【摘要】本文分析了氫氣品質(zhì)的重要性及氫氣品質(zhì)下降的原因，從實際角度出發(fā)提出了幾點提高氫氣品質(zhì)的措施，具有一定的參考價值。

【關(guān)鍵詞】氫氣；品質(zhì)；措施

1、氫冷發(fā)電機(jī)中氫氣的作用及密封油系統(tǒng)

發(fā)電機(jī)在運行中， 由于發(fā)電機(jī)在由機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔軙r，難免會有一部分能量轉(zhuǎn)變成熱能而損耗。這些損耗的能量包括電氣損耗和通風(fēng)損耗兩部分。電氣損耗又分銅損和鐵損兩種，銅損又分定子銅損和轉(zhuǎn)子銅損，它們都是由于電流通過銅線繞組時，電阻發(fā)熱而損耗的能量；鐵損也分定子鐵損和轉(zhuǎn)子鐵損，它們都是由于磁通通過鐵芯時產(chǎn)生渦流發(fā)熱而損耗的能量。通風(fēng)損耗包括風(fēng)扇動力所消耗的能量和流動的氣流相互摩擦而產(chǎn)生的能量損耗。

除此之外，還有軸承摩擦而造成的軸承損耗。這些損耗的能量最后會變成熱量，使發(fā)電機(jī)各個部件的溫度升高。發(fā)電機(jī)繞組的溫度升高就會產(chǎn)生電暈現(xiàn)象，影響絕緣材料的使用壽命，嚴(yán)重時甚至可能將發(fā)電機(jī)燒毀。

所以，要想保證發(fā)電機(jī)組能在繞組絕緣材料允許的溫度下長期安全運轉(zhuǎn)，除采用耐熱性能良好的絕緣材料之外，還必須采取一定的強(qiáng)制冷卻措施，以連續(xù)不斷地將發(fā)電機(jī)內(nèi)產(chǎn)生的熱量導(dǎo)出，避免這些熱量在各部件上積累，引起部件的溫度升高?，F(xiàn)代的大型機(jī)組無一例外的采用水氫氫的強(qiáng)制冷卻方式，既轉(zhuǎn)子及定子鐵芯和端部采用氫冷卻，氫氣品質(zhì)的好壞對發(fā)電機(jī)的經(jīng)濟(jì)和安全運行至關(guān)重要。

為了密封發(fā)電機(jī)組內(nèi)的氫氣，必須配置一套密封油系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要由雙流環(huán)式密封瓦，工作（備用）差壓閥，勵端（汽端）平衡閥，密封油箱，過濾器，冷卻器，密封油泵等組成。密封油控制系統(tǒng)由空側(cè)和氫側(cè)兩條獨立的油路組成，氫側(cè)的油流沿發(fā)電機(jī)內(nèi)側(cè)流動，空側(cè)油流沿著軸朝外側(cè)流動，油流在這兩條供油槽之間保持相對平衡，當(dāng)兩個系統(tǒng)中的油壓平衡時，油流就不會在兩個供油槽之間的空隙中流動。

2、氫氣品質(zhì)下降的危害

氫氣純度下降，直接影響冷卻效果，對發(fā)電機(jī)安全運行帶來危害.油煙和水氣使氫氣介質(zhì)性能變差，易在線棒及端部絕緣表面構(gòu)成擊穿放電通道；氫氣的密度增大，增大發(fā)電機(jī)的通風(fēng)損耗，降低發(fā)電機(jī)的運行效率；排補(bǔ)氫又會增加氫站的負(fù)擔(dān)，降低了我廠的經(jīng)濟(jì)性。

3、氫氣品質(zhì)下降的主要原因

3.1密封瓦與軸間隙大

發(fā)電機(jī)軸瓦間隙的大小，決定了密封油流量的多少。以下是四臺機(jī)密封瓦間隙與氫氣消耗量之間的對比

項目軸向間隙徑向間隙耗氫量

一號機(jī)組56.35um22.35um11.36m3

二號機(jī)組52.62um23.62um11.89m3

三號機(jī)組53.58um22.25um9.85m3

四號機(jī)組67.95um24.25um12.58m3

耗氫量為今年前9個月的日平均值

從上表可以看出，密封瓦間隙的大小對耗氫量有極大的影響。

3.2密封油系統(tǒng)中的空，氫側(cè)油壓不平衡

根據(jù)雙流環(huán)密封瓦的工作原理，空，氫側(cè)油壓應(yīng)該平衡。這樣就能保證兩股油不互竄。但是，當(dāng)空側(cè)密封油壓高于氫側(cè)油壓時，該側(cè)的油便向氫側(cè)竄動，這樣空側(cè)油中含有的水汽及非氫氣體便進(jìn)入氫側(cè)密封油。當(dāng)氫側(cè)油壓高于空側(cè)時，就會造成油封箱油位下降而需補(bǔ)油，但油源卻來自空側(cè)。所以，只要兩股油不平衡，主機(jī)油系統(tǒng)中的水汽和非氫氣便進(jìn)入密封油系統(tǒng)。發(fā)電機(jī)高速旋轉(zhuǎn)時的機(jī)械甩油和油溫上升的熱作用，將使密封瓦回油腔室中的混合氣體氣化和霧化而形成油煙，在發(fā)電機(jī)風(fēng)扇作用下，這些氣體便進(jìn)入發(fā)電機(jī)內(nèi)，使氫氣品質(zhì)下降。

3.3密封油中的含水量高

空側(cè)密封油的油源來自主機(jī)潤滑油系統(tǒng)，而主機(jī)潤滑油系統(tǒng)中由于軸封，冷卻器等的影響必定含有一定量的水份，因此，空側(cè)密封油中必定含有一定量的水份，在發(fā)電機(jī)運行時，油中的水份由于機(jī)械甩油和熱作用便會形成水霧和水蒸氣，在發(fā)電機(jī)風(fēng)扇的作用下進(jìn)入發(fā)電機(jī)內(nèi)，使氫氣品質(zhì)下降。

3.4密封油溫度偏高

粘度是描述流體流動狀態(tài)的重要參數(shù)，他的實質(zhì)是揭示了流體中各質(zhì)點間凝聚力的大小，與流體所處的溫度場關(guān)系極大。溫度高，則油分子的動能增加，相互間的凝聚力減弱，分子間隙增大，這樣密封油中便會溶進(jìn)氫氣及非氫氣。在密封油循環(huán)中，逐步使使氫氣品質(zhì)下降。

4、提高氫氣品質(zhì)的主要措施

4.1調(diào)整密封瓦間隙，控制密封油流量

由3.1可知密封瓦間隙的大小對耗氫量有極大的影響。因此在機(jī)組檢修中，密封瓦的間隙盡量取下限，根據(jù)電力安裝法規(guī)資料，徑向間隙0.15—0.25mm；軸向間隙0.13—0.20mm.現(xiàn)在我廠機(jī)組的密封瓦間隙明顯過大，也就是安全裕度過高了。軸向間隙對漏氫影響較小，但徑向間隙對漏氫影響是非常的大，建議按照廠家資料合理調(diào)整間隙。

4.2提高平衡閥精度，保證兩股油壓平衡

在雙流環(huán)密封瓦中，氫側(cè)的油壓和流量是靠平衡閥來控制的，平衡閥的作用是使氫側(cè)油壓自動跟蹤空側(cè)油壓，使兩者的差壓趨于最小，根據(jù)設(shè)計，其精度可達(dá)0.5KPa。實際中，我們的平衡閥精度很低，氫側(cè)的油壓明顯低于空側(cè)油壓，造成油封箱頻繁補(bǔ)油，使氫氣品質(zhì)下降。因此，提高平衡閥精度是提高氫氣品質(zhì)的重要手段。

4.3降低密封油溫度

降低密封油溫度，就是提高了油的粘度，增加了油質(zhì)分子間的凝聚力，減小了分子間的距離，從而壓縮了油中的含氣量，阻止氫氣的污染。規(guī)程規(guī)定密封油溫度40℃至49℃，建議取下限40℃，對發(fā)電機(jī)無任何影響。

4.4提高檢修質(zhì)量，保證氫氣干燥器和凈油裝置的正常運行，運行人員按照標(biāo)準(zhǔn)操作票精心操作，精心調(diào)整

5、結(jié)論

提高氫氣品質(zhì)是一個綜合工程，需要檢修人員提高檢修質(zhì)量，合理調(diào)整密封瓦間隙，保證平衡閥的精度，保證氫氣干燥器和凈油裝置的正常運行，運行人員精心調(diào)整，保證密封油溫度維持40℃，只有這樣才能保證氫氣的品質(zhì)。

參考文獻(xiàn)

[1]汽輪機(jī)運行技術(shù)問答.中國電力出版社，2000

作者簡介

張鐵（1963.10- ）：男，漢族，河北張家口人，大學(xué)?？?，浙江大唐烏沙山發(fā)電有限責(zé)任公司，助理工程師，主要從事熱能與動力工程專業(yè)工作。