氢冷发电机氢气湿度超标原因分析及处理

氢冷发电机氢气湿度超标原因分析及处理
发表时间：2016-01-05T14:34:21.997Z 来源：《基层建设》2015年19期供稿作者：刘啸
[导读] 大唐南京发电厂氢冷发电机的氢气湿度严重超标后，就会影响到氢能机组的运行，尤其是会对绕组绝缘造成影响。

刘啸
大唐南京发电厂 210000
摘要：文章首先对氢冷发电机的氢气湿度标准进行分析，再对其氢气湿度超标原因进行分析，并且提出一定的措施，以期能够为同行带来一些启发。

关键词：氢冷发电机；氢气湿度；超标原因；处理
一、氢冷发电机氢气湿度标准
国内外极度重视氢冷机组的氢气湿度，为了确保氢冷发电机能够安全运行，均制定了相关的标准，其中国外氢气湿度标准具体可以参见表1，根据表格中的数据可以知道，国外氢气湿度标准十分严格。

我国电力部颁布了《发电机运行规程》，在该规程中要求在机内压力作用下，氢冷发电机的水份含量必须低于15g/m3。

在1990年，我国的机械电子部和能源部在达成的协议中，要求新机组在机内压力下，氢气水份含量必须要小于4g/m3，老机组则不能超过10g/m3。

1996年电力部规定的氢气湿度具体可以参见表2。

并且明确指出新建200MW、不小于300MW的机组在密封油中的含水量不能超过500mg/L。

表1 国外氢冷发电机氢气湿度的标准
二、氢冷发电机内出现氢气湿度超标现象的原因
（一）提供的氢气品质较低
制氢站现今采用水电解法来制取氢气。

具体的工艺流程是在电解槽中产生氢气，分别通过分离器、洗涤器、冷却器后，在储气罐内存储。

部分电厂在经过冷却器后还会添加干燥器。

分析工艺流程可以知道，氢气在通过洗涤其中后，水蒸汽达到了饱和状态，其水份含量与温度成正比。

安装冷却器主要是通过降低氢气温度进而使氢气的水份含量得到降低。

在夏天的时候，水温较高，氢气的水份含量就会严重超标。

其次，将氢气灌入空氢罐的时候，系统压力基本上和氢罐压力相等，在更换罐的时候，系统压力会随着时间从小逐渐增大。

混合气体中饱和水份的含量只和温度存在关联，因此在一定温度下，氢气含水量不会随着压力的增加而升高。

再次，为了保证氢冷发电机能够安全运行，没有将储气罐的压力充到额定压力，进而提高了氢气的含水量。

最后，发电机没有严密的氢气系统，增大了补氢量，导致氢气在氢罐中存储的时间过短，根本不能充分分离出氢气中的水份。

（二）没有合理的对汽轮机轴封系统进行调整
在检修过程中，由于大幅度地向间隙位置调整时轴封径，或者发电机在运行过程中轴封片和大轴发生摩擦等，都会增大轴封的径向间隙，端部轴封就会向外跑汽，进入轴瓦之中，导致油中集聚大量的水份。

再者当机组增加负荷运行时，轴封压力就会升高，若不能够及时对轴封供汽压力进行调整，向外跑汽的幅度就会就会随着压力的增加而增大，这也是导致油中集聚大量水份的原因。

因为氢冷系统密封油的油源就是主油箱中的油，一旦主油箱中的水份含量过大，密封油的含水量必定会增加，进而使氢气含水量不断上升。

（三）密封油系统存在缺陷
从理论层面来看密封油系统，氢侧密封油和空侧密封油是独立存在的，然而在具体运行过程中，由于管道布置不科学等因素，导致流体阻力不均匀下降；此外，由于没有对差压阀和平衡阀进行科学的维护，导致其出现卡涩现象，打破了油、氢间及空、氢侧密封油间的平衡，导致发电机出现进油现象，空、氢侧出现窜油现象，氢侧密封油箱容易出现缺油或者满油现象。

作为主油箱，密封油箱中的油通常都含有大量的水分和空气，氢气一旦与主油箱中的油接触后，油中的水份就会自动逸入空气中，导致氢气的湿度大幅度上升。

（四）没有对发电机氢冷系统进行精心维护
有时，干燥器中的干燥剂已经失去效用，却没有及时对其更换或者再生，不能充分发挥干燥器应有的作用。

而且发电机在运行过程中没能及时排出底部的污染物，这些都会增加氢气的湿度。

三、降低氢冷发电机氢气湿度的有效措施
（一）加强对发电机组的管理力度
制氢站必须要对设备进行重点维护与管理，尤其是必须做好氢罐压力检验工作，保证储氢罐在额定压力下稳定运行。

此外，在发电机运行过程中，充氢气的时候，最好使其压力达到额定电压，静置一段时间，为水雾分离创造条件。

（二）在冷却器之后安装一个稳压阀
制氢站应该在冷却器与氢罐间增设一个稳压阀，进而保证氢气在经过电解槽到稳压阀各个环节中的压力，不会受到氢罐换罐后压力影响，一直在额定压力下稳定运行，充分发挥冷却器的除湿功能。

（三）安装干燥装备
氢气虽然在冷却器的作用下，会除去大量的水份。

然而到了夏季，冷却水温会升高，除湿效果会受到制约，此时安装一个吸附式的干
燥设备，能够使氢气的品质得到大幅度的提升。

（四）做好密封油系统的维护工作
制氢站在对发电机密封油系统维护工作中，需要不断提升平衡阀和差压阀的检修质量，最大限度地减少氢侧密封油与空侧密封油的互混，以免氢侧密封油在机内出现渗漏现象。

（五）加强汽机轴封的检修力度
制氢站必须要加强对汽机轴封的检修质量，及时调整轴封抽汽压力，使汽机轴瓦中的蒸汽量在一定程度上得到减少，进而有效降低主油箱中的水份含量。

（六）对氢冷发电机的运行进行重点管理
若是氢冷发电机中一旦出现积水，就必须立刻从底部将其清理干净。

及时更换或者再生干燥剂，做好干燥器的监督工作，保证除湿功能能够充分得到发挥。

四、总结
氢冷发电机的氢气湿度严重超标后，就会影响到氢能机组的运行，尤其是会对绕组绝缘造成影响。

因此必须要采取一定的措施把氢气湿度控制在允许范围内；不但要从生产、维护、检修等方面对发电机组进行控制，而且还需要将科研部门、设计部门与生产部门联合起来，提高产品的质量，从根源上有效解决问题。

此外，还需要加强技术革新，对老机组进行改造，不断攻克各种技术缺陷。

总而言之，采取一定措施降低氢气湿度，保证机组安全稳定运行。

参考文献：
[1]莫宗宝，徐超，龙潇.氢冷发电机氢气湿度超标的原因分析[J].电站辅机，2011，02：17-20.
[2]何震宇.关于控制氢冷发电机氢气湿度的原因分析及措施的探讨[J].科技致富向导，2011，29：217-218.。