氢冷发电机氢气湿度的监控与管理

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1、氢冷发电机氢气湿度的监控与管理 吴锐(陡河发电厂，河北唐山063028)   摘 要：文章根据有关标准分析了湿度超标对发电机的危害，指出了超标的主要原因及防治措施，提出了监控的操作目标及管理要求，为标准的宣传贯彻及可操作性提供了可行性建议。   关键词：应力腐蚀；相对湿度；监控；管理   《氢冷发电机氢气湿度的技术要求》(DL/T651-1998)标准具体规定了氢冷发电机氢气湿度在运行氢压下的上下限值及充氢、备氢时补充新鲜氢气的允许湿度值。作好该标准的宣传贯彻工作并进行有效的监控与管理，是一项艰巨、细致而又繁琐的任务。

2、下面就氢气湿度标准及氢气湿度超标对发电机的危害做一详述，并提出相应的防治对策，以做好氢气湿度的监控与管理。1湿度的表示方法   湿度是指气体中的水汽含量，其表示方法较多，常用的有绝对湿度、相对湿度、露点温度等，相互之间可以换算。下面为有关概念的定义。   a.绝对湿度湿气中水汽质量与湿气的总体积之比，g/m3。   b.相对湿度压力为P、温度为T的湿气中，水汽摩尔分数与同一温度T和压力P下纯水表面的饱和水汽的摩尔分数之比，%。   c.露点温度压力为P、温度为T、混合比为r的湿气中，在此给定的压力下，湿气被水饱和时的温度

3、，℃。2氢气湿度标准   a.发电机内运行氢压下的允许湿度低限为露点温度Td=－25℃，根据发电机内的最低温度规定了允许湿度高限，即当发电机温度最低为5℃时，湿度高限为露点温度Td=－5℃；当发电机温度最低≥10℃时，湿度高限为Td=0℃。   b.供发电机充氢、补氢用的新鲜氢气在常压下的允许湿度为:新建电厂Td≤50℃,已建电厂Td≤25℃。3氢气湿度超标对发电机的危害3.1氢气湿度过高对转子护环的影响   氢气湿度过高，使发电机转子护环产生应力腐蚀纹损并使裂纹快速发展。发生应力腐蚀有3个必要条件：材质，有较大的应力，有

4、腐蚀介质。护环的应力腐蚀开裂与氢气介质湿度有很大关系，国内护环大多采用18Mn5Cr、18Mn4Cr奥氏体钢，机械性能优良，但在有腐蚀介质，如氯化物、硝酸盐、硫酸盐、亚氯酸盐和氢氧根的情况下，抗应力腐蚀能力下降。在相对湿度大于50%时，裂纹扩展速率呈指数增加。3.2氢气湿度过高对绝缘性能的影响   发电机内氢气湿度过高，降低定子的绝缘电气强度，易使定子绝缘薄弱处发生相间短路。如由于制造方面的原因，200MW发电机定子端部绝缘存在水接头和引线两处薄弱环节，均处于高电位，如氢气中含水或水汽严重时，会使绝缘薄弱处对其它线棒击穿

5、放电。氢气相对湿度超出一定限值（80%），定子绝缘缺陷就会加速发展。氢气湿度高，如相对湿度超出75%，会使转子绝缘强度下降，甚至导致无法开机。3.3氢气湿度过低对发电机某些部件的影响   氢气湿度过低，可导致对发电机某些部件产生不利影响，如可导致定子端部垫块收缩和支撑环裂纹。相对湿度小于0.5%，可认为是干气。4氢气湿度超标的原因及防治对策4.1新鲜氢气湿度高   从国内制氢设备运行状况来看，若DQ-4（1.0MPa）型制氢设备仅用水冷除湿，氢气湿度最低只能达到露点-10℃，绝对湿度仅为2.04g/m3，大多电厂绝

6、对湿度在8～15g/m3，相当于露点7～18℃，远不能满足新鲜氢气标准要求；若水冷却器后加装冷凝式干燥器，运行正常时，氢气湿度露点最低可达到-18℃，绝对湿度为1.04g/m3，大多在1～2g/m3，亦不能满足标准要求；若安装分子筛干燥器，可使氢气湿度露点达到-50℃以下，可满足标准要求。当制氢设备为中压制氢设备（3.2MPa）时，采用水冷除湿，可使露点降至-20～-25℃。对于老厂指标，可接近于标准值。如为新厂，则不能满足。由此可见，制氢设备加装分子筛干燥器，可以大大降低新鲜氢气湿度值。4.2水系统泄漏   氢冷发电机

7、水系统泄漏，主要包括氢冷却器及内冷水系统的泄漏，虽然氢压大于水压，但水汽仍有可能扩散到氢气系统中，应引起高度重视，加强检查，及时发现隐患，提高检修质量，使缺陷消除在萌芽状态。4.3带水密封油漏入发电机   造成发电机氢气湿度大的主要原因为密封油带水，密封瓦串油，油中水份扩散到机内。防治措施：保证氢侧、空侧油压相等或压差降到最小程度，空侧与氢侧油流相互独立，使空侧油流与氢侧油流不发生交换。否则，当氢侧油压大于空侧油压时，会造成氢侧密封油箱液位下降，从主油箱补入含饱和空气和水分的润滑油，导致密封油中空气和水分增大，影响氢气纯

8、度和湿度。当空侧油压大于氢侧油压时，空侧密封油进入氢侧，从而导致机内氢气纯度和湿度下降。为此，应采用密封油净化装置，调整好两侧油压，尽量使其平衡。同时应注意减小轴封漏汽，有效控制水对油质的污染。5氢气湿度的监控与管理5.1湿度单位的选用，利于监控目标的实现   氢气相对湿度≤30%，转子应力腐蚀速率