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1.關于發(fā)電機氫氣濕度的有關規(guī)定 《氫冷發(fā)電機氫氣濕度的技術要求》(DL/T 651-1998)規(guī)定了氫冷發(fā)電機氫氣濕度在運行氫壓下的上下限值及充氫、備氫時補充氫氣的允許濕度值；相關文獻對氫氣濕度過高、過低的危害也有明確的描述。 1.1濕度的表示方法 濕度是指氣體中的水汽含量，其表示方法較多，常用的有絕對濕度、相對濕度、露點溫度等，相互之間可以換算。 （1）絕對濕度濕氣中水汽質量與濕氣的總體積之比，g/m3。 （2）相對濕度壓力為P、溫度為T的濕氣中，水汽摩爾分數與同一溫度T和壓力P下純水表面的飽和水汽的摩爾分數之比，%。 （3）露點溫度壓力為P、溫度為T、混合比為r的濕氣中，在此給定的壓力下，濕氣被水飽和時的溫度，℃。 1.2氫氣濕度標準 發(fā)電機內運行氫壓下的允許濕度低限為露點溫度Td=－25 ℃。當進入發(fā)電機的介質最低溫度為5 ℃時，濕度高限為露點溫度Td=－5 ℃；當進入發(fā)電機的介質最低溫度≥10 ℃時，濕度高限為Td=0 ℃。如表1  （2）供發(fā)電機充氫、補氫用的新鮮氫氣在常壓下的允許濕度為:新建電廠Td≤50 ℃,已建電廠Td≤25 ℃。 1.3氫氣濕度超標對發(fā)電機的危害 （1）氫氣濕度過高對轉子護環(huán)的影響 氫氣濕度過高，使發(fā)電機轉子護環(huán)產生應力腐蝕紋損并使裂紋快速發(fā)展。發(fā)生應力腐蝕有3個必要條件：材質，有較大的應力，有腐蝕介質。在相對濕度大于50%時，裂紋擴展速率呈指數增加。 （2）氫氣濕度過高對絕緣性能的影響 發(fā)電機內氫氣濕度過高，降低定子的絕緣電氣強度，易使定子絕緣薄弱處發(fā)生相間短路。200 MW發(fā)電機定子端部絕緣存在水接頭和引線兩處薄弱環(huán)節(jié)，均處于高電位，如氫氣中含水或水汽嚴重時，會使絕緣薄弱處對其它線棒擊穿放電。氫氣相對濕度超出一定限值（80%），定子絕緣缺陷就會加速發(fā)展。氫氣濕度高，相對濕度超出75%，會使轉子絕緣強度下降，甚至導致無法開機。 （3）氫氣濕度過低對發(fā)電機某些部件的影響 氫氣濕度過低，可導致對發(fā)電機某些部件產生不利影響，如可導致定子端部墊塊收縮和支撐環(huán)裂紋，相對濕度小于0.5%，可認為是干氣。 2.我公司#1發(fā)電機氫氣濕度增大及其它參數情況 2.1氫氣濕度升高過程 2015年7月13日#1機組開機，7月15日至7月23日，發(fā)電機氫氣濕度逐步由從—9℃升至0℃；7月23日至7月31日，發(fā)電機氫氣濕度逐步增高至+6℃，8月2日濕度劇增至+15℃；看歷史曲線，機組加負荷階段對應濕度增大過程，白天濕度較大，夜晚濕度相對低2℃，與環(huán)境溫度逞正相關。 8月3日9點，化驗主油箱水份達到103 mg/L，超過100 mg/L的標準，8月4日12：00進行濾油，14：00化驗主油箱水份達到1000 mg/L，同時氫氣濕度快速攀升+35℃，機組8月5日申請停機。 查看機組歷史同期運行情況，2013年、2014年7、8月、9三個月，氫氣濕度都曾超標，最大值為+9℃。 2.2#2瓦漏汽情況 #1機組于2012年6月進行了A修，#2瓦將梳齒汽封改造為刷式汽封。2015年6月#2瓦漏汽量開始增大，采取遮擋的方式對熱工電纜進行防護，7月23日#2瓦漏汽將熱工電纜烤焦。 2.3主油箱水分化驗及濾油情況 按規(guī)程規(guī)定，每周進行一次主油箱、密封油空、氫側油質化驗，自7月13日開機每周五化學人員進行油質化驗正常，故一直沒有安排濾油工作，直到8月3日化驗油質達到103 mg/L，安排第二天濾油。 2.4內冷水箱氫氣含量超標情況 自2013年9月起，內冷水箱氫氣含量經常超過4%，規(guī)程規(guī)定不得超過3%，在后來的幾次停機檢查中，一直沒有發(fā)現定子內冷水回路有明顯的漏點。在內冷水箱頂部采用加裝釋壓閥的方式，進行泄壓排氣，內冷水箱氫氣含量間斷合格。詳見上圖。 3.氫氣濕度大原因分析及排查 3.1機組運行中的分析排查 7月份機組運行中，邀請河南電科院、中電投技術中心，共同對#1機組相關系統(tǒng)進行了分析排查。 （1）降低工業(yè)水壓力運行，通過氫冷器排空氣管處氫氣測量，未檢測到含氫情況；通過降低內冷水系統(tǒng)冷卻水壓力運行，氫氣濕度變化不明顯；內冷水箱含氫量檢測，約5%左右，判定定子內冷水系統(tǒng)泄漏。雖說氫壓大于水壓，但水汽仍有可能擴散到氫氣系統(tǒng)中，應引起高度重視，提高檢修質量，使缺陷消除在萌芽狀態(tài)。 （2）排查發(fā)電機密封油空側、氫側冷油器、主機潤滑油冷油器水側，未見滲漏油跡象，查看冷卻塔回水管處液面也未見油花，排除冷油器泄漏。 （3）氫油流檢測器排污未見水跡、油跡，未見異常。 （4）多次發(fā)電機本體排污，偶爾能排除少量油，但是未見水跡。 （5）汽封壓力降低至約25KPa較低值運行，氫氣濕度未見明顯好轉。 （6）氫氣干燥器每次排水約300ml，咨詢廠家，屬于出力、工作正常，隔離氫氣干燥器冷卻水側，氫氣濕度未見明顯變化，排除氫氣干燥器冷卻器泄漏及其工作不正常污染氫氣的可能。 3.2機組停運后的分析排查 8月5日，機組停運后，又請省電科院、發(fā)電機廠家、公司技術人員進行分析、檢查。 （1）汽封漏氣導致潤滑油帶水。從2015年7月14日后，主油箱油位逐步增高，因所有冷油器已確認不漏，只有汽封漏氣所致。查看歷史曲線，6月份，主油箱油位-45mm，上下波動在5mm以內。7月14日以來，主油箱油位逐步增高，從 7月14日的-12mm，到8月4日升至+12.21mm，油箱油位增大約20mm。 （2）關于化學化驗。期間油化驗每周一次，可能取油樣的時間段，分析恰是排煙風機將進入潤滑油的水分抽走，水分沉淀在主油箱下部，所以油化驗常規(guī)指標合格。 （3）發(fā)電機勵端氫側密封瓦損壞。從2015年7月14日后，氫側密封油壓勵端有一個明顯下降的臺階，此后勵端氫側密封油壓低于空側密封油壓約0.01MPa，機組運行中測量氫側密封油箱補油閥管路發(fā)熱，勵端氫側密封油回油溫度低于汽端氫側密封油回油溫度13 ℃,，說明空側向氫側密封油箱補油，油又回流到勵端空側，分析存在勵端氫側密封瓦與軸頸配合間隙超標問題，空側密封油帶水進入氫側密封油，是造成氫氣濕度大的因素之一。 （4）定子內冷水打壓。2015年08月14對內冷水系統(tǒng)打壓，水壓0.4 MPa，2小時下降0.1 MPa。打開發(fā)電機出線小間人孔門，發(fā)現下面積水達7Kg， C相出線CT滲漏水，隨后又發(fā)現中性點A相CT滲漏水，共查出兩個泄漏點。 （5）主油箱下部積水。從主油箱油位2個月升高20mm，到濾油時潤滑油水分急劇升高，分析為兩個月沒有濾油，主油箱下部積水，濾油機運行后，積水混入潤滑油內，造成潤滑油水分急劇升高。在濾油管道上加裝放水針形閥，以便在油質合格、濾油機間歇停運時，對主油箱定期放水。 （6）環(huán)境溫度影響發(fā)電機氫氣濕度。外界環(huán)境與循環(huán)水正相關，氫氣冷卻器為循環(huán)水冷卻，間接影響發(fā)電機氫氣溫度，同理，氫氣干躁器也間接影響發(fā)電機氫氣溫度，表現為發(fā)電機風溫在2－5℃內變化，氫氣溫度也在2－5℃內規(guī)律性波動。 4.發(fā)電機停機后處理 4.1 氫氣冷卻器查漏 停機后對氫氣冷卻器進行注水查漏，保持風壓0.3 MPa，8小時未見汽泡產生，判斷氫冷器不漏。 4.2 揭瓦檢查 揭開#5瓦，沒有發(fā)現過熱燒瓦現象，說明油質正常，沒有因油質乳化對軸瓦造成損傷。 4.3滲漏CT處理 在排查出兩個CT漏水點后，考慮發(fā)電機出線及中性點套管漏氫問題早已存在而沒有及時解決，決定請廠家更換6組CT入水聯接O形墊和套管氫側密封墊，徹底解決因墊子老化造成的水、氫滲漏。工作完成后對發(fā)電機將進行水壓試驗、風壓試驗、手包絕緣試驗、直流耐壓試驗等，內冷水保持45℃對發(fā)電機內加熱驅潮，封人孔門，上述試驗均合格，發(fā)電機恢復備用。 4.4遺留問題 （1）#2軸瓦漏汽。分析汽封已損壞，目前擋板遮擋熱工電纜并用軸流風機和壓縮空氣吹掃進行擾動改變氣流，同時關小軸承箱排煙門開度，保持軸承箱內低負壓運行，調整中壓封進汽門保持低壓力，待停機揭缸檢修時處理中壓汽封漏汽問題。 （2）勵端氫側密封瓦損壞或軸頸磨損，待機組下次檢修時檢查處理。 （3）氫氣干躁器A、B塔出力不一致。目前B塔出水比A塔少1/3，它們加熱置換溫度基本一致，干躁劑本次一同更換，需要進一步檢查B塔的進、出氫回路是否暢通。 （4）#1機氫氣濕度比#2機的高。冬季時高約13℃，夏季時高約15℃，在冬季時進行對比分析，找出原因，明年檢修時進行處理。 4.5發(fā)電機并網后運行情況 2015年9月10日機組并網后，內冷水箱氫氣含量為0.01%，說明內冷水漏點處理成功；保持主油箱一臺真空濾油機運行，每天化驗油質合格；進行8次沖排氫，將氫氣干躁器置換時間由8小時調到6小時，加速機膛內干躁；調整氫氣冷卻器進水量、保持機內氫氣溫度在37℃，通過采取上述措施后，氫氣濕度9月20日最低到-10℃，最高-5℃，滿足運行規(guī)程和廠家要求。 關于發(fā)電機氫氣濕度的運行監(jiān)控 如圖1  圖1 發(fā)動機氫氣除濕裝置 5.1防止密封油漏入發(fā)電機 本次造成發(fā)電機氫氣濕度大的主要原因為密封油帶水，密封瓦串油，油中水分擴散到機內。防治措施：保證氫側、空側油壓相等或壓差降到最小程度，空側與氫側油流相互獨立，使空側油流與氫側油流不發(fā)生交換。采用密封油凈化裝置，調整好兩側油壓，盡量使其平衡。同時應注意減小軸封漏汽，有效控制水對油質的污染。 5.2濕度單位的選用要利于監(jiān)控 在濕度的眾多表示方法中，用機內相對濕度作為監(jiān)控指標，可以直接有效地反應設備的健康水平。氫氣相對濕度≤30%，轉子應力腐蝕速率幾乎不變；當氫氣相對濕度在30%～50%，轉子應力腐蝕速率略有增長；氫氣相對濕度≥50%，轉子應力腐蝕速率以指數級急驟增加；在相對濕度≥80%時，定子絕緣缺陷加速發(fā)展；相對濕度≥75%時，轉子絕緣缺陷加速發(fā)展。只要保證氫氣相對濕度≤50%，就能有效抑制護環(huán)急劇加速的應力腐蝕，確保定子和轉子的絕緣強度水平不降低。 用露點表示，在發(fā)電機正常運行狀態(tài)下，即使露點溫度有一定幅度超標，對發(fā)電機的危害有限。如某200 MW機組正常運行氫壓為0.28～0.30 MPa，入口風溫35～43 ℃，機內露點為10 ℃，超標，但計算機內相對濕度為22%，相當安全。機內最低溫度30 ℃，露點為10 ℃時，相對濕度為29%，屬安全狀態(tài)。異常情況下，機內最低溫度20 ℃，露點為10 ℃，相對濕度為53%，也僅比監(jiān)控指標——相對濕度50%略大，基本安全。 5.3正常運行中的氫氣濕度監(jiān)控 發(fā)電機正常運行中，控制好運行風溫和內冷水溫，運行風溫保持在35～45 ℃；補氫時不要大量補入低溫氫氣，通過控制氫氣冷卻器進水量，將溫度控制在35～40 ℃，根據濕度情況，定期或不定期排污，達到降濕目的。 5.4充氫備用或機組啟動時的氫濕監(jiān)控 機組充氫備用時，為了保護絕緣，一般要求溫度不低于5 ℃，氫壓大于0.1 MPa，要嚴格執(zhí)行氫氣濕度標準，如冷氫溫度為5 ℃時，相對濕度保持在50%以下，則露點溫度必須在-4 ℃以下。機組啟動時，可將氫氣冷卻器冷卻水不投入，并網后投入。停機時，保持內冷水正常運行，內冷水的冷卻水可不投入運行或投電加熱，使內冷水保持較高溫度，能有效防止定子絕緣受潮，防止轉子護環(huán)產生應力腐蝕。 參考文獻 [1]DL/T 651-1998，氫冷發(fā)電機氫氣濕度的技術要求. [2]黃成平.氫冷發(fā)電機運行與檢修 北京：水利電力出版社，1989. [3]氫冷發(fā)電機氫氣濕度的監(jiān)控與管理，陡河發(fā)電廠 吳銳.. |
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