發(fā)電站電廠制氫站測量露點時遇到的問題及英國肖氏SHAW露點儀在里面的使用
發(fā)電機內(nèi)氫氣濕度的大小與制氫站供發(fā)電機充氫、補氫用的新鮮氫氣的濕度有直接關(guān)系,因而應(yīng)當(dāng)限制其在允許的范圍內(nèi),這是降低發(fā)電機內(nèi)氫氣濕度的首要環(huán)節(jié),尤其是在發(fā)電機氫氣系統(tǒng)嚴(yán)密性差、氫氣純度不好,需要大量和頻繁補氫以及汽輪機透平油中帶水和發(fā)電機氫氣外循環(huán)系統(tǒng)沒有足夠去濕能力的情況下,尤需嚴(yán)格控制新鮮氫氣的濕度。但由于氫氣濕度不合格帶來的“慢性病”,加之管理方面的疏忽,氫氣濕度不合格問題依然不同程度存在,應(yīng)當(dāng)引起高度警覺和重視方能防患于未然。發(fā)電站電廠制氫站測量露點時遇到的問題及英國SHAW露點儀在里面的使用,主要產(chǎn)品:SADP露點儀|在線露點儀| 肖氏露點傳感器|肖氏露點儀|頂空分析儀|藥品殘氧儀|壓縮空氣露點儀|Mocon透氧儀|膜康透濕儀|PBI頂空分析儀|露點儀品牌|露點儀價格|露點儀批發(fā)|Hitech氧氣分析儀|Hitech熱導(dǎo)氣體分析儀|Hitech氫氣分析儀|露點儀廠家
1氫氣濕度要求
在《防止電力生產(chǎn)重大事故的二十五項重點要求》中明確提出要“嚴(yán)格控制氫冷發(fā)電機氫氣的濕度在規(guī)程允許的范圍內(nèi),并做好氫氣濕度的控制措施”氫氣濕度超標(biāo)的危害,根據(jù)DL/T651-1998《氫冷發(fā)電機氫氣濕度的技術(shù)要求》的規(guī)定,運行中發(fā)電機內(nèi)的氫氣濕度應(yīng)在-25~0℃露點溫度。為防止發(fā)電機電氣絕緣因機內(nèi)過于干燥而開裂,發(fā)電機內(nèi)的氫氣濕度不應(yīng)低于-25℃露點溫度。新的電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求供發(fā)電機充氫、補氫用的新鮮氫氣在常壓下的允許濕度為:新建、擴建電廠(站):露點溫度≤-50℃;已建電廠(站):露點溫度≤-25℃。
2 氫氣濕度不合格的危害
2.1氫氣濕度過高對轉(zhuǎn)子護環(huán)的影響
發(fā)生應(yīng)力腐蝕有3個必要條件:材質(zhì),有較大的應(yīng)力,有腐蝕介質(zhì)。氫氣濕度過高,使發(fā)電機轉(zhuǎn)子護環(huán)產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕紋損并使裂紋快速發(fā)展。護環(huán)的應(yīng)力腐蝕開裂與氫氣介質(zhì)濕度有很大關(guān)系,國內(nèi)護環(huán)大多采用18Mn5Cr、18Mn4Cr奧氏體鋼,機械性能優(yōu)良,但在有腐蝕介質(zhì),如氯化物、硝酸鹽、硫酸鹽、亞氯酸鹽和氫氧根的情況下,抗應(yīng)力腐蝕能力下降。氫氣相對濕度≤30%,轉(zhuǎn)子應(yīng)力腐蝕速率幾乎不變;當(dāng)氫氣相對濕度在30%~50%,轉(zhuǎn)子應(yīng)力腐蝕速率略有增長;當(dāng)氫氣相對濕度≥50%,轉(zhuǎn)子應(yīng)力腐蝕速率以指數(shù)級急驟增加。發(fā)電站電廠制氫站測量露點時遇到的問題及英國SHAW露點儀在里面的使用
2.2氫氣濕度過高對絕緣性能的影響
氫氣在氫冷發(fā)電機中主要是起冷卻作用。作為冷卻介質(zhì),時刻與發(fā)電機的定子繞組的電氣絕緣發(fā)生接觸。氫氣濕度過大,對發(fā)電機定子絕緣的影響更大,一是水分在運行中蒸發(fā)為水蒸汽,使微細(xì)擊穿點之間氫氣介質(zhì)導(dǎo)電率升高。二是水汽吸附在絕緣層上,侵入絕緣內(nèi)部的水將造成內(nèi)部導(dǎo)體與外部絕緣表面電位相等,成為等電位體,威脅發(fā)電機定子絕緣,誘發(fā)發(fā)電機絕緣事故。
發(fā)電機內(nèi)氫氣濕度過高,降低定子的絕緣電氣強度,易使定子盡緣薄弱處發(fā)生相間短路。如由于制造方面的原因,發(fā)電機定子端部絕緣存在水接頭和引線兩處薄弱環(huán)節(jié),均處于高電位,如氫氣中含水或水汽嚴(yán)重時,會使絕緣薄弱處對其它線棒擊穿放電。氫氣相對濕度超出一定限值(80%),定子絕緣缺陷就會加速發(fā)展。如氫氣相對濕度超出75%,會使轉(zhuǎn)子絕緣強度下降,甚至導(dǎo)致無法開機。
2.3 氫氣濕度過低對發(fā)電機某些部件的影響
氫氣濕度過低,可導(dǎo)致對發(fā)電機某些部件產(chǎn)生不利影響,如可導(dǎo)致定子端部墊塊收縮和支撐環(huán)裂紋。
2.4 對金屬構(gòu)件產(chǎn)生腐蝕
有資料表明,氫氣濕度超標(biāo)是金屬50 Mn18Cr4 Wn材質(zhì)的發(fā)電機護環(huán)產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕的主要誘因。據(jù)有關(guān)報道,某電廠發(fā)電機(水—氫—氫,200 MW)曾因氫氣干燥器停運使發(fā)電機內(nèi)的氫氣濕度長期嚴(yán)重超標(biāo)(露點溫度20℃以上),*終造成發(fā)電機護環(huán)產(chǎn)生多處應(yīng)力腐蝕裂紋,被迫全部更換護環(huán)。
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所以,潮濕環(huán)境對大型發(fā)電機的運行是十分不利的。它將對發(fā)電機護環(huán)產(chǎn)生腐蝕作用,并溶解和凝聚其它有害元素,使機內(nèi)構(gòu)件產(chǎn)生表面凝露,使轉(zhuǎn)子護環(huán)受產(chǎn)生附加應(yīng)力而導(dǎo)致裂紋等危害。
2.5 影響發(fā)電機的運行效率
由于氫氣中濕度大、水分大,使氣體密度增大,增加了發(fā)電機通風(fēng)損耗,降低了發(fā)電機的運行效率。
3 某廠制氫站氫氣濕度超標(biāo)事件經(jīng)過
某廠3號機氫氣干燥器在線露點儀改造后調(diào)試,使用便攜式氫氣濕度儀進行手工測試比對,測得發(fā)電機氫氣露點-19.7℃,折算到氫壓下露點為-3.3℃,檢查氫氣干燥器運行正常。由于該長發(fā)電機內(nèi)*低溫度低于5℃,故氫壓下氫氣露點需小于-5℃才合格,采取換氫28立方,測得發(fā)電機氫氣露點-17.1℃,折算到氫壓下露點為-0.4℃,換氫后露點反而出現(xiàn)下降,判斷制氫站補過來的新鮮氫氣濕度不合格,測量氫罐氫氣露點-20.3℃,不滿足制氫站氫氣露點小于-25℃的要求。啟動二系列制氫設(shè)備運行,在線露點顯示-69℃,手工測量氫干器入口露點-22.6℃,氫干器出口露點-18.5℃,打開氫干器A側(cè)干燥器的分子篩30%已成粉末板結(jié),B側(cè)干燥器的分子篩20%破碎,更換新的分子篩后,測得氫氣氫干器出口露點-61.5℃。
4 制氫站氫氣濕度不合格原因
4.1監(jiān)督管理上的忽視是造成制氫站氫氣濕度不合格的原因之一。雖然制氫設(shè)備裝設(shè)了氫氣濕度在線監(jiān)測儀表,但是由于在線濕度儀未進行定期校驗,長期抄錄在線值,未采用便攜式儀表人工采用進行比對監(jiān)測,不能及時發(fā)現(xiàn)氫氣濕度超標(biāo),而將不合格的氫氣補入儲氫罐。
目前,對發(fā)電機運行中氫氣純度和濕度有要求每天人工取樣分析,但未對制氫設(shè)備運行中的氫氣質(zhì)量監(jiān)測做到每天人工監(jiān)測,對制氫設(shè)備和儲氫罐的氫氣濕度管理存在缺失。發(fā)電站電廠制氫站測量露點時遇到的問題及英國SHAW露點儀在里面的使用
4.2 通常電解制氫,從洗滌器出來的氫氣濕度呈飽和狀態(tài),必須采取除濕措施才能滿足發(fā)電機用氫的濕度要求。
氫氣干燥器運行的好壞取決于分子篩的活性。一是分子篩運行溫度不宜過高,以免在高溫下發(fā)生破碎現(xiàn)象。二是盡可能減少氫氣中攜帶的堿液,避免分子篩出現(xiàn)中毒。
4.3 儲氫系統(tǒng)及補氫管路泄漏導(dǎo)致濕度超標(biāo)。一是儲氫罐消缺時采用水作為中間置換介質(zhì),排污不夠?qū)е聺穸瘸瑯?biāo)。二是由制氫站到發(fā)電機的氫氣管路密封不好造成氫氣受潮。
5 改善氫氣濕度的措施
5.1 加強監(jiān)管
每次開車制氫后,均需采用便攜式氫氣露點儀檢測氫氣濕度,和在線進行比對,做好記錄,以防止不合格氫氣進入儲氫罐。同時,定期對儲氫罐內(nèi)氫氣進行監(jiān)測,做好跟蹤。
5.2定期更換分子篩,加強再生效果的監(jiān)視,確保干燥器正常運行
由于干燥器的添加口較小,出現(xiàn)添加口側(cè)分子篩高,對側(cè)分子篩矮,不容易壓實,否則分子篩運行和再生過程中容易出現(xiàn)偏流情況,添加新的分子篩時可采用氮氣進行吹掃進行調(diào)平和壓實。兩個干燥器的分子篩裝填數(shù)量必須均勻,否則分子篩再生過程中容易一側(cè)穿透的情況而影響其性能,導(dǎo)出現(xiàn)機械強度下降分子篩破碎粉化而影響除濕效果。
5.3 加強排污管理
5.3.1 制氫設(shè)備每次啟動前,應(yīng)對系統(tǒng)中的氣體分離器、過濾器、冷卻器等進行排污工作,減少分子篩干燥器的工作負(fù)擔(dān)。
5.3.2 儲氫罐中氫氣濕度受外界環(huán)境溫度影響較大,氣溫下降時,往往有輕微結(jié)露現(xiàn)象發(fā)生,因此排污時段*好選擇在夜間進行。儲氫罐*好劃分成常用罐和備用罐分組運行。常用罐做正常補氫用,每天排污放水1次,備用罐供緊急情況下使用,每3天排污放水1次,在向補氫系統(tǒng)供氫前應(yīng)測試氫氣濕度、純度達到標(biāo)準(zhǔn)。
5.3.3 消缺時采用水作為中間置換介質(zhì)的儲氫罐應(yīng)加強排污工作。并監(jiān)測儲氫罐內(nèi)氫氣濕度,不合格時應(yīng)排空處理。
6 結(jié)語
氫冷發(fā)電機氫氣濕度過大對機組的危害是一個緩慢的過程,充分認(rèn)識氫氣質(zhì)量對大型發(fā)電機安全可靠運行的重要作用,健全對氫氣系統(tǒng)管理的責(zé)任制,并采取必要的監(jiān)管措施,督促有關(guān)人員共同努力,加強對制氫站氫氣質(zhì)量檢測、分析和監(jiān)督,確保新鮮氫氣露點滿足發(fā)電機安全運行的要求。
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