1、概述

某電廠60萬機組汽輪機為哈爾濱汽輪機廠生產(chǎn)的超臨界汽輪機，配套發(fā)電機為哈爾濱電機廠有限責任公司生產(chǎn)直接拖動的隱極式、二極、三相同步發(fā)電機，發(fā)電機冷卻方式為水-氫-氫，即定子繞組直接水內(nèi)冷，轉(zhuǎn)子繞組冷卻為氫冷，定子鐵芯冷卻方式為氫冷，氫氣系統(tǒng)采用牡丹江市聯(lián)和電力設(shè)備有限公司生產(chǎn)的XFG-1F吸附式氫氣干燥器。

2、問題的提出

近期#4發(fā)電機正常運行中氫氣露點溫度持續(xù)上升，從開始的-6℃到后來上升至-2.8℃，07月12日以來尤其明顯，咨詢同類型#1、#2機組同樣存在這種現(xiàn)象，為了查明原因，解決問題，組織技術(shù)人員進行攻關(guān)。

3、氫氣干燥器工作原理

XFG-1F氫氣干燥器對氫氣進行干燥處理的原理是利用活性氧化鋁對水分子具有吸引力特性。活性氧化鋁是一種固態(tài)干燥劑，清除氫冷發(fā)電機氫氣中的水蒸氣，是將氫氣通過一定量的活性氧化鋁的吸收塔來實現(xiàn)的。高疏松度的活性氧化鋁具有非常大的表面積和強吸濕能力，對絕大數(shù)氣體和水蒸氣來說，使用活性氧化鋁作為干燥劑主要是利用它的化學惰性和無毒特性。當活性氧化鋁吸收水分達到飽和后。再生-通過加熱來清除干燥劑自身束縛的水分，從而恢復(fù)它的吸濕能力，并且活性氧化鋁的性能和效率并不受重復(fù)再生的影響。

在設(shè)備的干燥塔中，埋入式的高密電加熱器加熱干燥劑使束縛的水分汽化；與此同時一股封裝的氫氣流過吸附層帶走釋放出的水蒸氣，干燥劑恢復(fù)特性，然后將氫氣（含有水蒸氣）冷卻，冷凝水通過汽水分離器排出，一般情況下活性氧化鋁的吸濕性能可通過加熱方式來完成它的再生，并可重復(fù)進行。

設(shè)備設(shè)計有兩個干燥塔，當一個干燥塔處于吸濕狀態(tài)時，另外一個干燥塔處于再生狀態(tài)。所以吸附式干燥器能連續(xù)對氫氣干燥。在設(shè)定工作周期，可編程序控制器自動的通過氣閥控制四通閥門，并把干燥劑飽和的干燥塔自動轉(zhuǎn)換到再生循環(huán)狀態(tài)；同時干燥劑再生完成的干燥塔切換到在線吸濕狀態(tài)，完全實現(xiàn)設(shè)備的自動切換。

4、露點、濕度的定義以及露點過高的危害

露點就是飽和溫度點，對應(yīng)壓力下氫氣中水蒸氣凝結(jié)時的溫度叫露點。相對濕度的定義：氣體中實際所含水蒸汽密度和同溫度下飽和水蒸汽密度的比值，叫氣體的相對濕度。發(fā)電機內(nèi)氫氣露點溫度升高，可能造成發(fā)電機定子繞組相間短路事故。發(fā)電機內(nèi)氫氣露點過高時，會在發(fā)電機定子線圈表面結(jié)露，造成災(zāi)難性的后果。濕度過高的環(huán)境下，發(fā)電機定子繞組線棒絕緣性能下降，易于發(fā)生表面閃絡(luò)，以至于拉弧放電，造成短路事故。如果絕緣達不到要求就有可能造成發(fā)電機匝間短路，嚴重時可能造成發(fā)電機內(nèi)部相間短路而燒壞發(fā)電機。氫氣中的濕度大（露點高）是影響發(fā)電機絕緣的主要危害因素之一。

5、發(fā)電機內(nèi)氫氣露點升高的常見原因

5.1定子冷卻水溫度低于發(fā)電機內(nèi)氫氣溫度，使部分氫氣過冷卻。

5.2密封油中含水量較大。

5.3發(fā)電機密封瓦內(nèi)的油壓過高，密封油竄入發(fā)電機內(nèi)部，油中析出的水分使發(fā)電機內(nèi)氫氣濕度增加。

5.4發(fā)電機氫冷器冷卻水管泄漏可能導致氫氣濕度增加，雖然氫氣壓力高于冷卻水壓力，但水蒸汽可能擴散到氫氣中。

5.5補入了濕度較大的氫氣。

5.6氫氣干燥器故障，是導致氫氣露點升高的普遍原因。

6、本次發(fā)電機氫氣露點升高的治理

6.1通過對現(xiàn)場對發(fā)電機氫氣系統(tǒng)各死角的排污情況來看，未發(fā)現(xiàn)有水跡、油跡，且密封油壓差一直保持在84KPa左右穩(wěn)定運行，氫氣純度正常，基本可以排除發(fā)電機冷卻水或者密封油泄漏導致氫氣濕度增加。

6.2近一周未進行補氫操作，可以排除發(fā)電機補入濕度大氫氣導致發(fā)電機氫氣露點溫度升高。

6.3發(fā)電機定子冷卻水溫度40℃，低于氫冷器出口冷氫溫度2℃，運行人員立即對定冷水溫度進行調(diào)整，觀察4個小時后未見明顯變化。

6.4查看近期#4機潤滑油油質(zhì)化驗單，油質(zhì)合格，水分較低。

6.5通過進一步檢查發(fā)現(xiàn)氫氣干燥器排水量減少，地面僅有少許水跡，便對氫氣干燥器運行情況進行仔細排查。干燥器冷卻水進、出水溫升正常，再生塔加熱溫度設(shè)定204℃，加熱至180℃左右，屬于正常值。再生塔出口氣體溫度為60℃，按照說明書要求該溫度在82±11℃。

針對再生塔出口溫度問題，咨詢氫氣干燥器廠家，環(huán)境溫度升高導致冷卻水溫度相應(yīng)高，冷卻效果下降導致氫氣干燥器冷凝效果差，加上再生裝置出口氣體溫度過小，導致再生塔內(nèi)高溫蒸汽無法及時換熱，使發(fā)電機內(nèi)氫氣濕度增加，這種情況須及時對再生裝置流量控制閥進行調(diào)整。在干燥器出廠時該控制閥一般在1/2開度，現(xiàn)場根據(jù)再生塔出口溫度進行調(diào)整，該閥門開度須適中，流量過大可能導致再生塔溫度達不到設(shè)定要求，流量太小則不能及時將高溫蒸汽中的水汽換熱、凝結(jié)析出，根據(jù)廠家技術(shù)人員要求，控制再生塔出口氣體溫度在82±11℃時將會達到除濕效果。經(jīng)過多次嘗試將出口溫度調(diào)整控制在75℃，運行八個小時后氫氣露點溫度明顯下降，現(xiàn)在穩(wěn)定在-9℃左右，符合廠家要求（-5～-25℃），氫氣干燥器排水量也隨之增加，問題得以解決。

7、結(jié)束語

氫氣濕度是氫冷發(fā)電機控制的一個重要指標，由于環(huán)境溫度的變化導致氫氣濕度的變化，要及時發(fā)現(xiàn)并分析原因處理，本次氫氣濕度問題的成功處理，可對同類型機組的相關(guān)問題提供解決思路。