| 【摘要】氢气湿度超标对氢冷发电机组内部部件会产生不良影响，甚至威胁到发电机组的安全可靠运行。调节氢气湿度的主要设备——氢气干燥器的运行状态好坏，直接关系到发电机运行状态的好坏。了解氢气干燥器的运行原理，及时处理氢气干燥器运行中出现的故障，是每一位电厂运行人员的必修功课。
论文关键词：发电机冷却方式,氢气湿度,氢气干燥器,故障处理
从20世纪30年代末，容量大于50MW的汽轮发电机由空气冷却逐步过渡到了氢气冷却。氢气的比重小，纯氢的密度仅为空气的1/14，导热系数为空气的7倍，在同一温度和流速下，放热系数为空气的1.4～1.5倍。由于密度小，因此，在相同气压下，氢气冷却的通风损耗、风摩耗均为空气的1/10，而且通风噪声亦可减小。氢冷电机的效率提高了，而且温升明显下降。由于电机内氢气必须维持规定纯度，为此必须额外设置一套供氢装置，给设计和安装带来了困难。另外，密封防爆问题始终是氢气冷却发电机安全运行的一个隐患。中和风险与收益，对于大容量汽轮发电机组，氢冷仍然是一个不错的选择。
发电机内氢气湿度增大，纯度就会降低，则发电机通风损耗会急剧上升，从而降低效率，严重影响定子和转子绕组对地绝缘强度，进而加速转子护环的应力腐蚀速度，影响发电机运行安全。所以，对氢气湿度的控制就显得尤为重要。
1 秦山第二核电厂发电机的冷却方式
1.1 发电机的冷却方式
汽轮发电机所采用的冷却方式较为丰富，包括空冷、氢冷、水冷、油冷及蒸发冷，其各有优缺点。选择一种适合的冷却方式是发电机安全经济运行的保障。
1.2 秦山第二核电厂1/2号组发电机的冷却方式
秦山第二核电厂1/2号机组的两台发电机组是由哈尔滨电机有限责任公司制造，型号为：QFSN-650-2。其中：Q表示汽轮机；F表示发电机；S和N表示冷却方式为：水-氢-氢；发电机组的额定容量为722.2MVA，额定功率为650MW，额定功率因数为0.9。
本发电机采用“水-氢-氢”冷却方式，即：定子绕组水内冷，定子铁心及端部结构件氢气表面冷却，转子绕组气隙取氢气内冷的冷却方式。
2 氢气湿度对发电机的影响
2.1 发电机内氢气湿度超标的原因
2.1.1 密封及润滑油系统对氢气湿度的影响
因氢冷发电机在正压下运行，为避免氢气泄漏，配有相应的密封油系统。密封油经过密封油泵送入密封瓦，通过密封油压差阀来调整氢油压力，达到密封发电机内氢气的作用。氢气直接同密封油接触，如果密封油内水分含量超标，将会引起发电机氢气的湿度超标。在秦山第二核电厂，润滑油系统为密封油系统提供补油并作为其紧急备用，由于润滑油系统在润滑汽轮机各轴瓦时受到轴封系统的影响，使润滑油的水分含量增加，从而密封油的水分含量也会增加，进而影响到氢气的湿度。
2.1.2 发电机密封情况对氢气湿度的影响
发电机防止氢气泄漏的方式是用密封油进入密封瓦来达到密封，若密封瓦间隙过大，为避免发电机内氢气向外泄漏，有时将压差阀调整的比正常更负一些，而不考虑密封油可能向发电机内泄漏。一旦密封油流入发电机，同样会在很大程度上影响到氢气的湿度。
2.1.3 设备泄露对氢气湿度的影响
由于发电机内部线棒、水接头、水盒等部位渗水，造成氢气湿度增大。
发电机氢气冷却器泄露引起氢气湿度增大 。由于冷却器铜管破裂或制造存在砂眼，铜管与管板的胀口质量不良，音乐论文冷却器密封垫不严，将发生冷却水直接与氢气接触，造成氢气湿度增大。
2.1.4 氢气补给对其湿度的影响
秦山第二核电厂使用采购的氢气，其生产厂家采用的是电解水产生的氢气，这样供给发电机的氢源就不可避免地含有一定的水分。因此，补氢或充氢会有一些水分进入发电机。
2.2 氢气湿度过高或过低对发电机的危害
氢气是一种无色、无味、极轻且易燃、易爆的气体。使用氢气作为发电机冷却介质一定要严格控制好氢气的湿度和纯度，否则会给发电机的稳定运行带来巨大的安全隐患。
氢气湿度过高，会使发电机转子护环产生应力腐蚀纹损可使裂纹快速发展，并且会降低定子的电气绝缘强度，易使定子绝缘薄弱处发生表面爬电、闪络、相间短路等，还会使发电机通风损耗增大影响经济性。
若机内产生结露现象，不仅降低了气体的绝缘强度，也使定子绕组端部的绝缘水平进一步降低，成为短路事故发生的诱发因素。
氢气湿度过低，可导致定子端部垫块收缩和支撑环产生裂纹等。
3 秦山第二核电厂氢气干燥器的运行说明
3.1 氢气干燥装置
目前，人们已开发研究出基于吸附干燥和冷凝干燥两种原理，形式多样的氢气干燥器。吸附式干燥器干燥程度深，设备简单，省电节能，适应范围广，但氢气处理量小，需再生，存在吸附剂油雾污染而中毒失效的固有缺点；冷凝式干燥器能持续去湿，无需再生，操作简单并能对被干燥的氢气降温，加强了氢气对电机的冷却作用，但冷凝式氢气干燥器的制冷深度和干燥程度很难满足现行电力标准DL/T 651-1998的要求。现场使用条件下两者各有自已的发展领域和市场潜力。
3.2 秦山第二核电厂的氢气干燥器
秦山第二核电厂现在使用的是牡丹江市联合电力设备有限公司生产的XFG-1F-1型氢气干燥器，每个机组配置两台。XFG-1F型氢气干燥器是清除氢冷发电机氢冷系统氢气中水蒸汽的专用设备，其流程简图如图1。
吸附式氢气干燥器对氢气进行干燥处理的原理是利用活性氧化铝对水分子具有较强吸附力的特性。活性氧化铝是一种固态干燥剂，清除氢冷系统氢气中的水蒸气是将氢气通过一定量的活性氧化铝的吸收塔来实现的。高疏松度的活性氧化铝具有非常大的表面积和强吸湿能力；另外，对绝大数气体和水蒸气来说，使用活性氧化铝作为干燥剂主要是利用它的化学惰性和无毒特性。当活性氧化铝吸收水分达到饱和后，再生-通过加热来清除干燥剂自身束缚的水分，从而恢复它的吸湿能力，并且活性氧化铝的性能和效率并不受重复再生的影响。在设备的干燥塔中，埋入式的高密电加热器加热干燥剂使束缚的水分汽化；与此同时一股封装的氢气流过吸附层带走释放出的水蒸气，干燥剂恢复最初的特性，然后将氢气（含有水蒸气）冷却，冷凝水通过汽水分离器排出，一般情况下活性氧化铝的吸湿性能可通过加热方式来完成它的再生，并可重复进行。
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