焦 陽,張 姣,車 凱

(國網(wǎng)河北省電力公司電力科學(xué)研究院,石家莊 050021)

發(fā)電機(jī)氫氣濕度超標(biāo)原因分析與建議

焦 陽,張 姣,車 凱

(國網(wǎng)河北省電力公司電力科學(xué)研究院,石家莊 050021)

針對(duì)某電廠發(fā)電機(jī)氫氣濕度超標(biāo)問題,從發(fā)電機(jī)運(yùn)行工況、設(shè)備系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及水質(zhì)成分等方面對(duì)發(fā)電機(jī)氫氣濕度超標(biāo)及水份的來源進(jìn)行了較為全面的分析研究,并提出建議,以避免類似故障發(fā)生,為電廠提供借鑒。

發(fā)電機(jī);氫氣濕度;密封油;溫度

1 存在的問題

河北某電廠4號(hào)發(fā)電機(jī)為東方電機(jī)廠生產(chǎn)制造,型號(hào)為DG1025/18.2-Ⅱ7,亞臨界壓力、一次中間再熱、自然循環(huán)、雙拱型單爐膛、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架、懸吊結(jié)構(gòu)、尾部雙煙道、“W”型火焰鍋爐,發(fā)電容量300 MW,1997年10月9日投產(chǎn)。

值班員巡檢發(fā)現(xiàn),4號(hào)機(jī)組運(yùn)行時(shí),發(fā)電機(jī)氫氣濕度超標(biāo),氫側(cè)4只液位監(jiān)測(cè)計(jì)有水產(chǎn)生,并呈增長(zhǎng)趨勢(shì)。發(fā)電機(jī)氫氣凝結(jié)水會(huì)對(duì)金屬產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕,同時(shí)較高的電導(dǎo)率也會(huì)降低發(fā)電機(jī)的絕緣。更重要的是氫冷器產(chǎn)生的凝結(jié)水會(huì)在氫中氧的作用下,對(duì)金屬產(chǎn)生氧腐蝕。

2 故障原因分析

2.1 發(fā)電機(jī)水質(zhì)分析

將發(fā)電機(jī)氫氣可能產(chǎn)生水分的來源和條件進(jìn)行梳理,化驗(yàn)氫氣液位監(jiān)測(cè)計(jì)水樣得出如下數(shù)據(jù): p H值=6.7,σ=500μs/cm,C(硬度)=6.0 mmol/ L,C(M堿度)=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.以此與氫冷器冷卻水、定冷器冷卻水、密封油帶水、補(bǔ)氫帶水水質(zhì)進(jìn)行比較,判斷是否由于氫冷器冷卻水泄漏、定冷器冷卻水泄漏、密封油帶水、補(bǔ)氫帶水導(dǎo)致發(fā)電機(jī)氫濕度超標(biāo)及氫氣液位監(jiān)測(cè)計(jì)積水。

a.氫冷器冷卻水源為水塔循環(huán)水,測(cè)得循環(huán)水p H值=8.6,σ=1 150μs/cm,C(硬度)=12.0 mmol/L,C(M堿度)=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。與氫氣液位監(jiān)測(cè)計(jì)水樣實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)相比差異較大,可排除氫濕度超標(biāo)及液位檢測(cè)計(jì)積水由氫冷器泄漏引起。

b.發(fā)電機(jī)定子冷卻器水源為除鹽水,測(cè)得定冷水p H值=6.6,σ=1.0μs/cm,C(硬度)= 0 mmol/L,C(M堿度)=0 mmol/L,ρ(Na+)= 0.006 mg/L,ρ(Cl-)=1.0 mg/L,ρ()= 0 mg/L,ρ(NH3)=0 mg/L,與氫氣液位監(jiān)測(cè)計(jì)水樣實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)相比,差異較大,可排除氫濕度超標(biāo)及氫氣液位檢測(cè)計(jì)積水由定冷卻器泄漏引起。

c.冷卻水對(duì)新購氫氣濕度進(jìn)行檢測(cè),測(cè)得p H值=9.9,σ=470μs/cm,C(硬度)=0 mmol/L,C(M堿度)=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,與氫氣液位監(jiān)測(cè)計(jì)水樣實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)相比差異較大,可排除氫濕度超標(biāo)及氫氣液位檢測(cè)計(jì)積水由新購補(bǔ)氫帶水引起。

d.對(duì)液位檢測(cè)計(jì)水樣進(jìn)行模擬試驗(yàn),根據(jù)液位檢測(cè)計(jì)積水含NH3的特征,分析氫中水分的來源。同時(shí)將水樣加硫酸鋁、乙酸鋅進(jìn)行脫色處理排除測(cè)定干擾。為了判定液位計(jì)浮子對(duì)水樣是否存在干擾,進(jìn)行模擬試驗(yàn):取一定水樣分別加入主蒸汽凝結(jié)水(含NH3)和除鹽水,在水浴上(50℃)恒溫48 h,不斷攪拌,測(cè)得其水樣數(shù)據(jù)與密封油箱底部沉積水質(zhì)近似,數(shù)據(jù)如下:p H值=6.8,σ= 500μs/cm,C(硬度)=6.0 mmol/L,C(M堿度) =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。由此判定液位計(jì)浮于對(duì)水樣無干擾。

e.對(duì)密封油進(jìn)行取樣檢查,發(fā)現(xiàn)密封油箱底部集沉積180 kg的水,化驗(yàn)數(shù)據(jù)p H值=6.8,σ= 505μs/cm,C(硬度)=6.1 mmol/L,C(M堿度) =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,與氫氣液位檢測(cè)計(jì)積水化學(xué)組份基本一致。由此判定發(fā)電機(jī)氫氣濕度超標(biāo)和氫氣液位檢測(cè)計(jì)積水是由密封油中水分揮發(fā)到發(fā)電機(jī)氫側(cè)所致。相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比如表1所示。

表1 相關(guān)水質(zhì)化驗(yàn)數(shù)據(jù)

2.2 密封油系統(tǒng)運(yùn)行情況分析

當(dāng)密封油帶水時(shí),由于密封油與發(fā)電機(jī)氫氣相接觸,氫溫高低對(duì)于水的揮發(fā)強(qiáng)度起著重要作用。當(dāng)氫溫在30～46℃時(shí),由于密封油粘度大、水分揮發(fā)到氫側(cè)的量很少;當(dāng)氫溫在46～65℃時(shí),密封油中水分子受熱加劇蒸發(fā),氫冷凝水量增加,另外,由于密封油粘度降低,水在發(fā)電機(jī)高速旋轉(zhuǎn)作用下,與油混合帶到氫中,進(jìn)入氫側(cè)的為水油混合物。

2.3 氫氣液位檢測(cè)計(jì)水樣與溫度關(guān)系

從氫氣液位檢測(cè)計(jì)中排水統(tǒng)計(jì)表和發(fā)電機(jī)氫側(cè)排水位置可知:1號(hào)、3號(hào)液位檢測(cè)計(jì)排出的水靠近發(fā)電機(jī)兩端(密封油處),并在發(fā)電機(jī)最底部,排出的水?dāng)y帶有一定量的密封油,而且只是在熱氫溫度提高到近50℃時(shí)才連油帶水排放出來,其水質(zhì)各離子濃度也較高,接近密封油中水質(zhì)成份。這說明,在氫氣溫度較高的溫情況下密封油中水極易揮發(fā)。而2號(hào)液位檢測(cè)計(jì)中積水主要是氫冷器下收集的氫氣中凝結(jié)水,這部分水不含油如表2所示。

表2 4號(hào)發(fā)電機(jī)氫排水記錄

分析認(rèn)為,機(jī)組啟動(dòng)初期,汽封蒸汽頻頻竄到潤滑油系統(tǒng),平衡補(bǔ)充到密封油系統(tǒng)的潤滑油,在通常情況下相當(dāng)于自循環(huán),由于密封油系統(tǒng)處于真空狀態(tài),進(jìn)水后不能用濾油機(jī)過濾(主機(jī)油可以外接過濾機(jī)過濾),日積月累,水分會(huì)在密封油箱底部分離出來,成為“死水”,當(dāng)這個(gè)“死水”位超過密封油循環(huán)泵入口時(shí)(密封油循環(huán)油泵入口管高出箱油底部約200 mm),將與密封油一起循環(huán),造成發(fā)電機(jī)氫氣濕度突然升高。

3 結(jié)束語

發(fā)電機(jī)氫氣濕度超標(biāo)有以下四方面原因:氫冷器冷卻水泄漏、定冷器冷卻水泄漏、密封油帶水、補(bǔ)氫帶水。通過分析,確定某電廠4號(hào)機(jī)組發(fā)電機(jī)氫氣濕度超標(biāo)為密封油帶水造成。為了避免類似故障發(fā)生,可采用以下技術(shù)措施:在密封油系統(tǒng)入口加裝真空去濕裝置;干燥器不間斷運(yùn)行,并且加大氫氣流量,降低干燥器出口濕度;機(jī)組停運(yùn)時(shí),機(jī)內(nèi)部件全部處于低溫狀態(tài),密封油系統(tǒng)仍在運(yùn)行,進(jìn)水仍在積累,機(jī)內(nèi)氫氣循環(huán)停止,發(fā)電機(jī)應(yīng)保持氫壓狀態(tài),且保持干燥器運(yùn)行;定期對(duì)密封油進(jìn)行水分檢查,確保油中不含水;保證使用合格的氫氣;降低發(fā)電機(jī)氫氣泄漏率,以減少補(bǔ)氫;冬天時(shí)適當(dāng)提高發(fā)電機(jī)氫溫,以減少結(jié)露。

本文責(zé)任編輯：谷麗娜

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 陽(1986-),男,工程師,主要從事化學(xué)環(huán)保方面工作。