水氢氢冷却发电机氢气纯度偏低的原因及对策探讨

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摘 要：如果水氢氢冷却发电机氢气纯度较低的话会影响到机组的经济运行状况，对企业的经济情况会产生较大影响，对此，必须要引起高度的重视，下面就对其原因进行分析，并提出有效的解决对策。

关键词：氢气纯度 纯度偏低 原因 密封油系统 对策

从当前我国水氢氢冷却发电机氢气纯度较低的原因来看，可能是由于密封油的油质较差，也可能是由于空氢侧密封油串油和氢侧密封油扩散到发电机氢气中导致的，对此，要引起高度重视，提高发电机空侧密封油油质、减少发电机空氢侧密封油串等措施增强发电机的氢气纯度。

一、发电机氢气纯度低产生的影响及原因

1.发电机纯度较低产生的影响

正常情况下，要想维持发电机的正常运行，氢气纯度要在97%以上，不能低于96%，一旦纯度过低，就会产生一定的负面影响。

第一，使氢气的换热系数降低，可能会导致发电机的局部构件过热。

第二，氢气密度增加，导致发电机转子的旋转摩擦损耗增加，使转子寿命减少。

第三，使氢气排污次数增加，这就使得成本增加，影响设备的寿命。

2.导致氢气纯度较低的原因

从其冷却的方式来看，定子绕组水内冷、定子铁心及结构件氢外冷、转子绕组氢内冷、氢气带走定子铁心及结构件、转子绕组带走热量后温度升高，在氢气冷却器中被氢冷水冷却降温再进入发电机内冷却定子铁心及结构件、转子绕组，循环反复，为了避免氢气泄露引发火灾，会在发电机汽励两端各布置有一片双环双流式密封瓦，在密封瓦上设置配油槽，分别流过空侧密封油和氢侧密封油，发挥隔离功能。由此我们看到导致纯度偏低的原因可以分为以下几点：

第一，介质变化的影响

如果发电机内的定冷水发生泄漏，与氢气接触，就会影响氢气的纯度；或者是开冷水进入大棚氢气的冷却器发生接触也可能会影响其纯度；另外，密封油与发电机内的氢气或多或少会接触而影响纯度。

第二，发电机氢侧密封油的油质影响

如果油质较差，则会扩散到氢气中，与氢气混合，使其纯度降低。

二、发电机密封油的系统流程

从其组成来看，主要是由空侧密封油系统与氢侧密封油系统构成，这两个系统间是通过氢侧密封油箱的补油阀和排油阀联系的。

1.空侧密封油系统

首先由空侧交流油泵或者直流油泵将密封油打出，然后按照顺序经过空侧冷油器、滤油器、发电机汽励两端密封瓦空侧配油槽后，最终返回到空侧密封油箱。在油箱中配有排烟风机将箱中的空气、氢气与水汽排放出去，同时设有差压阀和备用差压阀，通过调节油泵出口来保证油氢差在84千帕左右，同时要设有备用差压阀，应对突发故障。

2. 氢侧密封油系统

其程序是从氢侧交流油泵或者直流油泵打出的，经过氢侧冷油器、滤油器后兵分两路回到密封油箱。

3.运行期间的泄露问题

在机组运行过程中，发电机氢气或多或少可能会出现泄露现象，使得压力降低，在进行排污的过程中，氢气压力下降后上升速度攀升，导致压力发生变化，发电机汽励两端空、氢侧油压平衡阀也会发生变化，导致油压发生浮动。

三、发电机氢侧密封油优质差的原因

1.空侧密封油的油质差

受到汽轮机油排烟机抽吸的作用，汽轮机油箱及回油保护系统处于微负压的环境中，这个环境是汽轮机高中压钢和低压缸的端轴封蒸汽进入油系统的最佳情况，非常容易损伤轴封齿。汽轮机油冷油器泄露会导致油进水。如果系统的运行状况不好的话，油中没有除去的水分就可能通过发电机轴承回油等处进入发电机空侧密封油系统，受到排烟风机的影响，使得空侧密封油箱也处于一种负压的环境中，在返回过程中就难免就会携带一些空气，影响氢气的纯度。

2.空氢侧密封油串油

一旦空侧的密封油串入氢侧密封油，那么密封油中的水分、与空气的含量就会增加，而氢气的密度就会降低，为了维持氢侧密封油位稳定，氢侧密封油箱将通过补油阀从空侧密封油系统补油，同时空气与水分也被补充进去，使得氢气的密度降低。从上文的分析中，我们看到发电机汽端和励端密封瓦处或多或少存在串油现象，关键是要控制在合理的范围内，从引起串油的原因来看，主要可以分为以下几种：

第一，如果氢侧密封油系统中的任何一个平衡阀存在问题，或者密封油中存在杂质的话，就会影响到平衡阀的运行，发电机汽励两端的空、氢侧密封油差压就难以时时维持在±490Pa范围，导致串油量增加，影响发电机的运行。

第二，如果发电机汽励两端的空、氢侧密封油差压信号失真，即使测试表上显示的数据是在正常范围内，也可能会导致发电机起端或励端密封瓦的串油量增加。发电机汽励两端密封瓦与轴颈的间隙偏大也可能导致发电机汽端或励端密封瓦的串油量增多。

氢侧密封油箱外、排烟阀中开启任何一个都意味着空氢侧密封油串油，开启两阀可能会出现以下的情况：

首先，发电机汽端和励端密封瓦处空氢侧密封油串油量增大，排油阀和补油阀会同时开启来维持氢侧密封油箱油位的稳定性。

其次，发电机氢侧密封油压要高于氢气压力高，很多氢气会进入到密封油，以及氢侧密封油系统存在泄露的问题，补油阀迅速开启，维持油箱油位的稳定。

最后，排油阀和补油阀任何一个出现问题的话，另一个可以迅速开启，发挥补位功能，维持系统的稳定。

四、解决发电机氢气纯度较低的措施

1.改善发电机空侧密封油质

第一，掌握好汽轮机高中压缸和低压缸的轴封蒸汽压力与温度，应对好突发问题，避免油质下降。

第二，控制好油的质量，一旦发现问题立即进行处理，保证投入使用的油质量。

第三，强化空侧滤油器的排污工作，必要的话增加排污的次数，保证排污质量，改善氢气的纯度。

2.减少发电机空氢侧密封油的串油情况

首先要保证信号的质量，控制发电机空氢侧密封油差压在合理的范围内；其次，对可能引起的串油设备进行检查，发动机空侧密封油系统主差压阀和发电机汽励两端空氢侧油压平衡阀脏污磨损；氢侧密封油箱补油阀和排油阀内漏以及发电机汽励两端密封瓦与轴颈的间隙偏大；如果无法避免串油问题，就必须要强化排污质量，改善氢气的纯度。

3.降低扩散到空气中的氢气密封油

首先，要提升测量的信号真实性，调整发电机油氢差在合理的范围内；在进行定期或抽查检修的过程中检查密封油主差压阀脏污磨损情况，提升氢气纯度。

4.将氢气中的油与水采取措施分离出去

如果发电机氢侧密封油压超过发电机的氢气压力的话，在发电机的地步可能会出现油沉积，必须要及时的排放出去；为了减少水汽的含量，必要的情况下可以设置氢气干燥器，发挥冷却功能，增加氢气的纯度。

5.加强对其他因素的控制

按照规定，发电机内定冷水压力、氢气冷却器内开冷水压力要低于氢气的压力，但是也不能完全否定高于氢压的可能性，同时，为发电机补充新鲜氢气也是十分必要的。

五、结束语

综上所述，我们对氢气纯度偏低的原因有了较为深刻的认知，对此，除了上文中提到的诸多对策外，还必须要注意增强系统管理人员的综合素质，保证氢气的纯度控制在合理范围内，保证发电机系统的运行水平。

参考文献

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