引言

0FsN-l000-2-27型汽輪發(fā)電機(jī)為汽輪機(jī)直接拖動(dòng)的隱極式、二極、三相同步發(fā)電機(jī),采用水氫氫冷卻方式,即定子繞組水內(nèi)冷,定、轉(zhuǎn)子鐵芯及轉(zhuǎn)子繞組氫氣冷卻,氫氣干燥裝置為一臺(tái)牡丹江聯(lián)和電力生產(chǎn)的xFG-1F型吸附式氫氣干燥器,xFG-1F型氫氣干燥器的運(yùn)行方式為吸濕與再生自動(dòng)切換,并配有油氣分離器防止氫氣中密封油氣污染吸附劑,氫氣處理能力為100Nm3/h。

現(xiàn)場兩臺(tái)1000Mw發(fā)電機(jī)的氫氣濕度情況存在一定差異,在線氫氣濕度表分別在氫氣干燥器前后各有一個(gè),以此觀察機(jī)內(nèi)氫氣濕度及氫氣干燥器的運(yùn)轉(zhuǎn)情況。其中,#4發(fā)電機(jī)氫氣干燥器進(jìn)口露點(diǎn)溫度可以長期維持在-15~-10℃,出口露點(diǎn)溫度在-25~-15℃:但#3發(fā)電機(jī)氫氣干燥器進(jìn)口露點(diǎn)溫度長期在-5~0℃,出口露點(diǎn)溫度在-15~5℃,在長時(shí)間高負(fù)荷運(yùn)行工況下,露點(diǎn)溫度間歇性超過0℃,且化學(xué)定期手測氫氣濕度與在線表計(jì)無明顯偏差。按照DL/T651一2017《氫冷發(fā)電機(jī)氫氣濕度技術(shù)要求》的規(guī)定,發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)下最低溫度大于10℃的機(jī)組,氫氣露點(diǎn)溫度允許最高為0℃,故#3發(fā)電機(jī)氫氣濕度存在間歇性的超標(biāo)現(xiàn)象。根據(jù)《防止電力生產(chǎn)事故的二十五項(xiàng)反措要求》,在氫氣濕度超標(biāo)的情況下,禁止發(fā)電機(jī)長時(shí)間運(yùn)行,故需對氫氣濕度超標(biāo)的情況進(jìn)行分析與處理,以防止情況惡化。

1氫氣濕度超標(biāo)對發(fā)電機(jī)的危害

(1)氫氣濕度超標(biāo)易造成發(fā)電機(jī)定子線圈短路事故。氫氣濕度越大,氫氣中含水量也越高,會(huì)導(dǎo)致定子繞組的絕緣性能下降,更容易發(fā)生表面爬電、閃絡(luò)等現(xiàn)象,甚至拉弧放電,造成定子繞組短路。

(2)氫氣濕度超標(biāo)易造成發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子護(hù)環(huán)產(chǎn)生應(yīng)力性腐蝕。發(fā)電機(jī)氫氣濕度高,將對其接觸的金屬產(chǎn)生應(yīng)力性腐蝕,由于應(yīng)力性腐蝕會(huì)使護(hù)環(huán)產(chǎn)生裂紋,同時(shí)護(hù)環(huán)內(nèi)的絕緣緊固件也會(huì)產(chǎn)生松動(dòng),導(dǎo)致絕緣緊固件與護(hù)環(huán)端部轉(zhuǎn)子線圈摩擦,引起轉(zhuǎn)子線圈接地或短路情況的發(fā)生。

(3)影響發(fā)電機(jī)的運(yùn)行效率。由于氫氣中含水量高,機(jī)內(nèi)冷卻氣體密度增大,增加了發(fā)電機(jī)通風(fēng)損耗,降低了發(fā)電機(jī)的運(yùn)行效率。

2#3發(fā)電機(jī)氫氣濕度大原因分析

2.1補(bǔ)入發(fā)電機(jī)氫氣濕度大

按照DL/T65l一20l7《氫冷發(fā)電機(jī)氫氣濕度技術(shù)要求》的規(guī)定,發(fā)電機(jī)充氫、補(bǔ)氫用的氫氣常壓下的允許濕度為露點(diǎn)溫度≤-50℃,通過幾次對化學(xué)制氫站來氫氣濕度分析檢查,滿足露點(diǎn)溫度≤-50℃的要求,且每次發(fā)電機(jī)補(bǔ)氫后氫氣濕度未見明顯變化,幾臺(tái)機(jī)組共用一套補(bǔ)氫系統(tǒng),若存在補(bǔ)氫露點(diǎn)超標(biāo)情況會(huì)對幾臺(tái)機(jī)組均有影響,因此可以排除補(bǔ)入發(fā)電機(jī)氫氣濕度大這一原因。

2.2發(fā)電機(jī)在線氫氣濕度表計(jì)不準(zhǔn)

經(jīng)過在線濕度表計(jì)顯示露點(diǎn)溫度與化學(xué)人員現(xiàn)場測量露點(diǎn)溫度結(jié)果對比,無明顯異常,且在線表計(jì)經(jīng)過校準(zhǔn)后與校準(zhǔn)前露點(diǎn)溫度顯示沒有明顯變化,因此可以排除發(fā)電機(jī)在線氫氣濕度表計(jì)不準(zhǔn)這一原因。

2.3氫冷器、定冷水系統(tǒng)漏水進(jìn)入發(fā)電機(jī)

因定子冷卻水與氫冷器冷卻用工業(yè)水的壓力低于氫壓較多(定子冷卻水額定壓力0.3MPa,工業(yè)水額定壓力0.4MPa,氫氣額定壓力0.52MPa),同時(shí)定子冷卻水水箱水位一直較穩(wěn)定,定子冷卻水系統(tǒng)壓力始終正常,氫冷器冷卻狀況良好,無冷卻不良現(xiàn)象,且在定子冷卻水水箱頂部安裝的氫氣含量檢測裝置也從未檢測到有氫氣泄漏現(xiàn)象,因此,可排除定子冷卻水系統(tǒng)及氫冷器冷卻水漏水進(jìn)入發(fā)電機(jī),導(dǎo)致#3發(fā)電機(jī)組氫氣濕度大。

2.4密封油系統(tǒng)中水分進(jìn)入機(jī)內(nèi)

造成發(fā)電機(jī)氫氣濕度大的常見原因?yàn)槊芊庥椭泻科?密封瓦存在竄油現(xiàn)象,油中水分?jǐn)U散到機(jī)內(nèi)。為了防止氫氣泄漏,密封油壓力需要高出機(jī)內(nèi)氫氣壓力,現(xiàn)場油氫壓差維持在0.056MPa左右,通過油氫壓差閥來維持壓差穩(wěn)定,所以密封油側(cè)、氫側(cè)存在的壓差無法徹底消除,存在少量竄油現(xiàn)象,油中的水分就會(huì)進(jìn)入到氫氣中。而通過對密封油箱處取樣分析可以得出密封油中含有一定量的水分(與#4發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng)中含水量未見明顯差異),同時(shí)在以前檢修期間也存在有密封油進(jìn)入機(jī)內(nèi)的現(xiàn)象,因此,密封油中水分進(jìn)入機(jī)內(nèi)導(dǎo)致機(jī)內(nèi)氫氣濕度增大是有可能的,但由于#4發(fā)電機(jī)同樣存在少量密封油進(jìn)入機(jī)內(nèi)的情況,因此密封油中水分進(jìn)入機(jī)內(nèi)只是氫氣濕度大的原因之一。

2.5氫氣干燥器故障

2.5.1氫氣干燥器分子篩效率不足

#3發(fā)電機(jī)氫氣干燥器投運(yùn)后已兩年未更換分子篩及油氣分離器的活性炭,存在分子篩效率變低可能。

2.5.2氫氣干燥器加熱功率不足

通過對再生氣流調(diào)節(jié),氫氣干燥器的兩干燥塔加熱溫度均能達(dá)到140~160℃,再生氣流溫度能達(dá)到70~80℃,滿足廠家對干燥器溫度要求,因此電加熱功率足夠。

2.5.3氫氣干燥器內(nèi)部回路不暢

雖然通過調(diào)節(jié)氣流流量,加熱溫度及再生氣流溫度滿足正常要求,但仍存在氣流整體流量偏小導(dǎo)致干燥器處理氣體量不足使整體濕度偏大的可能。

3處理

利用#3發(fā)電機(jī)組檢修機(jī)會(huì),對#3發(fā)電機(jī)氫氣濕度大情況進(jìn)行了處理。

對發(fā)電機(jī)密封瓦的間隙進(jìn)行了調(diào)整,在保持油氫壓差不變的情況下保證更少的密封油泄漏進(jìn)發(fā)電機(jī)膛內(nèi):對發(fā)電機(jī)氫冷器進(jìn)行了水壓試驗(yàn),定子冷卻水回路進(jìn)行了水路氣密試驗(yàn),試驗(yàn)均證明無泄漏現(xiàn)象,保證了運(yùn)行中沒有定子冷卻水或工業(yè)水進(jìn)入發(fā)電機(jī)膛內(nèi):更換了#3發(fā)電機(jī)氫氣干燥器的分子篩及油氣分離器的活性炭,更換過程中對分子篩及活性炭的檢查未發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象,因此分子篩和活性炭效率應(yīng)未受影響,但同時(shí)在更換分子篩的過程中發(fā)現(xiàn)一干燥塔的氣流回路存在部分堵塞現(xiàn)象,即在相同加熱溫度和再生氣流溫度情況下,再生氣流的流量會(huì)較正常回路偏小,因此會(huì)導(dǎo)致氫氣干燥器處理能力不足:檢查了干燥器其他回路的通流情況,未發(fā)現(xiàn)異常。

4結(jié)語

通過上述措施的實(shí)施,在#3發(fā)電機(jī)組檢修完成啟動(dòng)之后,對氫氣露點(diǎn)進(jìn)行觀察發(fā)現(xiàn),即使在長期高負(fù)荷工況下,進(jìn)口露點(diǎn)也可以保持-10~-5℃,出口露點(diǎn)在-20~-10℃,較檢修前有了顯著改善,能夠保證氫氣露點(diǎn)在合格范圍內(nèi)。