断地将含有大量空气的空

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侧密封油补入氢侧密封油箱；补排油阀都失去了正常的功能，所以在机组检修期间一定要重视自动补排油阀的浮子的灵活性与可靠性。 1.3 氢侧密封油平衡阀工作失常

如果平衡阀不能维持空侧密封油压力与氢侧密封油压力的均衡，杂质较多的空侧密封油通过密封环或者补油阀大量进入氢侧密封油系统，使发电机氢气纯度下降。此时可以观察发电机励端及汽端两侧的平衡阀后密封油压力，通过对比观察平衡阀是否工作正常。 1.4 密封油的温度高

密封油的温度高，氢气的溶油能力随着密封油温度的升高而增加，机组正常运行中可进行密封油温在标准范围内上、下限之间变动的试验，找出最佳温度点。一般在轴系稳定的情况下，尽量保持密封油温在标准的低限运行，从而达到减少密封油流量，减少发电机进油和降低氢气污染的目的。

1.5 防爆风机的工作状况不良

防爆风机的工作状况，提高防爆风机的风压可提高氢油分离器的负压、减少空侧密封油中的含空气量和含水蒸气量，从而减少因空、氢侧密封油交换对氢气的污染。 2 氢气湿度大导致的氢气纯度下降 2.1 密封油含水量大

在正常运行中，密封油空侧油箱和主机轴承的回油是在一起的，当由于轴封漏汽等原因导致润滑油回油含水量大时，在密封瓦处蒸发形成水蒸汽进入发电机使氢气纯度下降，湿度增加。

2.2 氢气干燥器工作异常

氢气干燥器应能正常投入，应能在线观察氢气干燥器出入口氢气露点的变化，保证氢气干燥器工作在正常情况。 2.3 定子冷却水温度低

由于密封油系统油源来自主机润滑油系统，不可避免带有水蒸气，假如发电机定子冷却水入口温度低于氢气温度，在氢气受冷的情况下，水蒸气凝结会使氢气系统含水量增加，发电机内部定冷水管结露，造成氢气湿度增大，氢气纯度下降。因此要保持发电机定子冷却水入口温度高于氢气温度，此举的重要意义不仅是保护发电机氢气纯度，更要保证发电机内部电气元件的安全，防止定冷水管结露造成的元件腐蚀及局部短路。

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3 发电机故障导致的氢气纯度下降 3.1 发电机密封瓦工作不正常

发电机空侧密封油与氢侧密封油间的密封瓦间隙、氢侧密封油与氢气之间的密封瓦间隙过大或者不均匀，发电机振动大造成密封瓦受损等，可以显著影响发电机氢气纯度且无法在运行中处理，因此在停机检修期间应严格把关发电机密封瓦的检修质量，同时发电机不能长期在振动偏大的情况下运行，应根据国家相关标准，保持发电机健康运行。 3.2 发电机内部故障

发电机内部故障，绝缘材料损坏，生成的气体进入发电机氢气系统。或电机内部定子冷却水管有裂缝，虽然发电机定冷水压力一般低于氢气压力，以防止在发电机内部冷却水管破裂时，定子冷却水进入氢气系统，但由于某些特殊原因，如压力表不准确等导致氢水差压较低时，将可能有内冷水渗入氢气系统，造成氢气纯度下降，此时应对发电机的氢气成份进行采样分析，确定属于哪一种情况，做出相对应的控制措施。 4 结论

本文对引起发电机氢气纯度下降的各种原因进行了分析和总结，主要针对发电机双油环密封油系统进行了研究，密封油压力与氢气压力不匹配以及氢侧密封油与空侧密封油的大量交换，是密封油系统影响氢气纯度的主要原因。同时，本文也提出了发电机的一些固有故障，如绝缘损坏，密封瓦磨损等情况引起的氢气纯度下降，以及一些运行方式不合理，如定子冷却水温度过低造成氢气纯度下降的问题，并针对各种问题提出了改善意见，可用于指导一般发电机氢气纯度下降时的原因分析及措施应用。 参考文献：

[1]袁守金.发电机密封油系统原理及异常处理[J].科技创新与应用，2016（06）：131. [2]李明.汽轮发电机组双流环密封油系统分析[J].科技创新导报，2015（33）：148-149. [3]杨建平.发电机氢气纯度偏低的原因分析及治理[J].内蒙古电力技术，2009，27（04）：49-51.