发电机氢气湿度超标原因分析与建议

焦 阳,张 姣,车 凯

(国网河北省电力公司电力科学研究院,石家庄 050021)

发电机氢气湿度超标原因分析与建议

焦 阳,张 姣,车 凯

(国网河北省电力公司电力科学研究院,石家庄 050021)

针对某电厂发电机氢气湿度超标问题,从发电机运行工况、设备系统结构及水质成分等方面对发电机氢气湿度超标及水份的来源进行了较为全面的分析研究,并提出建议,以避免类似故障发生,为电厂提供借鉴。

发电机;氢气湿度;密封油;温度

1 存在的问题

河北某电厂4号发电机为东方电机厂生产制造,型号为DG1025/18.2-Ⅱ7,亚临界压力、一次中间再热、自然循环、双拱型单炉膛、平衡通风、固态排渣、全钢构架、悬吊结构、尾部双烟道、“W”型火焰锅炉,发电容量300 MW,1997年10月9日投产。

值班员巡检发现,4号机组运行时,发电机氢气湿度超标,氢侧4只液位监测计有水产生,并呈增长趋势。发电机氢气凝结水会对金属产生电化学腐蚀,同时较高的电导率也会降低发电机的绝缘。更重要的是氢冷器产生的凝结水会在氢中氧的作用下,对金属产生氧腐蚀。

2 故障原因分析

2.1 发电机水质分析

将发电机氢气可能产生水分的来源和条件进行梳理,化验氢气液位监测计水样得出如下数据: p H值=6.7,σ=500μs/cm,C(硬度)=6.0 mmol/ L,C(M碱度)=1.0 mmol/L,ρ(Na+)=6.0 mg/L, ρ(Cl-)=6.0 mg/L,ρ()=0 mg/L,ρ(NH3)= 1.5 mg/L.以此与氢冷器冷却水、定冷器冷却水、密封油带水、补氢带水水质进行比较,判断是否由于氢冷器冷却水泄漏、定冷器冷却水泄漏、密封油带水、补氢带水导致发电机氢湿度超标及氢气液位监测计积水。

a.氢冷器冷却水源为水塔循环水,测得循环水p H值=8.6,σ=1 150μs/cm,C(硬度)=12.0 mmol/L,C(M碱度)=5.5 mmol/L,ρ(Na+)= 16.0 mg/L,ρ(Cl-)=56 mg/L,ρ()=2.5 mg/L,ρ(NH3)=0 mg/L。与氢气液位监测计水样实测数据相比差异较大,可排除氢湿度超标及液位检测计积水由氢冷器泄漏引起。

b.发电机定子冷却器水源为除盐水,测得定冷水p H值=6.6,σ=1.0μs/cm,C(硬度)= 0 mmol/L,C(M碱度)=0 mmol/L,ρ(Na+)= 0.006 mg/L,ρ(Cl-)=1.0 mg/L,ρ()= 0 mg/L,ρ(NH3)=0 mg/L,与氢气液位监测计水样实测数据相比,差异较大,可排除氢湿度超标及氢气液位检测计积水由定冷却器泄漏引起。

c.冷却水对新购氢气湿度进行检测,测得p H值=9.9,σ=470μs/cm,C(硬度)=0 mmol/L,C(M碱度)=0.5 mmol/L,ρ(Na+)=4.7 mg/L,ρ(Cl-) =3.0 mg/L,ρ(PO34-)=0 mg/L,ρ(NH3)=0 mg/L,与氢气液位监测计水样实测数据相比差异较大,可排除氢湿度超标及氢气液位检测计积水由新购补氢带水引起。

d.对液位检测计水样进行模拟试验,根据液位检测计积水含NH3的特征,分析氢中水分的来源。同时将水样加硫酸铝、乙酸锌进行脱色处理排除测定干扰。为了判定液位计浮子对水样是否存在干扰,进行模拟试验:取一定水样分别加入主蒸汽凝结水(含NH3)和除盐水,在水浴上(50℃)恒温48 h,不断搅拌,测得其水样数据与密封油箱底部沉积水质近似,数据如下:p H值=6.8,σ= 500μs/cm,C(硬度)=6.0 mmol/L,C(M碱度) =1.1 mmol/L,ρ(Na+)=5.4 mg/L,ρ(Cl-)=6.0 mg/L,ρ(PO34-)=0 mg/L,ρ(NH3)=1.7 mg/L。由此判定液位计浮于对水样无干扰。

e.对密封油进行取样检查,发现密封油箱底部集沉积180 kg的水,化验数据p H值=6.8,σ= 505μs/cm,C(硬度)=6.1 mmol/L,C(M碱度) =1.0 mmol/L,ρ(Na+)=5.5 mg/L,ρ(Cl-)=6.0 mg/L,ρ(PO34-)=0 mg/L,ρ(NH3)=1.7 mg/L,与氢气液位检测计积水化学组份基本一致。由此判定发电机氢气湿度超标和氢气液位检测计积水是由密封油中水分挥发到发电机氢侧所致。相关实验数据对比如表1所示。

表1 相关水质化验数据

2.2 密封油系统运行情况分析

当密封油带水时,由于密封油与发电机氢气相接触,氢温高低对于水的挥发强度起着重要作用。当氢温在30～46℃时,由于密封油粘度大、水分挥发到氢侧的量很少;当氢温在46～65℃时,密封油中水分子受热加剧蒸发,氢冷凝水量增加,另外,由于密封油粘度降低,水在发电机高速旋转作用下,与油混合带到氢中,进入氢侧的为水油混合物。

2.3 氢气液位检测计水样与温度关系

从氢气液位检测计中排水统计表和发电机氢侧排水位置可知:1号、3号液位检测计排出的水靠近发电机两端(密封油处),并在发电机最底部,排出的水携带有一定量的密封油,而且只是在热氢温度提高到近50℃时才连油带水排放出来,其水质各离子浓度也较高,接近密封油中水质成份。这说明,在氢气温度较高的温情况下密封油中水极易挥发。而2号液位检测计中积水主要是氢冷器下收集的氢气中凝结水,这部分水不含油如表2所示。

表2 4号发电机氢排水记录

分析认为,机组启动初期,汽封蒸汽频频窜到润滑油系统,平衡补充到密封油系统的润滑油,在通常情况下相当于自循环,由于密封油系统处于真空状态,进水后不能用滤油机过滤(主机油可以外接过滤机过滤),日积月累,水分会在密封油箱底部分离出来,成为“死水”,当这个“死水”位超过密封油循环泵入口时(密封油循环油泵入口管高出箱油底部约200 mm),将与密封油一起循环,造成发电机氢气湿度突然升高。

3 结束语

发电机氢气湿度超标有以下四方面原因:氢冷器冷却水泄漏、定冷器冷却水泄漏、密封油带水、补氢带水。通过分析,确定某电厂4号机组发电机氢气湿度超标为密封油带水造成。为了避免类似故障发生,可采用以下技术措施:在密封油系统入口加装真空去湿装置;干燥器不间断运行,并且加大氢气流量,降低干燥器出口湿度;机组停运时,机内部件全部处于低温状态,密封油系统仍在运行,进水仍在积累,机内氢气循环停止,发电机应保持氢压状态,且保持干燥器运行;定期对密封油进行水分检查,确保油中不含水;保证使用合格的氢气;降低发电机氢气泄漏率,以减少补氢;冬天时适当提高发电机氢温,以减少结露。

本文责任编辑：谷丽娜

Cause Analysis and Suggestions on Excess of Generator Hydrogen Humidity

Jiao Yang,Zhang Jiao,Che Kai
(Sfate Grid Hebei Electric Power Research Institute,Shijiazhuang 050021,China)

Aiming at the problem of excess hydrogen humidity in a power plant,the paper analyzes the generator operation condition,equipment system structure and components of the water quality for the excess hydrogen humidity and the source of the water,makes suggestions to avoid such questions,provids the help to power plants.

generator;hydrogen humidity;sealing oil;temperature

TM621

B

10019898(2016)S0004902

20160825

焦 阳(1986-),男,工程师,主要从事化学环保方面工作。