发电机氢气干燥器故障分析和处理

刘 巍

（中科华核电技术研究院有限责任公司工改中心，广东 深圳518124）

1 问题产生的经过

2009年6月1日，维修人员对发电机001/002露点仪作了预防性更换工作，更换后发现发电机和干燥器露点逐渐上升，并且更换一个半月后出现发电机露点高报警，002露点仪（发电机露点）前后的数据对照如下：

002露点仪更换前为：-52.2℃；更换后为：-26℃（24H 后）；一个半月后：-15℃

报警后运行人员按照报警处理流程，检查干燥器疏水罐，发现疏水罐无水排出，怀疑干燥器已经失效，2009年7月13日运行发出工作申请，要求对发电机干燥器进行解体检查。

2 发电机干燥器简介

2.1 发电机干燥器的功能

一个可自行再生的气体干燥器与发电机相连接,将发电机氢冷却剂的露点保持在可接受的水平。

气体干燥器是一个全自动、连续工作、自行再生的双室型干燥器，并带有一个增压鼓风机。气体干燥器从结构上来说是由两个完全相同的垂直腔室构成，其中装有活性的凡土干燥剂。当发电机运行时，发电机内氢气被一根管线引入到发电机干燥器，其中一股氢气被引入干燥器一个腔室进行干燥。而另一个股氢气被引入另一个腔室对干燥剂进行再生。当在再生时，该腔室首先通过电加热40分钟，然后冷却80分钟，氢气通过该腔室时，将干燥剂的水份带出，经过一个冷凝器、分离器，分离器将氢气中水份分离出来，进入一个小的疏水箱。这样每隔两小时，就有一个经过再生的再生腔室来替换在前两小时用来干燥发电机气体的干燥腔室，以此循环往复。干燥器氢气流程如下图所示。

图1

2.2 001/002露点仪及其功能

露点是：使空气里原来所含的未饱和水蒸汽变成饱和时的温度；当空气的相对湿度变成100%时，也就是实际水蒸汽压强等于饱和水蒸汽压强时的温度，习惯上其单位常用摄氏度（℃）表示。

001/002露点仪，用来监测流经气体的露点。001露点仪是用来监测气体干燥器出口露点的，由电缆与气体柜（电气部分）内的处理机相连。002露点仪用来监测发电机内氢气的露点，连续地监测发电机氢冷却剂的露点。

3 故障处理过程

根据故障现象的描述，分析其最有可能的两个原因是：（1）001/002露点仪探头的故障造成的数据的不准确；（2）干燥器内的干燥剂失效，造成干燥效果不好。首先对原因一进行分析，在预防性更换001/002露点仪后一个半月就出现干燥器出口露点高报警，露点是一个逐渐上升的过程，因此可以排除露点仪故障的可能。其次对原因二进行分析，由于疏水箱从2009.4月开始就没有任何疏水排出来，而一个正常运行的干燥器不可能长时间不疏水，因此干燥剂失效可能性极大，问题的焦点就集中到干燥器的再生部分和干燥剂本身上。

3.1 第一次故障处理

2009年7月16日，对干燥器进行了解体检查，检查的重点是干燥器的两个腔室，同时更换干燥剂。在解体检查干燥剂时发现有部分干燥剂由白色变成黄色，约占总量的1/5，这些干燥剂已经完全被油气污染而失效，其余部分也由原来的雪白色变为淡灰色。同时发现干燥器入口氢油分离网全部被黄色油污粘附，布满约100mm厚的分离网，且分离器桶壁也粘附大量的黄色结晶物，导致严重堵塞。

在第一次解体检修后，发现干燥剂大部分已经失效，同时干燥器入口油气分离滤网也堵塞严重，所以造成干燥器无法正常工作，在处理这些问题后，2009年7月18日将干燥器投入运行，投运后露点变化：

002露点仪 (发电机露点):解体前-10℃；解体后为：-20℃（24H后）；

001露点仪 (干燥器出口露点):解体前-9℃；解体后为：-46℃（24H 后）。

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3.2 第二次故障处理

2009年7月21日现场巡视发现干燥器中A室在再生时，加热温度在395～400℃之间变化，没有达到要求的500度。观察B室生产时干燥器出口露点为-32.3℃，发电机露点为－19.9℃；观察A室生产时干燥器出口露点为-17.2℃，发电机露点为-19.4℃，干燥器出口露点高于发电机内氢气露点，说明干燥器A室已经不具备干燥功能，若继续按该状态运行，A室的干燥剂将快速失效，干燥器出口露点高报警将再次出现。

在干燥器完成解体检修投运三天后，再次出现干燥器出口露点缓慢上升现象，而且上升速率明显在加快，短时间内干燥器内的干燥剂再次失效，但按照以往经验干燥剂一般运行一年左右才可能出现逐步失效，而露点的快速上升说明干燥剂失效非常迅速，不符合以往干燥剂失效特性。因此在大家讨论分析后怀疑干燥器切换阀存在内漏，导致再生湿气体通过旁路直接进入干燥器出口管道，影响干燥器出口露点。为了验证阀门是否存在内漏，于是决定对干燥器进行再次解体检查，重点检查再生回路。

2009年8月2日再次对干燥器解体检查，通过解体检查发现干燥剂没有失效，但B腔室的出口隔离阀存在内漏，这样在A室干燥、B室再生时，B室内的再生湿气体通过内漏的隔离阀直接进入干燥器出口管道，从而造成A室干燥时干燥器出口的露点下降明显的假象。

2009年8月6日，干燥器再次已投运，发电机氢气露点-12.5℃，干燥器出口氢气露点-41.7℃，A/B列切换时干燥器出口氢气露点温度无异常变化。

3.3 第三次故障处理

2009年8月10日，干燥器在投运四天后再次出现露点逐渐上升现象，干燥器露点达到-15℃，发电机露点为-14℃，而且A/B室干燥时，干燥器出口露点变化不大，说明干燥剂再次失效，而且露点恶化速率与第二次基本一致。

从上次解体可以肯定干燥剂短时间不会失效，而造成干燥剂无法正常工作可能还是出现在再生回路上，如果干燥器再生失效，导致干燥剂饱和后失去干燥能力，则干燥器出口露点自然上升。经过上次解体可以排除阀门上存在问题可能，此时最大的疑点在干燥器加热回路上。

在维修人员调整探头位置后，2009年8月12日检查，发电机及干燥器露点情况明显好转，发电机氢气露点温度为-17.7℃（调整前为-14℃左右）；干燥器出口氢气露点温度为-30℃（调整前为-15℃左右）。A、B腔室外壳温度上升明显加快，15分钟内即达到70℃（调整前为60分钟后达到70℃），桶壁最高温度达到100℃（调整前最高温度为70℃），说明加热器效率已得到明显改善。

4 故障原因总结

实际上本次干燥器故障模式，是多重故障叠加造成，具体过程如下：

发电机和干燥器露点仪故障造成了不能真实反应发电机和干燥器的露点，从而失去了发现设备异常的有效手段，当进行例行更换露点仪工作时才将设备故障问题暴露。

在第一故障处理过程中，发现了干燥剂的失效和入口滤网的堵塞，但忽视了再生回路的检查，通过干燥器的再次投运才发现再生回路存在内漏的可能。

在第二次故障处理过程中，发现了隔离阀的内漏造成的再生回路被旁路，但这样内漏应该不足以造成干燥剂短时间失效，说明干燥剂无法正常干燥还有更深层次的原因。

在第三次故障处理中才真正找到干燥剂短时间失效的原因，加热器加热温度不足，而加热温度不足是温度探头位置不适当造成的。因此干燥器再生回路失效主因是加热器加热温度不足，辅因是阀门存在内漏，这两项故障的叠加造成了再生回路的故障。

本次干燥器故障是由四个故障原因叠加造成的，其中露点仪的失效造成设备监测功能的失效，干燥剂的失效和入口滤网的堵塞造成了干燥功能的失效，而隔离阀门内漏和加热器加热效率不足造成了再生回路的失效，这样的故障模式非常少见，收集和总结这样的故障处理过程，对以后干燥器的故障分析和处理具有一定的借鉴意义。