漏氢监测仪.doc

3.1 漏氢监测仪的安装
　　从安装角度看，氢冷发电机氢气系统的各种监测装置，如氢纯、氢湿等通常不直接作用于停机，是可以定期手工检测的，故连续在线监测类的发电机漏氢监测仪一般仅作为发电机的可选附属装置。尽管这类装置的工作方式和配置完全不同，但安装方式基本一样，即通常所谓的外挂式，仅需要在停机期间对发电机主机做少量安装工作即可投入运行。以后觉得某装置运行不好，随时可以拆下或更换。因此，热导型和氢敏元件型的漏氢监测仪在安装方面属于同一类仪器，但由于氢敏元件型仪器不需要气体取样管路，发电机就地也不需要安装仪表柜，相对来说，安装更简单一些，也不占用现场空间。
3.2 不同测点环境对仪器测量的影响
3.2.1 封闭母线测点
　　发电机出口部分与发电机底部TA出线的长方 形箱体气体不应相通，A、B、C三相之间有绝缘隔离但不气密，三相母线TA出线长方形箱体的上平面开有3个排气孔，是为套管漏氢泄放气体用的，氢敏传感器型仪器探头即安装在此排气管上，此处也可用于便携仪表检查漏氢用。热导型仪器在封闭母线上的测点除反应有延迟外，抽气量的选择十分重要，选择不当可能导致较严重的测不准现象，这是因为需要用3根管子轮流对这个长方形铝箱抽气，抽气量小了在几分钟取样时间内可能采不到反映实际情况的样品，抽气量大了从其他排氢孔会带进来大量空气，如果母线处漏氢很严重肯定可以监测到，但如果是微漏就可能测不出来，因抽气时3个排氢孔进入的空气量对漏氢的稀释作用，使本来对低于1%时的较大测量误差将会更加严重。而封闭母线套管应是不允许微漏氢的，为避免氢爆，需要及时发现该类故障。实际使用中氢敏元件型仪器已多次发现封闭母线套管泄漏的情况，尤其是大修后、起机时或负载有较大波动时发生报警，对于及时发现故障隐患起到了作用。
3.2.2 定子内冷水箱测点
　　定子内冷水箱通常为横卧的圆桶，运行中定子线棒回水水位在水箱容积的2.3～3.4之间。由于发电机定子绕组内冷水系统中的聚四氟乙烯材料的引水管本身是微透氢的（新型高强度引水管基本不透氢），并且氢压高于水压，正常情况下内冷水中有可能含有一定量的氢气，在内冷水箱中释放出来，造成内冷水箱上部空间可能存在百分之零点几以下的氢气浓度。
　　内冷水箱有2种设计型式:①密闭式水箱，通常充氮呈微正压状态，但有的发电机因设备损坏或其他原因并不充氮，也无微正压而密闭运行，这种密闭式水箱会造成氢气的积累，取样测试氢含量可能达3%以上，但反映的是积存氢气而不是真实的泄漏情况;②开启式，通过管路与大气相连，保持常压。
　　对于充氮微正压水箱，氢敏传感器型探头起初是安装在减压阀后面的过压排气管道上，难以排除氢气积累问题，近期已改在回水管上通过针型阀取微量水样，再用气水分离罐分离出气体进行检测，较好地解决了氢气积累的测不准问题，即使密闭不充氮也不影响正常监测，但由于安装较少暂无报警实践数据。热导型仪器如果不对内冷水箱进行改造，直接对密闭微正压或常压水箱断续或连续抽取气体采样，其测量读数大小与补氮气量有关，氮氢比例很难正好反映水系统中实际的含氢量，将会出现很大测量误差。该型内冷水箱的国外引进技术中原配的压力传感器型漏氢监测系统，可能也是较理想的监测系统，但系统结构复杂，运行维护困难，价格亦较高，国内运行经验也很少。
　　开启式水箱的设计较为普遍，其内冷水箱与大气相通，水箱上部空间是空气和水系统中逸出氢气的混和气体。如果水箱顶部排空节门是关闭的，那么与上述密闭水箱不充氮的情况一样，由于正常微渗漏氢气的积累作用，从水箱顶部抽出采样的气体中氢含量可能高于3%，所以应当定期打开排空节门放气，否则测量的结果将不能反映水系统的实际漏氢情况，甚至误导运行人员。所以，测试的基本要求是测试时打开排空门。氢敏元件型仪器的工作是按照此要求设计的，可以较好的反映实际水系统漏氢情况。热导型仪器因为必须抽气运行，则存在抽气量对测量的影响问题，与封闭母线上类似，抽气量小了不能很好反映水系统的真实情况，量大了稀释过度，也改变了水系统含氢量的真实情况，而且大量的抽气难免使带进的灰尘污染仪器，影响测量结果，同时把导电微粒和富含钠钾的湿气抽进水箱，加快了水质恶化，使导电率、酸碱度等指标超出合格范围。检测内冷水箱的含氢量变化对监视定子线棒绝缘破损，特别是各个连接头处密封状况有着极其重要的价值，从避免发电机突发重大事故的预警功能上来说，比监视封闭母线上的漏氢量更为重要。正常情况下漏氢指示有一个基数，通过观察记录它的变量就能间接知道定子绕组内冷水系统密封性是否异常。调查表明，氢敏元件型仪器在使用中曾多次成功报警，及时地发现了发电机内冷水系统的故障。通过减负荷、减氢压、增大氢水压差等方法能够在运行中验证水系统故障报警的真实性，用便携式仪表在排空门出口检测也可以对比验证。
3.2.3 密封油回油测点
　　发电机汽、励两端空侧回油管路上有两处位置可设置含氢量测点，一处是在回油管水平段上，一处是在发电机汽、励端端盖的上半部。汽、励端回油管中流有空侧轴瓦密封油和大轴润滑油回油，由于油压调节跟踪精度和滞后等多种原因，空侧密封油中一般均含有一定量的氢气，除氢气外还有透平油分解出的大量烷烃化合物（油烟状），这两样东西随油回到主油箱后从油中分离出来，通过管道由抽油烟机排到厂房外。
　　氢敏传感器型仪器的测量方式是通过焊在回油管水平段的法兰螺接带有油、氢、水分离膜的金属气室，在不影响原工况下，监测回油管水平段某点的管内氢气浓度。由于膜的存在，烷烃化合物不会沾污氢敏传感器。膜下的油污也不影响氢气的穿透。抽气式的热导仪测量方法是在端盖上半边安装抽气管。因为密封油和润滑油运行中是高速进出 的，油高速回流产生的虹吸现象使端盖内部呈现负压状态，运行中正常情况下烷烃化合物浓度远远大于氢气，在端盖上抽气就会出现两种情况:抽气量小时采不到气样，抽气量大时抽出的主要成分是油烟状的烷烃化合物。当油压跟踪较差时，大量氢气漏向空侧，这时才可以较准确地检测到氢气。
3.2.4 氢气冷却器监测
　　氢冷发电机四角（立式）或顶部（卧式）安装有氢气冷却器，其水冷式散热器内部流水外部走氢，氢压高于水压。冷却器密封性轻微破坏后用便携式漏氢仪表检测不到漏氢，因为漏氢随水回到了凉水塔在那里无法测量，除检修中打压外没有其他的检测办法。用氢敏传感器型仪器可以类似在油管路上测量氢气的方式在冷却器回水管上监测水中含氢量，取样方法与密闭式内冷水系统相同，即通过针型阀取微量水样，再用气水分离罐分离出气体进行检测。
3.3 关于自动和手动
　　氢敏传感器型仪器是采用多探头多表头实时追踪多测点处氢气浓度变化，采集的是氢浓度转换的电气量，故易于实现连续就地自动监测和远程报警。热导型抽气式监测装置只有一台热导仪，自动切换巡检，同一时间只能巡显一个测点信号，并给出这点的4～20mA判据值。由于4～20mA没有地址码，当有测点报警时，要想更多了解观察此测点情况只能改成手动，即一直对这个测点不断抽气，而这种连续抽气对漏氢量和抽气量的配合要求较高，抽气量不合适很可能改变测点的原始漏氢状态，难免出现测试误差。

4 结论

　　氢冷发电机漏氢在线监测装置是介于化学、电气、热控三种专业交叉的一种边缘科学设备，文章在大量现场调查的基础上对目前国内普遍使用的该类仪器进行了应用状况的研究，分别介绍了两种不同工作原理的同类应用仪器，对它们的基本结构，性能特点进行了对比性综述，既分析了仪器本身的使用限制条件，也从现场实用的角度分析了因仪器使用不当造成各种测量误差的主要原因，因此对仪器的正确使用和维护以及选型和安装都有一定指导意义。实践表明，安装漏氢监测装置所投入的资金相对发电机制造、运行和维护成本来说非常小，安装方式也非常灵活，既可以随发电机主机配套也可以后续安装，而该装置的正常运行对保证发电机安全运行，避免发生重大事故方面确有其独特的效果，特别是内冷水系统中安装的漏氢监测装置，其正确使用有助于早期发现定子线棒的故障隐患。