18061042899
当前位置:主页 > 技术支持 > 发电机 内冷水中漏氢在线监测技术研究及应用

发电机 内冷水中漏氢在线监测技术研究及应用

2019-11-04
来源: 礼德动力
  0 引言发电机在启动、运行过程中,由于氢 气压力比内冷水压力高,氢气往 往通过聚四氟水连通管接头或连接部位或进水母管波纹补偿器波纹管与不锈钢法兰接口焊接处存在的砂眼或裂纹处漏入到内冷水中 。由于氢 气中不可避免地混入了少量二氧化碳及空气等杂质,从而影 响了内冷水水质,改变了 原有的腐蚀体系,加速了系统铜腐蚀;另一方面,氢气本 身是还原性气体,会对铜 表层的氧化膜造成破坏。上述2种情况严重时,可能会 造成空心铜导线的堵塞、断裂及烧毁。
  
  另外,氢气持续泄漏,可能会 造成内冷水系统氧气的局部聚集,存在着安全隐患。因此,监测发 电机内冷水氢含量对于机组的安全、稳定运 行具有重要的意义。
  
  目前,电厂发 电机内冷水漏氢的监测采用在内冷水箱的上部空间安装氢气浓度测点,或在内 冷水箱的排气口安装氢气报警装置测量气体的排出量来监测氢气的泄漏量 。由于氢 气华北电力技术通过泄漏进入内冷水后,逐渐累 积在内冷水箱的空间内,不论内 冷水箱是否充氮带压运行,2个测量 值都是一个水箱空间内氢气的累积数,并不能 表示缺陷泄漏点的即时状态。另外,报警装 置的干扰因素较多,水箱水位波动、内冷水泵运行含气、补水含 气等都干扰了它的实际监测效果,现场多 存在报警装置长期不动作而放弃使用的现象。
  
  本试验 通过对内冷水中溶解氢含量的在线监测,建立溶 解氢含量与氢气泄漏量的变化关系,量化分 析研究氢气泄漏对内冷水水质影响,分析研 究氢气漏人量对线棒的腐蚀影响,提出内 冷水漏氢量的合理的控制指标及预警指标。
  
  1 发电机内冷水/氢气界面过程1.1 发电机 的氢气冷却方式转子绕组的氢内冷通风系统 分为两部分:一是转 子体槽内部通风冷却系统,二是转 子端部通风冷却系统。转子端 部通风冷却系统由风扇、冷风道、铁芯通风沟、热风道 和氢气冷却器组成。
  
  氢气由 装在转子轴上的风扇吸入或抽出后,通过各 部分的冷却通道对发电机的发热部位进行冷却。被加热 了的热氢气经热风道进人氢气冷却器进行热量交换,热量由冷却水(亦称二次冷却水)带出机外,冷却后 的冷氢气再次被风扇吸人或抽出,在发电 机内形成一个密闭式的循环通风系统。
  
  发电机转子的氢内冷,其转子 绕组通常采用气隙取气斜流式通风结构 ,即利用 转子本身的动能来维持氢气的内部循环,其通风 能力几乎与转子长度无关,从而使 转子绕组的温度分布比较均匀。在转子 铜排上开有通风孔,组装热 固后形成斜流式通风通道。氢气沿 转子表面通过一组斜槽吸入斜流式通道进入槽底,在槽底径向转弯后,通过另 一组斜流式通道返回气隙。氢气的 流动动力是布置在转子轴两端的风扇而获得的压力(一般0~0.38 MPa)和转子 转动的动能而产生的吸力(或抽力)。
  
  1.2 发电机 定子水冷却方式在汽轮发电机的机座上装有用不锈钢或铜材做成的圆形总进水管和总出水管(亦称汇水环),再用绝 缘引水管把总进水管的水引入定子绕组,并将流 出的水排入总出水管 。绝缘引 水管起电绝缘和水流通的作用。
  
  水内冷定子绕组 的连接 元件主要有集水环、定子绝 缘引水管和水电接头。
  
  (1)集水环。集水环 是一个圆环形不锈钢管,起联箱的作用。它的一 侧与诸多绝缘引水管相连,另一侧有短管及法兰,与机外 水冷系统相连接。
  
  (2)定子绝缘引水管。绝缘引 水管是一种聚四氟乙烯塑料管,它一方 面可以将绕组空心铜导线内的冷却水引进或引出,起水流通道的作用,另一方 面又是很好的绝缘体,可以防 止定子绕组电流经冷却水系统而接地。为此,绝缘引 水管应具有以下性能:电绝缘性能、耐温性能、耐腐蚀、耐老化。
  
  目前,国内外 比较普遍采用的是聚四氟乙烯软管材料,两端加 装密封接头及螺帽,组成定子绝缘引水管。
  
  聚四氟 乙烯塑料管具有击穿电压高、化学性能稳定、耐温性能好,不吸湿、不粘滞等特性。但这种材料管体较硬,弹性较差,所以绝 缘引水管应排列整齐,避免管 子之间交叉接触或与金属、胶木等 较硬的零部件接触。
  
  (3)水电接头。水电接 头是关键的部件,若水电连接不可靠,发生渗水、漏水,则会严 重影响发电机的安全可靠运行。因此,对发电 机的水电接头结构一般有以下要求:结构简单可靠,容易装配,焊接热容量小,焊接时 不影响定子绕组的绝缘;容易拆卸,便于检修;水接头 应具有良好的反磁性、耐腐蚀 性或采用可靠的防腐措施。
  
  一些水 冷定子的水电接头不尽相同,水电接 头是将原来交错排列的实心导线和空导线(通水)分别集中,它既作 为线棒的连通点,又作为进水(或出水)的分路和汇合点。
  
  1.3 发电机水/氢界面 氢气的渗透定子线圈水路的连接部件包括水电接头、绝缘引 水管和进出水总管。连接部位(接头)和绝缘 引水管是发生氢气/定子水 相互渗透的地方。
  
  发电机充氢后,氢气运 行压力大于定子线圈冷却水运行压力 。若连接 部位存在缺陷或连接不可靠存在渗漏点时,渗漏点产生之初,渗漏点不大,此时表 现为氢气渗透进入内冷水中。随着渗漏的发展变大,内冷水 会进入发电机内,发展为 严重的定子绕组短路事故,严重影响发电机的安62 华北电力技术全运行。另外一个氢气/定子冷 却水渗透的部位是绝缘引水管,由于绝 缘引水管是采用聚四氟乙烯高分子材料,分子量 最小的氢分子可通过高分子间的间隙渗透到定子冷却水中。因此每 天总有一定量的氢气渗过定子绝缘引水管进入到内冷水中。因此,内冷水 中氢气泄漏量总是存在的,也就是 说在内冷水中总能测到一定量的氢 。
  
  氢气不 仅通过绝缘引水管渗透进入内冷水,连接部位(接头)存在缺陷时,氢气也 通过接头部位的缺陷缝隙渗透进入内冷水中,氢气随 着内冷水的循环汇集在内冷水箱空间,氢气逐 渐积累最后通过水箱排气管道排到空气中 。
  
  2 内冷水 中氢气渗透的危害氢气进入内冷水后的危害主要在两个方面:内冷水 中总有微量氢气渗入汇集在水箱空间。
  
  连接部件存在泄漏时,漏氢量会更大。由于内 冷水箱为带氢运行设备,存在爆炸着火隐患。
  
  当存在缺陷泄漏时,氢气进 入内冷水的量变大,该泄漏 点成为内冷水进入氢气侧(发电机内部)的故障隐患,可能迅 速发展为严重的定子绕组短路故障。对此,必须从 防止发电机定子绕组短路故障的高度予以重视。
  
  3 内冷水 漏氢的控制与监督有关发电机内冷水漏氢的控制与监督,相关的行业标准有《DL/T 607汽轮发 电机漏水漏氢检验》和《防止电 力生产事故的二十五项重点要求》。机组检修期间执行《DL/T 607汽轮发 电机漏水漏氢检验》中的3.2.4判断标准。机组水压试验过程中,压力表 的指示无明显下降,用吸水 纸检验接头焊缝及法兰连接处无渗漏水迹象,说明系统没有渗漏点。若由于 环境温度变化影响引起压力波动而不能准确判断时,应延长 试验时间直至表压稳定。机组运行期间,执行《防止电 力生产事故的二十五项重点要求》国家能源局2014版,内冷水箱中含氢(体积含量)超过2% ,应加强监督,超过10%应立即停机消缺。内冷水 系统中漏氢量达到0.3 m /天时应 在计划停机时安排消缺,漏氢量大于5 m /天时应立即停机处理。其他相 关的标准中对内冷水的氢气泄漏的监测与控制均与该条文内容一致。
  
  4 电厂内 冷水漏氢监测方法及存在的不足目前,电厂对 发电机内冷水漏氢的监测采用以下2种方式:(1)在内冷 水箱的空间安装氢气浓度测点含氢量。
  
  (2)在内冷 水箱的排气口安装煤气表测量气体的排出量来表示氢气的泄漏量。
  
  现有方 法主要存在的问题:(1)由于氢 气通过泄漏进入内冷水后,逐渐累 积在内冷水箱的空间内,不论内 冷水箱是否充氮带压运行,两个测量 值都是一个水箱空间内氢气的累积数,并不能 表示发电机缺陷泄漏点的即时状态。
  
  (2)从现场 的实际应用效果看,存在许多问题。主要有:排气表干扰因素较多,水箱水位波动、内冷水泵运行含气、补水含气、轻微排气测量灵敏度、现场弃 用失效都干扰了煤气表的实际监测效果。
  
  (3)内冷水 箱空间的氢气浓度测点多存在长期不动作而放弃使用的现象。
  
  (4)水箱上 部空间充氮维持压力的设备长期运行失效,存在排气不畅时,氢气聚 集后着火隐患增加。
  
  现场的 实际监测开展情况是由运行人员定期在水箱排口利用便携式仪表测量排气的氢气浓度,当达到2% 左右时进入报警状态,进行查漏。该值的 大小和缺陷泄漏点的关系是模糊的,现场可操作性较差。
  
  5 发电机 内冷水中氢气含量的在线监测5.1 NEW -6860型水中 氢在线监测仪的研制及应用近年来,华北电 科院致力于发电机组热力系统腐蚀在线监测技术的研究,成功开发了NEW.6860型电厂 水汽中微量溶解氢在线监测仪,已在潮州发电厂、吕泗发电厂、京能热 电厂等多家电厂得到了成功应用。该仪器 灵敏度和精度高(0.1 p,g/L),现场长 期运行稳定可靠,在运行 机组水汽系统腐蚀状况在线监测与诊断中起到了关键作用。
  
  采用该仪表,对发电 机氢冷系统漏氢状态进行在线定量监控,可直接 快速反应发电机正常运华北电力技术行和充氢置换2种状态 下定子绕组水回路渗漏情况,并能准 确计算出内冷水中日漏氢量,对于保 证机组安全稳定运行具有重要意义。截止目前,已在潮州发电厂、岱海发电厂、秦皇岛 发电厂发电机内冷水取样点安装了溶解氢在线监测仪。
  
  与现场 常用的漏氢在线监测报警装置相比,该仪器 对内冷水中溶解氢的定量检测结果具有针对性、及时性和可靠性。
  
  5.2 电厂发 电机内冷水中氢含量的在线监测采用NEW.6860型电厂 水汽中微量溶解氢在线监测仪,对4个电厂 发电机内冷水中的溶解氢含量进行的在线监测,监测结果见表1至表4。
  
  表1 A电厂监 测数据和漏点检查结果监测结果分析:A厂2号发电机于2015年2月13日更换线棒后,置换氢,氢压从0.1 MPa增加到0.3时,内冷水 中溶解氢迅速增加达到400 ppb,并保持稳定。停机检修时,通过探 漏发现穿线导管处出现漏点并处理。2015年3月3日启机后,内冷水中溶解氢在49 ppb左右,运行至 今一直维持在以下。
  
  A厂1号机组于2015年2月18日1号机停机检修,通过探 漏发现穿线导管处出现漏点并处理,2015年3月3日启机 内冷水中溶解氢在8.8 ppb左右,运行至 今一直维持在以下监测结果分析:2016年8月25日监测发现,5号机内 冷水中溶解氢含量高达1 011 g/L,6号机内 冷水中溶解氢含量高达67.2 g/L。检修期问发现,该厂5号发电 机内部水接头三通处有沙眼,6号机2根定子 线棒空心导线存在漏点。
  
  监测结果分析:c厂1号机监测值在600~700 ppb,经检漏发现存在漏点。漏点处 理后监测值为左右。2号机监测值大于400 ppb,判断还有漏点。
  
  表2 B电厂检 测数据和漏点检查结果表3 C电厂检 测数据和漏点检查结果D 电厂检 测数据和漏点检查结果监测结果分析:D厂1号机监测值在40~70 ppb,检查发现存在漏点。处理后监测值在20 ppb左右。
  
  2号机监测值大于1 000 ppb,检查确认存在漏点。
  
  5.3 发电机 内冷水氢含量控制指标建议值根据内冷水中氢含量水平监测数据和漏点检修跟踪结果分析,当内冷 水中氢含量大于时,发电机 停机检查时均发现了漏点;消除漏 点后内冷水中氢含量均小于50 ppb。建议内 冷水中氢气含量水平的报警值为60 ppb,当内冷 水中氢含量水平大于60 ppb时,判定定子内冷水/氢气界面存在漏点。当氢气含量水平为1~时可确定定子内冷水/氢气界 面漏点很小或没有漏点。
  
  6 结论采用NEW.6860型电厂 水汽中微量溶解氢在线监测仪,对多家 电厂发电机内冷水中的溶解氢进行了在线监测,得出以下结论。
  
  (1)采用该 仪器对发电机定冷水中的溶解氢进行在线监测,实现了发电机正常运行和充氢置换两种状态 下定子绕组水回路渗漏情况的在线实时监控,为准确 计算内冷水中日漏氢量提供了可靠的定量依据。
  
  (2)确定了 发电机内冷水中的氢气含量的控制指标,有效补 充了现行相关标准在发电机漏氢判断上的不足,解决了 发电机定子内冷水/氢气界 面的漏氢和漏点大小的定量判断问题。
友情链接:      V8彩票   乐博彩票   132彩票登录平台   V8彩票网址多少