20180125关于氢气纯度与发电机运行的分析

一、发电机对氢气品质的要求

1、氢气具有易燃、易爆特性.如果氢气中含氧量大于3%,遇火立即爆炸。空气中含氧量21%，要达到3%的含氧量，氢气中空气含量需达到15%以上。经试验证明，氢气在空气中的爆炸极限是4.0％～75.6％（体积浓度），即如果氢气在空气中的体积浓度在4.0％～75.6％之间时，遇火源就会爆炸，而当氢气浓度小于4．0％或大于75．6％时，即使遇到火源，也不会爆炸。因此，发电机内氢气纯度80%以上时是无爆炸危险的，只有发生泄漏出来与空气混合达到4．0％或大于75．6％时才会遇火爆炸。氢气纯度对于发电机而言，1、发电机氢气纯度降低, 将导致冷却效率降低，造成机内构件局部过热，同时有害气体的存在可能造成发电机绕组绝缘下降,严重威胁发电机的安全,同时,还是造成发电机护环存在着氢致裂纹的主要原因；

2、发电机氢气纯度降低将影响冷却效果,直接与发电机效率有关, 氢气纯度愈高混合气体的密度就越小,通风摩擦损耗就愈小,当机壳内压力不变时,氢气纯度每下降1%,通风损耗及转子摩擦损耗将增加11%,氢气纯度降低冷却效果下降对机组运行不利。

2、我厂660MW发电机对氢气的要求：

1. 东电发电机随机技术数据和使用说明要求：额定氢压0.45Mpa，纯度≥95%，露点-14℃~-

2.5℃，漏氢≤14m3/d（天），氢容积86m3，氢气纯度低于95%时排补氢，每次置换量≤10%。

2. 东电660MW发电机氢油水控制系统说明书要求：氢气压力：0.45Mpa，氢气温度：46℃，氢气纯度：98%，供氢纯度≥99.5%，压力≤

3.2Mpa。发电机内氢气纯度必须维持在98%左右，低于90%不能正常运行，至少不能满负荷运行。

3、部分发电厂同类型机组规程对氢气的要求：

1) 福建大唐宁德电厂：东电660MW机组，氢压0.45，额定纯度≥98%，最低允许纯度96%。

2) 重庆合川电厂：东电660MW机组，氢压0.45,低于0.43时补氢，氢气纯度≥98%，低限95%，90%报警。

3) 内蒙国华电厂：上汽600MW机组，纯度≥96%，

4) 邹县电厂：上汽1000MW机组，纯度≥96%

5) 大同二电厂：哈电660MW机组，额定氢压0.5Mpa，额定纯度98%，最低允许纯度95%。

6) 汕尾电厂：东电660MW，额定氢压0.45MPa，最大0.5MPa；氢气纯度≥98％。低于95%减负荷，90%停机。

4、国家标准对发电机氢气的要求：

GB/T7064-2008《隐极同步发电机技术要求》中有关氢气的内容:

1) 6.3.2氢冷电机的机内氢气的纯度不低于95%时，应能在额定条件下发出额定功率，但计算和测定效率时的基准氢气的纯度应为98%。

2) 6.11：c)必须配备氢气纯度仪和报警装置，置换氢气时应监测置换气体的纯度，通常应提供两套独立的指示纯度的方法。

3) 6.13氢冷隐极同步电机的安全措施：D.2供氢纯度≥99%；D.6.2：正常运行时氢气的体积纯度不能低于95%，如果氢气纯度降至90%以下并且不可能很快上升，在纯度降至85%之前应停机并将氢气置换。

4) 当主油箱含氢量超过1%应查出漏氢原因。每24小时的绝对漏氢量不允许超过18m3NTP

5、电力专家对发电机氢气的看法：

华北电力科学研究院教授级高级工程师白亚民在《氢冷发电机氢气系统运行问题》中指出：1) 600MW机组额定氢气纯度是98%，正常运行时应在95%以上。

2) 氢气纯度从额定值下降一个很小的百分数（1~3%）时，对发电机的安全性不存在任何不利影响，但对经济性的影响则不可忽视。

3) 我国大量的发电机实际运行中氢气品质难以维持，低于额定纯度1~3%是普遍现象。

4) 氢气纯度常年在95%~96%运行，与99%纯度比较，安全方面绝对没有任何问题，但煤耗略有增加，容易被忽略。

5) 不允许低氢压运行，低氢压易使转子严重过热；维持氢压稳定，减少向机内漏油，是防止氢气纯度下降、氢气湿度上升的重要措施。

综上，我厂运行规程规定氢气纯度运行为：

300MW规程：发电机内氢气纯度不得低于98%，气体混合物的含氧量不得超过1.2%；当发电机内氢气纯度低于96%或气体混合物的含氧量超过1.2%时，应进行排污和补充新鲜氢气；当氢气纯度下降至95％时，应立即报告值长，减负荷并进行补排氢；若氢气纯度继续下降至90％时，应立即停机排氢进行检查。（红色为此次规程修订部分）

600MW规程：正常运行时，发电机内氢气纯度应在98%以上，含氧量小于1%，否则开启排污门进行排污，并同时进行补氢。如发现氢气纯度下降，应严密注意并寻找原因，纯度下降至95%时，应立即向值长汇报，减负荷并进行补排氢；若氢气纯度继续下降至90％时，应立即停机排氢进行检查。（红色为此次规程修订部分）

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