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某630MW燃煤机组发电机氢气干燥器故障分析及处理

发表时间：2021/6/10 来源：《探索科学》2021年4月作者：林汉锐

[导读] 氢冷发电机氢气湿度过高，会导致发电机定子及转子绕组绝缘电气强度下降。本文以广东地区某630MW燃煤机型为例，对发电机组氢气干燥器常见故障进行了分析，并提出解决办法。

广东大唐国际潮州发电有限责任公司林汉锐 515723

摘要：氢冷发电机氢气湿度过高，会导致发电机定子及转子绕组绝缘电气强度下降。本文以广东地区某630MW燃煤机型为例，对发电机组氢气干燥器常见故障进行了分析，并提出解决办法。
关键词：氢气湿度氢气干燥器故障分析
Abstract: If the hydrogen humidity of hydrogen cooled generator is too high, the insulation electrical strength of generator stator and rotor winding will decrease. Taking a 630MW coal-fired unit in Guangdong as an example, this paper analyzes the common faults of hydrogen dryer of generating units, and puts forward solutions.
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绪论
某电厂630MW燃煤机型发电机采用水氢氢冷却方式，定子绕组为水冷，转子绕组为氢气内冷，铁芯为氢气外部冷却。其氢气控制系统设计参数见表1，氢气控制系统中还设有氢气干燥器、氢气纯度分析仪、氢气温湿度仪等主要设备以监测和控制机内氢气的纯度、温湿度等指标以确保发电机安全满发运行。该机组氢气干燥器型号为XFG-3F，本文重点探讨氢气控制系统中的氢气干燥器运行对发电机氢气湿度的影响以及氢气干燥器故障处理。

        1氢气干燥器原理和结构
        在机组的运行过程中，机内的氢气由于与密封油的接触或其他原因，氢气湿度将会增高。通过氢气干燥器的运行，可以连续排出机内氢气所含有的水分，从而达到降低氢气湿度的作用。具体工作流程如下：
        氢气干燥器接在发电机的通风回路中，一侧与机内高压风区相连接，另一侧与机内低压风区相连接，利用风扇压差连续不断地将小流量氢通过干燥器干燥。干燥罐内的特殊的高疏松度活性氧化铝能够吸收水分，同时在吸附塔内部的风机用于增加氢气流量，使氢气主动循环。在活性氧化铝吸收水蒸汽达到饱和以后，通过四通阀切换到再生模式，靠埋置的加热器加热干燥剂实现的，加热使干燥剂束缚的水蒸气汽化，同时让带有水蒸气的氢气通过吸湿层，带走释放出的水蒸汽。然后，冷却氢气冷凝出的水通过一个气水分离器和浮球疏水阀自动排除。重复的再生活性氧化铝的性能与吸湿效果不受影响。
        设备设计有两个吸附塔，当一个吸附塔处于吸湿状态时，另一个吸附塔处于再生状态，所以氢气干燥器是一种能够连续干燥的干燥设备，通过可编程序控制器控制四通阀门，可实现每8小时自动切换一次，其中，处于再生状态的吸附塔会先经过4小时加热，后4小时冷却，其冷凝水会通过气水分离器和疏水阀析出。
        2氢气干燥器故障的产生
        某630MW燃煤机组2019年12月24日发生运行人员误操作，密封油进入发电机内部，造成机组非计划停运事件，在2019年12月28日清理发电机内部油污完成并重新点火启机。2020年1月12日，维护人员接到运行人员通知，某机组发电机氢气湿度高，露点为-2℃，检查氢气干燥器，发现其报警，吸附塔内部风机跳闸。维护人员怀疑氢气干燥器已经失效，2020年1月13日发出工作票，对发电机氢气干燥器进行解体检修。
        3氢气干燥器故障处理过程
        根据故障现象的描述，分析最有可能是处理密封油进入发电机内部事件时，没有清理氢气干燥器管道里面的残留油污，油污进入氢气干燥器中，导致吸附塔内风机损坏。
        2020年1月14日，对氢气干燥器进行解体检查。打开拆卸吸附塔下部端盖，从中流出约3L油污，判断氢气干燥器内部进油。对内部风机进行绝缘直阻测量，发现风机绝缘和直阻均不合格，判断风机已经损坏。检查氢气干燥器中的干燥剂，发现其四分之一被油污染，从白色变成黄色，判断干燥剂已经失效。
        由于氢气系统存在油污，对氢气干燥器内部、气水分离器，疏水阀进行清理，之后重新更换干燥剂，对吸附塔内部风机进行绕线处理。经过以上措施处理，2020年1月22日，氢气干燥器投入运行2天后，机组氢气露点为-13℃，说明氢气干燥器除湿效果明显改善，达到合格水平。
        4氢气干燥器常见故障及处理方法
        氢气干燥器常见故障有除湿效果不理想和氢气管道有漏点这两个常见故障。
        4.1氢气干燥器除湿效果不理想
        4.11氢气干燥器干燥剂失效
        氢气干燥器的吸附塔中共有23公斤的活性氧化铝干燥剂，运行工况正常情况下，能够使用3-5年。如果氢气有油质显现或脏污，干燥剂的寿命会减短。当干燥剂的性能下降到影响除湿效果时，应进行更换。
        4.12氢气干燥器四通阀内漏
        氢气干燥器四通阀关合不到位，出现再生塔温度上升缓慢，此时应停止氢气干燥器运行，对四通阀进行检修。
        4.13疏水阀堵塞
        按照氢气干燥器维护要求，每三个月应清理一次疏水阀，当出现氢气干燥器在加热情况下疏水阀没有排水，且氢气露点有所上升情况，应考虑疏水阀堵塞一可能故障，对疏水阀进行疏导清理。
        4.14加热器电阻丝短路或断路
        氢气干燥器采用嵌入式加热器，加热器电阻丝螺旋盘绕埋入氧化铝干燥剂中，电阻丝与干燥剂直接接触，有可能干燥剂绝缘过低，造成电阻丝短路，还有可能电阻丝因外力形变断裂或者运行时间长老化产生断裂缺陷。应对加热器进行电阻测量，如发现阻值不合格应对其进行检修更换。
        4.15内部循环风机故障
        由于湿氢气经过干燥剂吸湿层，吸附式干燥器的系统阻力很大。所以，为了能使氢气在发电机和干燥器之间循环起来，必须在系统设置增压装置—台循环风机。当氢气干燥器报警内部循环风机故障时，要测量风机好坏，如有故障，停止风机运行，对其进行检修
        4.16气动阀管路破裂
        氢气干燥器气动阀管路因橡胶软管老化等问题出现破裂漏气，使得气动阀不能正常动作，造成氢气干燥器故障停运。改变氢气干燥器气动阀原有供气胶管材料及连接固定方式，安装高强度的金属不锈钢管，代替原有橡胶软管，能够确保循环切换正常，保证氢气干燥器安全稳定运行。
        4.2氢气干燥器氢气管道存在漏点
        通过测量机组氢气每天补氢量（见表1），运用氢气检漏仪以及肥皂水等方法检查氢气干燥器的氢气管道，如有发现漏点，隔离氢气干燥器，通过打胶，补焊等方式进行补漏。
        结束语
        氢冷发电机运行过程中，保持氢气湿度合格对机组稳定运行至关重要，通过对某630MW燃煤机组发电机氢气干燥器故障分析及处理，我们能够对氢气干燥器这一设备进一步了解以及在设备出现问题时如何处理，进而提高了发电机组的运行可靠性。
参考文献
[1]王瑞军.秦山第二核电厂氢气干燥器的运行及故障处理[J].科技视界,2016(10):3-4.
[2]杜荣胜.某630MW燃煤机组发电机氢气干燥器运行分析及优化[J].机电信息,2020(12):70-71