引言

0FsN-l000-2-27型汽輪發(fā)電機為汽輪機直接拖動的隱極式、二極、三相同步發(fā)電機,采用水氫氫冷卻方式,即定子繞組水內(nèi)冷,定、轉子鐵芯及轉子繞組氫氣冷卻,氫氣干燥裝置為一臺牡丹江聯(lián)和電力生產(chǎn)的xFG-1F型吸附式氫氣干燥器,xFG-1F型氫氣干燥器的運行方式為吸濕與再生自動切換,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1000Mw發(fā)電機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,以此觀察機內(nèi)氫氣濕度及氫氣干燥器的運轉情況。其中,#4發(fā)電機氫氣干燥器進口露點溫度可以長期維持在-15~-10℃,出口露點溫度在-25~-15℃:但#3發(fā)電機氫氣干燥器進口露點溫度長期在-5~0℃,出口露點溫度在-15~5℃,在長時間高負荷運行工況下,露點溫度間歇性超過0℃,且化學定期手測氫氣濕度與在線表計無明顯偏差。按照DL/T651一2017《氫冷發(fā)電機氫氣濕度技術要求》的規(guī)定,發(fā)電機運行狀態(tài)下最低溫度大于10℃的機組,氫氣露點溫度允許最高為0℃,故#3發(fā)電機氫氣濕度存在間歇性的超標現(xiàn)象。根據(jù)《防止電力生產(chǎn)事故的二十五項反措要求》,在氫氣濕度超標的情況下,禁止發(fā)電機長時間運行,故需對氫氣濕度超標的情況進行分析與處理,以防止情況惡化。

1氫氣濕度超標對發(fā)電機的危害

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

(2)氫氣濕度超標易造成發(fā)電機轉子護環(huán)產(chǎn)生應力性腐蝕。發(fā)電機氫氣濕度高,將對其接觸的金屬產(chǎn)生應力性腐蝕,由于應力性腐蝕會使護環(huán)產(chǎn)生裂紋,同時護環(huán)內(nèi)的絕緣緊固件也會產(chǎn)生松動,導致絕緣緊固件與護環(huán)端部轉子線圈摩擦,引起轉子線圈接地或短路情況的發(fā)生。

(3)影響發(fā)電機的運行效率。由于氫氣中含水量高,機內(nèi)冷卻氣體密度增大,增加了發(fā)電機通風損耗,降低了發(fā)電機的運行效率。

2#3發(fā)電機氫氣濕度大原因分析

2.1補入發(fā)電機氫氣濕度大

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

2.2發(fā)電機在線氫氣濕度表計不準

經(jīng)過在線濕度表計顯示露點溫度與化學人員現(xiàn)場測量露點溫度結果對比,無明顯異常,且在線表計經(jīng)過校準后與校準前露點溫度顯示沒有明顯變化,因此可以排除發(fā)電機在線氫氣濕度表計不準這一原因。

2.3氫冷器、定冷水系統(tǒng)漏水進入發(fā)電機

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入發(fā)電機,導致#3發(fā)電機組氫氣濕度大。

2.4密封油系統(tǒng)中水分進入機內(nèi)

造成發(fā)電機氫氣濕度大的常見原因為密封油中含水量偏高,密封瓦存在竄油現(xiàn)象,油中水分擴散到機內(nèi)。為了防止氫氣泄漏,密封油壓力需要高出機內(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、氫側存在的壓差無法徹底消除,存在少量竄油現(xiàn)象,油中的水分就會進入到氫氣中。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)電機密封油系統(tǒng)中含水量未見明顯差異),同時在以前檢修期間也存在有密封油進入機內(nèi)的現(xiàn)象,因此,密封油中水分進入機內(nèi)導致機內(nèi)氫氣濕度增大是有可能的,但由于#4發(fā)電機同樣存在少量密封油進入機內(nèi)的情況,因此密封油中水分進入機內(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)電機氫氣干燥器投運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到140~160℃,再生氣流溫度能達到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)電機組檢修機會,對#3發(fā)電機氫氣濕度大情況進行了處理。

對發(fā)電機密封瓦的間隙進行了調(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發(fā)電機膛內(nèi):對發(fā)電機氫冷器進行了水壓試驗,定子冷卻水回路進行了水路氣密試驗,試驗均證明無泄漏現(xiàn)象,保證了運行中沒有定子冷卻水或工業(yè)水進入發(fā)電機膛內(nèi):更換了#3發(fā)電機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)異常現(xiàn)象,因此分子篩和活性炭效率應未受影響,但同時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,再生氣流的流量會較正?；芈菲?因此會導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結語

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