氢冷发电机氢气湿度过大对发电机定子、转子线圈绝缘和转子护环寿命皆带来非常不利的影响,因此氢冷发电机氢气湿度超标治理是近年来各有关研究单位、制造厂和发电厂共同关注的热点问题之一。我国有关部门曾多次召开专业会议,研讨氢冷发电机氢气湿度的合理控制与降低机内氢内湿度的技术措施,并于
年颁发电力行业标准《氢冷发电机氢气湿度的技术要求》(以下简称《标准》)。所有这些,不仅大大促进氢气湿度超标治理工作,而且《标准》统一了技术要求,便于与国际标准接轨,使技术管理工作迈上新台阶。
制氢站发电机内氢气湿度的大小与制氢站供发电机充氢、补氢用的新鲜氢气的湿度有直接关系,因而应限制在允许范围内,这是降低发电机内氢气湿度的首要环节。在发电机氢气系统严密性差、氢气纯度不好,需要大量和频繁补氢及汽轮机透平油中带水和发电机氢气外循环系统没有足够去湿能力的情况下,尤需严格控制新鲜氢气湿度。《标准》规定供发电机充氢、补氢用的新鲜氢气在常压下的允许湿度新建、扩建电厂(站):露点温度;已建电厂(站):露点温度。国产制氢设备仅采用水冷却去湿装置或制冷式除湿机,常压下新鲜氢气的露点一般不低于(绝对湿度),达不到上述要求。
最近,吸附式分子筛干燥装置在制氢站得到广泛应用,取得满意效果。徐州发电厂年在型电解槽的水冷却器后串接了型分子筛干燥器,经测定,干燥器入口氢气露点(常压下)达到,去湿效果非常显著。据了解,江苏省外运行情况最好的,如首阳山发电厂制氢站装设了上述干燥装置后,新鲜氢气的露点也降到了的水平,达到《标准》要求。如此高的除湿效果,无疑对降低发电机内氢气湿度产生良好影响。以徐州发电厂为例,自从年月制氢站分子筛干燥器投运后,台氢冷发电机补氢皆取自经该干燥装置除湿后的氢气,与装设前同期相比,氢气湿度水平明显好转。其中号机组曾连续每隔测量次机内氢气湿度,平均露点为,已达到《标准》要求(允许湿度高限:露点温度为)。
汽轮机国产氢冷发电机采用双流环式密封瓦,其密封油系统与汽轮机润滑油系统并非各自独立的系统。在平衡阀性能欠佳的情况下,汽轮机透平油中带水对发电机内氢气的湿度也有间接影响。因此,在氢气湿度超标治理中,对防止和减少透平油中带水应当给予足够重视。通常以密封油中含水量作为控制指标,华东电力集团规定已投产的机组密封油中含水量。
为探索抑制汽轮机透平油带水途径,陡河发电厂首先在哈尔滨汽轮机厂型汽轮机汽封系统上进行改进试点,采用自密封系统,能有效减少透平油带水。其后,徐州发电厂在台东方汽轮机厂汽轮机上进行类似改进尝试,主要包括:切断高压缸前、后和中压缸前汽封第道汽室与供汽母管的连接,而将供汽母管与前述汽封的第道汽室相连接。这样,在机组启、停过程中,将汽封供汽送到第道汽封室,而在机组正常运行时,由第道汽封室的泄汽排入汽封供汽母管,作为低压缸汽封的汽源。粗略计算,按此系统运行可使漏至最外端的汽量减少左右。为降低供汽温度,将低压缸供汽管改走凝汽器喉部绕行,且加装一只疏水器。计算发现,原设计汽封系统中有些管道内径明显偏小,所以在实施汽封系统改造中同时加大部分管道内径,且相应增开汽封回汽和低压缸汽封供汽上半瓦的通道,以保证汽封供汽、泄汽的通畅,这点往往被忽视。在与汽封加热器相通的管道上加装汽封泄汽调整阀,与原来的汽封供汽调整阀相结合,实现运行中汽封供、泄汽的自动调整,保证汽封母管压力维持在(表压)。系统改毕投运后,运行情况正常,特别是在减少透平油含水量方面比预期效果还要好,润滑油中含水量达到甚至低于的高水平。可认为,国产汽轮机采用自密封系统在防止透平油带水方面非常成功,值得推广。
需要提及的是,为减少透平油带水,前一阶段不少电厂还在汽轮机轴承上试用浮动式挡油环。但从江苏省内几个电厂应用情况看,效果多数不理想。供油量大,则向外漏油;反之,供油量减少,则轴承与油环之间不能形成油膜,发生磨擦,故有的电厂已将其拆除,恢复原来状态。
发电机为保持发电机内氢气湿度在允许范围内,发电机氢气外循环系统中装设具有足够去湿能力的除湿装置十分必要,也是氢气温度超标治理中的又一重要环节。以往应用的
型制冷式干燥器,由于去湿能力低等原因已陆续被型所代替。根据实践经验,在正常情况下,型制冷式干燥器基本能满足氢冷发电机机内氢气去湿要求。然而,该装置至少还存在以下点不足之处。其一,氢气外循环系统依靠发电机转子上的风扇进行循环,因该风扇前后差压小,故氢气外循环少,去湿效果受到限制;其二,发电机在停机状态且不退氢时无法对机内氢气进行除湿,这一点在冬季低温季节特别重要。现在推出的型发电机氢气循环系统干燥装置弥补了上述不足。该装置通过外循环风机驱动,对发电机内氢气进行外循环吸附干燥。由于装置内设有只吸附干燥器,只工作,只再生,可连续提供干燥合格的氢气,从而克服了制冷式干燥器断续工作的蔽病,去湿效果优于前述制冷式干燥器。最近太原第二热电厂在号机组大修时,发电机氢气外循环系统装设该装置台,投运后实测,机内氢气露点最低达到,受到用户好评,前景看好。
发电机密封油系统中的差压阀和平衡阀,国产设备近年来改进很大。黑龙江省肇东市发电机辅机厂生产的型转动式差压阀由于采用可转动的双向流量控制阀塞,克服了卡涩,灵敏度提高。徐州发电厂在采用此差压阀的同时,还增加了一路空侧密封油调节回路,使发电机两端的空、氢侧密封油压分开控制,均能达到设计要求。新近推出的型平衡阀设计的氢、空侧密封油压差为,调整得当能达到设计水平,从而可减少窜入发电机内的油量。
为防止密封油窜入发电机内,徐州发电厂在机组的发电机侧轴端加装了哈尔滨东能电器公司生产的系列接触式油档,其中号机已使用将近,油档本身均正常。不过,由于东方汽轮机厂发电机结构原因,其回油室位于该油档的内侧,故不得不在其底部加开回油口,因此还难免有油窜入发电机内部。
针对奥氏体钢护环在相对湿度大于的潮湿环境中抗应力腐蚀性能变差及护环裂损时有发生的情况,国内外电机制造厂家已在采用护环。
余年来,在装设钢种护环的众多发电机中,未曾看到有产生应力腐蚀裂损的报道。实践证明,钢材应用于发电机护环上是成功的,这对发电机安全运行有利。氢气湿度监测氢气湿度监测也是氢气湿度超标治理工作的重要组成部分之一。随着《标准》的颁布,我国电站氢气湿度监测局面有很大改观。一方面,愈来愈多的机组装设了发电机氢气湿度在线监测仪表。由于它能及时、方便地直接显示出机内氢气的露点,指导运行人员操作,有利于降低氢气湿度,因而受到欢迎。在新装设的在线监测仪表中,芬兰维萨拉公司的在线氢气湿度表占相当大的比重,对国产仪表显然是一个很大冲击,值得重视。另一方面,过去普遍使用的
型通风干湿球计基本淘汰出局。现在,随着各种形式的进口便携式测氢湿仪涌入国内,虽然提高了电站测氢水平,但由于国内代理机构一般技术力量薄弱,售后服务跟不上是普遍存在的问题。另外,仪器的定期校验也依然是急待解决的问题。
结束语氢冷发电机氢气湿度超标治理是一项跨专业的综合性工程,牵涉面广,必须统一布署,调动各有关专业的积极性,密切配合,共同攻关方能奏效。
治理工作应抓住主要环节和关键技术措施。具体而言,降低氢源湿度、抑制透平油带水和在发电机氢气外循环中装设具有足够去湿能力的干燥装置是治理工作的‘个主要环节。氢冷发电机氢气湿度过大对机组的危害是一个缓慢过程,因此,巩固治理成果,长抓不懈尤为重要。发电厂应把氢气湿度列为重要的运行指标进行动态考核,以切实提高发电机运行的安全性和经济性加快氢气湿度监测仪表国产化的步伐及建立与完善仪表监督检验体系是当务之急,期望尽快解决。