贵宾会员zhuh提供----氢冷发电机组氢气纯度下降原因分析及改进技术
[摘 要] 分析了氢冷发电机氢气纯度下降的危害及氢气纯度下降的根本原因，介绍了解决氢冷发电机氢纯度下降的新技术，即
通过密封油系统的改造使进入空侧和氢侧的密封油中的气体全部脱出，防止氢侧密封油向发电机内释放，彻底解决氢气纯度下降问
题。
[关键词] 氢冷机组；氢纯度；密封油
前言
氢气热容量大，导热性比空气高6 倍多，流动性比空气好，重量不到空气的1/10，因此作为理想的冷
却介质，在现代大型汽轮发电机被普遍应用。但很多氢冷发电机在运行期间，特别是新机组运行一段时间
以后，经常发现发电机内的氢气纯度降低过快，这已经成为长期以来困扰很多电厂的一个普遍性难题。
1 氢气纯度低对发电机的影响
1.1 导致发电机内局部过热，绝缘材料损坏
发电机在运转过程中不可避免的要产生热量，致使发电机的转子、定子等各部件的温度升高，为了保
证发电机内构件在其允许温度范围内工作，必须及时将其产生的热量带出。由于氢气的导热效率较空气高，
如果氢气中混入空气，氢气纯度不合格，那么机内的热量将不能及时排出，势必造成机内构件局部过热，
严重时导致绝缘材料损坏。同时，氢气纯度下降后，进入机内的有害气体还会造成绝缘老化、铁芯及其金
属部件腐蚀，直接影响机组的安全[1]。
1.2 降低发电机的效率
有资料介绍[2]，如果氢气纯度下降，混合气体的密度会增大，将导致发电机的通风摩擦损耗增加，从
而降低发电机的效率。根据美国G.E 公司介绍，一台运行氢压为0. 5MPa，容量为907MW 的氢冷发电机，
其氢气纯度从98%下降到95%时，摩擦和通风损耗大约增加32%，即相当于损失685kW[3]。
1.3 增加排污及补氢量
通常，很多电厂氢气纯度低后都采取置换补氢排氢的措施，即排掉发电机内的部分氢气之后，再补入
部分高纯度的新氢气。频繁地排污、补氢操作对机组的安全运行构成潜在威胁，同时也造成了一定经济损
失。
2 氢气纯度下降的原因分析
一般，影响氢气纯度的因素有以下四方面[4]：
(1)制氢站来氢的纯度和湿度；
(2)压缩空气的漏入；
(3)发电机中氢气湿度；
(4)密封油系统；
前3 个原因比较容易发现和排除,解决氢气纯度低的关键是密封油系统能否正常工作。而密封油系统又
分为双流环式密封油系统和单流环式密封油系统。
双流环式密封油系统在密封瓦内有空气、氢气侧2 个环状配油槽。密封油系统提供的氢气侧(以下简称
“氢侧”)油流向氢侧配油槽,空气侧(以下简称“空侧”)油流向空侧配油槽,沿转轴轴向穿过密封瓦内径与转轴
之间的间隙而流出。单流环式密封油系统中密封油来自主机润滑油，主机润滑油不断地补充到真空油箱中
脱气,通过密封油泵进入密封瓦处，靠近氢气侧为氢侧,另一侧为空侧，密封油回油经过扩大槽、浮子油箱
进入空气抽出槽,空侧密封油回油直接进入空气抽出槽。汇合后进入润滑油回油系统,返回至汽机主油箱。
对于双流环式密封油系统而言，如果氢侧和空侧密封油压力在密封瓦处相等, 2 股油流就不会在2 条配
油槽之间的间隙中窜流。而密封油双回路独立运行，保证了氢侧油携带空气量很小，但如果空侧油压大于
氢侧油压,空侧向氢侧窜油,在密封瓦中携带空气的空侧油流直接混合到氢侧并释放,直接影响氢气纯度。当
氢侧油压大于空侧油压,氢侧向空侧窜油,氢侧密封油箱油位降低,自动补油阀补油,大量的空侧补油至氢侧
油箱同样将空气带入发电机内。此外，氢侧密封油箱中的补排油浮球阀故障导致空侧油不停地补入氢侧油
箱同样导致氢侧密封油含气量大，从而影响发电机氢气纯度。
而对于单流环式密封油系统而言，如果真空油箱不能及时将密封油（来自主机润滑油）中的空气和水
分(水蒸汽)在真空油箱中被分离，那么密封油中含的空气进入密封瓦后则有可能释放到发电机内，导致氢
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