氢冷发电机氢气湿度测定偏差大原因分析

王远

摘 要：发电机氢气湿度是保证氢冷发电机安全运行的重要指标。本文对实际工作中发电机机内氢气湿度人工检测和在线仪表检测偏差大的原因进行分析，并提出了相应的处理方法。

关键词：氢气；湿度；偏差；分析

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.04.133

1 氢气湿度超出标准规定范围的危害

氢冷发电机机内氢气湿度过高，不仅危害发电机定子、转子绕组的绝缘强度，而且会使转子护环产生应力腐蚀裂纹；而氢气湿度过低，又可导致对某些部件产生有害的影响，如定子端部垫块的收缩和支撑环的裂纹。因此标准规定当发电机内的最低温度大于等于10℃时，发电机内的氢气湿度应控制在露点温度-25～0℃之间。

2 发电机机内氢气湿度测定偏差大的原因分析

为有效控制发电机内的氢气湿度，新建发电厂一般安装在线氢气湿度仪，为保险起见，人工也同时用便携式仪表定期检测。但实际工作中发现，人工检测数值和在线仪表检测数值存在较大差别，人工检测数值普遍偏低，好像存在系统误差，部分数值如下表所示：

从上表可以看出，人工检测数值的最小值有的已经超出标准-25℃的低限，在线仪表显示的数值还在合格范围内，氢气湿度已经超标了吗？哪个数值更准确一些？让相关人员相当困惑。因为化学在线仪表普遍存在维护、管理、校验不完善等问题，让大家对在线表存在偏见，所以一般认为人工检测更准确一些，应以人工检测的数值为准，事实是不是这样呢？针对这个问题，厂里对相关的仪器仪表、测定条件等进行了调查分析。

（1）仪器仪表。调查发现人工检测所用便携式仪表和在线氢气湿度仪均为河南日立信公司产品，采用的都是芬兰VAISALA技术，芬兰VAISALA公司产品具有线性好、高稳定、在低湿段线性极佳的特点，精密度极高。所以厂里便携式仪表和在线氢气湿度仪测定的稳定性和准确性都值得信任。而且这两种仪表都请有资质的单位校验过，并在校验的有效期内，仪表的准确性都没有问题，测定数值偏差大并不是仪表的问题。

（2）测定条件。调查发现人工检测和在线仪表检测取样的地点不同。发电机安装在厂房的13.7m平台，人工测定在厂房的0m氢干燥器前取样，在线仪表从发电机中取样至6.9m测定。经分析，人工检测和在线仪表检测虽然取样地点不同，因为氢气系统的密闭性很好，氢气的品质不会有太大的差异，这不是测定数值偏差大的原因。

调查发现人工和在线仪表检测周期不同。人工测定是早上和下午各测定1次，在线仪表1天24h监测。虽然检测周期不同，但测得的最大值和最小值不应该如表一所示差别很大，检测周期也不是造成差异的原因。

调查发现人工测定和在线仪表测定时的压力不同。人工测定时，待测氢气通过检测仪表后直接排到空气中，压力约等于大气压力，而在线仪表测定时待测氢气需要先通过一个减压过滤器进入检测仪表，减压过滤器的压力并不恒定，根据需要一般调整在0.3～0.4MPa。通过查阅资料，分析发现测定压力与氢气湿度的测定数值息息相关，可见测定压力不同是造成人工检测和在线仪表检测氢气湿度数值偏差大的主要原因。

3 处理方法

实际工作中容易忽略的是，标准规定的机内氢气湿度范围为发电机在运行压力下的氢气允许湿度范围，所以看发电机机内氢气湿度是否超标，要将测得的数值换算至运行氢压下的数值，然后再和标准值进行比较。举例说明如下：

一台运行中的QFSN-670-2型发电机的运行氢气表压为0.4 MPa，在常压下测得发电机的氢气湿度为露点温度-27℃，求此时该发电机在运行氢压下的氢气湿度的露点温度。

（1）已知：t1=-27℃，p1=0.1 MPa和p2=0.4+0.1=0.5 MPa；

（2）由在冰的饱和水蒸气压（0℃～-100℃）表中查得与-27℃对应的饱和水蒸气压es1=51.7546Pa；

（3）根据公式es2= es1（p2 /p1），求得在运行氢压下的饱和水蒸气压es2=51.7546×（0.5÷0.1）=258.773 Pa；

（4）由es2在冰的饱和水蒸气压（0℃～-100℃）表中查得与258.773 Pa对应的温度值t1=-10.1℃，此温度即为该发电机在运行氢压下的氢气湿度露点温度值。

以上结果说明常压测得氢气湿度露点温度值为-27℃时，看似超标，而在运行氢压下为-10.1℃，实际上按标准规定并没有超标。

因为对于发电机内的氢气湿度标准规定的范围很大，同时在线仪表的测定压力虽然和运行氢压不完全相同，但一般比较接近运行氢压，换算至运行氢压下的数值差别也有限，所以一般情况控制机内氢气湿度可以看在线仪表显示数值，只有氢气湿度在超标边缘时才需要精确计算。

4 结论

经调查分析发现，人工检测和在线仪表检测氢气湿度的数值偏差大的主要原因为测定时待测氢气进入人工检测仪表和在线检测仪表的压力不同所致。标准规定的氢气湿度范围为发电机运行氢压下的氢气湿度范围，因此实际工作中应将人工测定数值换算至发电机运行氢压下的数值，然后和标准值进行比对，来判断发电机机内氢气湿度是否超标，而不是直接比对。为方便起见，实际工作中控制机内氢气湿度可以主要參考在线仪表示值，必要时进行人工检测，换算后进行比对。

参考文献：

[1]DL/T 651-1998《氢冷发电机氢气湿度的技术要求》[S].中国电力出版社，1998.

[2]李正奉.电厂化学设备及系统[M].武汉：武汉大学，山东黄岛发电厂，2006.endprint