氢冷发电机氢气湿度的监控与管理

摘要：文章凭据有关尺度分析了湿度超标对发机电的风险，指出了超标的主要缘由及防治措施，提出了监控的操作方针及治理要求，为尺度的宣传贯彻及可操作性提供了可行性建议。

《氢冷发机电氢气湿度的技术要求》(DL/T651-1998)尺度具体划定了氢冷发机电氢气湿度在运行氢压下的上下限值及充氢、备氢时弥补新鲜氢气的答理湿度值。作好该尺度的宣传贯彻工作并进行有用的监控与治理，是一项艰难、细致而又繁琐的使命。下面就氢气湿度尺度及氢气湿度超标对发机电的风险做一详述，并提出响应的防治对策，以做好氢气湿度的监控与治理。

1湿度的暗示方式

湿度是指气体中的水汽含，其暗示方式较多，经常使用的有尽对湿度、相对湿度、露点温度等，相互之间可以换算。下面为有关概念的界说。

a.尽对湿度湿气中水汽与湿气的整体积之比，g/m3。
b.相对湿度压力为P、温度为T的湿气中，水汽摩尔分数与统一温度T和压力P下纯水概况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、夹杂比为r的湿气中，在此给定的压力下，湿气被水饱和时的温度，℃。

2氢气湿度尺度

a.发机电内运行氢压下的答理湿度低限为露点温度Td=－25℃，凭据发机电内的低温度划定了答理湿度高限，即当发机电温度低为5℃时，湿度高限为露点温度Td=－5℃；当发机电温度低≥10℃时，湿度高限为Td=0℃。
b.供发机电充氢、补氢用的新鲜氢气在常压下的答理湿度为:新建电厂Td≤50℃,已建电厂Td≤25℃。

3氢气湿度超标对发机电的风险

3.1氢气湿渡过高对转子护环的影响

氢气湿渡过高，使发机电转子护环发生应力侵蚀纹损并使裂纹快速成长。发生应力侵蚀有3个需要条件：材，有较年夜的应力，有侵蚀介。护环的应力侵蚀开裂与氢气介湿度有很年夜关系，国内护环年夜多采用18Mn5Cr、18Mn4Cr奥氏体钢，机械性能良，但在有侵蚀介，如氯化物、硝酸盐、硫酸盐、亚氯酸盐和氢氧根的情况下，抗应力侵蚀能力下降。在相对湿度年夜于50时，裂纹扩大速度呈指数增加。

3.2氢气湿渡过高对尽缘性能的影响

发机电内氢气湿渡过高，下降定子的尽缘电气强度，易使定子尽缘亏弱处发生相间短路。如由于制造方面的缘由，200MW发机电定子端部尽缘存在水接头和引线两处亏弱环节，均处于高电位，如氢气中含水或水汽严重时，会使尽缘亏弱处对其它线棒击穿放电。氢气相对湿度超越一定限值（80），定子尽缘缺陷就会加速成长。氢气湿度高，如相对湿度超越75，会使转子尽缘强度下降，甚至致使没法开机。

3.3氢气湿渡过低对发机电某些部件的影响

氢气湿渡过低，可致使对发机电某些部件发生晦气影响，如可致使定子端部垫块收缩和支持环裂纹。相对湿度小于0.5，可认为是干气。

4氢气湿度超标的缘由及防治对策

4.1新鲜氢气湿度高

从国内制氢装备运行状态来看，若DQ-4（1.0MPa）型制氢装备仅用水冷除湿，氢气湿度低只能到达露点-10℃，尽对湿度仅为2.04g/m3，年夜多电厂尽对湿度在8～15g/m3，相当于露点7～18℃，远不能知足新鲜氢气尺度要求；若水冷却器后加装冷凝式干燥器，运行正常时，氢气湿度露点低可到达-18℃，尽对湿度为1.04g/m3，年夜多在1～2g/m3，亦不能知足尺度要求；若安装份子筛干燥器，可以使氢气湿度露点到达-50℃以下，可知足尺度要求。当制氢装备为中压制氢装备（3.2MPa）时，采用水冷除湿，可以使露点降至-20～-25℃。对于老厂指标，可接近于尺度值。如为新厂，则不能知足。因而可知，制氢装备加装份子筛干燥器，可以年夜年夜下降新鲜氢气湿度值。

4.2水系统泄漏

氢冷发机电水系统泄漏，主要包括氢冷却器及内冷水系统的泄漏，虽然氢压年夜于水压，但水汽仍有可能扩散到氢气系统中，应引发高度重视，增强检查，实时发现隐患，提高检修，使缺陷消除在萌芽状态。

4.3带水密封油漏进发机电

造成发机电氢气湿度年夜的主要缘由为密封油带水，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小水平，空侧与氢侧油流相互自力，使空侧油流与氢侧油流不发生交换。否则，当氢侧油压年夜于空侧油压时，会造成氢侧密封油箱液位下降，从主油箱补进含饱和空气和水份的润滑油，致使密封油中空气和水份增年夜，影响氢气纯度和湿度。当空侧油压年夜于氢侧油压时，空侧密封油进进氢侧，从而致使机内氢气纯度和湿度下降。为此，应采用密封油净化装配，调整好两侧油压，尽使其平衡。同时应注重减小轴封漏汽，有用控制水对油的污染。

5氢气湿度的监控与治理

5.1湿度单元的选用，利于监控方针的实现

氢气相对湿度≤30，转子应力侵蚀速度几近不变；当氢气相对湿度在30～50，转子应力侵蚀速度略有增加；当氢气相对湿度≥50，转子应力侵蚀速度以指数级急骤增加；在相对湿度≥80时，定子尽缘缺陷加速成长；在相对湿度≥75时，转子尽缘缺陷加速成长。因而可知，只要保证氢气相对湿度≤50，就能有用抑制护环急剧加速的应力侵蚀，更能确保定子和转子的尽缘强度水平不致下降。在湿度的众多暗示方式中，露点作为湿度的单元较为直观，原则上与接轨，但同时列出相对湿度值更有现实意义。用机内相对湿度作为监控指标，可以直接有用地反应装备的健康水平，使监控方针明确。假设只用露点暗示，那末在发机电正常运行状态下，即使露点温度有一定幅度超标，也可没必要惊慌失措，其对发机电的风险很小。如某厂200MW机组正常运行氢压为0.28～0.30MPa，进口风温35～43℃，但低不得低于30℃，高不得高于55℃。测得机内露点为10℃，严重超标，但机内相对湿度为年夜，只有22，对机组相当平安。按机内低温度30℃计较，机内露点为10℃时，相对湿度年夜也只有29，也相当平安。在异常情况下，机内低温度为20℃时，机内露点为10℃，相对湿度年夜为53，也仅比监控指标——相对湿度50略年夜，也基本平安。在发机电充氢备用和启动时，由于冷氢温度较低，进口风温有可能到达10℃，露点尺度限值和相对湿度限值50基本对应，不会泛起年夜相径庭的现象，用露点温度作为监控方针尚可。

5.2正常运行中的氢气湿度监控

发机电正常运行中，控制好运行风和暖内冷却水温，运行风温应连结在35～45℃；补氢时不要年夜补进低温氢气，经由过程控制水冷却器水，将温度控制在40～50℃；由于氢冷却器冷却水和机内氢气存有较年夜温差，氢气湿度年夜时，首先在此处结露，凭据湿度情况，定期或不定期排污，将水份放失落，到达降湿目的。配有氢干燥器，要保证装备正常运转，做好维护工作。经常监视内冷水箱上的漏氢情况，如发现漏氢，应尽早消除。只要控制好氢温，将相对湿度控制在≤50甚至≤30其实不坚苦。

5.3充氢备用或机组启动时的氢湿监控

机组充氢备用时，为了庇护尽缘，一般要求温度不低于5℃，氢压年夜于0.1MPa，在此时代，极易结露，要严酷执行氢气湿度尺度，甚至更严。如冷氢温度为5℃时，要想使相对湿度连结在50以下，则露点温度必需在-4℃以下。非论停用多长时间，应连结氢干燥器的正常运行，充实阐扬其除湿作用。机组启动时，可将氢冷却器冷却水不投进，并网后投进。停机时，连结内冷水正常运行，内冷水的冷却水可不投进运行，使内冷水连结较高温度，可有用避免定子尽缘受潮，避免转子护环发生应力侵蚀。

5.4制氢站的氢气湿度监控

制氢装备运行时，要增强份子筛干燥器的排污工作，增强再生效果的监视。尽连结较高的储罐压力，同时切实有用地进行排污工作，保证送氢湿度合适尺度，即露点小于-25℃，并越低越好。

5.5电厂氢气湿度的综合治理

在电厂氢气湿度治理中，发机电装备治理、装备操作、氢气湿度监测分属3个分歧，而日常生产治理中3个均属边缘治理，各均未将氢湿治理做为重点工作，是以各级向导要给予重视，熟悉湿度增年夜对发机电的风险，领会制定尺度的布景，机组运行、年夜修及备用要有技术保证措施，增强对测试数据的分析，配备在线湿度仪，实时处置问题。