定冷水箱氢气浓度异常分析与应对策略.pdf

运行与维护Operation And Maintenance电力系统装备Electric Power System Equipment116丨电力系统装备 2023.62 0 2 3 年第6 期2023 No.61 设备概况某电厂发电机为哈尔滨电机厂有限公司生产的QFSN-630-2YHG 三相交流隐极式同步交流发电机。发电机采用整体全封闭、内部氢气循环、定子绕组水内冷、定子铁心及端部结构件氢气表面冷却、转子绕组气隙取氢气内冷的冷却方式。正常运行期间，发电机内氢气压力大于定冷水压力，以防止异常时定冷水漏入发电机内。在定冷水箱顶部装有漏氢检测装置，实时检测定冷水箱内的氢气浓度变化，并将其作为发电机内部是否存在泄漏等异常的判据之一。因氢气渗透力较强，定冷水箱在正常运行时会含有微量氢气，当定冷水箱氢气浓度突增或相对浓度过大时，就会产生事故隐患。长期的微量渗漏会导致定子绝缘受潮，从而导致定子绝缘击穿。因此要重视对定冷水箱内氢气浓度的运行监视与异常分析。2 事件经过2023年3月7日，#2机执行机组停运后定冷水反冲洗工作时，#2机定冷水箱内氢气浓度值持续上升，于3月8日达到2%的测氢装置可监测的浓度上限。更改测氢装置浓度显示上限至20%，观察测得氢气浓度值仍超过量程。定冷水反冲洗与定冷水箱内氢气浓度变化关系如图1所示。定冷水箱氢气浓度超过3%时，DCS“汽机报警（一）”画面发出“发电机氢气泄漏”光字报警。就地开启定冷水箱漏氢检测管气体取样门，用氢气检测仪测得其出口氢气含量超过4%。点名20MKG60XL10520MKF19CF30200:00:002023-03-05开始时间:2023-03-0500:00:00结束时间:2023-03-1000:00:00游标时间:输出时间:2023-06-1616:27:2823:55:282023-03-0523:50:572023-03-0623:57:442023-03-0723:53:132023-03-0800:00:002023-03-10描述内冷水箱发电机定子线圈冷却水流量发电机定子线圈冷却水流量曲线内冷水箱氢气含量曲线当前值0.0079104.86单位%t/h20400-10上量程20.0400.0下量程-1.00.0游标值N/AN/A图1 定冷水反冲洗与定冷水箱内氢气浓度变化关系3月9日，向定冷水箱内通入氮气进行置换。3月10日，氢气浓度在量程可见范围内逐渐下降。至3月14日，#2机组开机并网后，#2发电机定冷水箱氢气浓度仍偏高。DCS“发电机氢系统”画面显示值最高达到9.8%，如图2所示。随机组负荷波动，发电机并网前后定冷水箱内氢气浓度变化如图3所示。机组启动后，不断对定冷水箱内部进行氮气吹扫，定冷水箱内部氢气浓度在机组负荷变化与氮气瓶压力变摘 要 某电厂#2机定冷水箱内氢气浓度超标，严重影响机组的安全稳定运行。通过采取对定冷水箱连续充氮、更换发电机氢-水压差低开关等措施，将定冷水箱内氢气浓度控制在了安全范围内。文章通过对#2机定冷水箱氢气浓度异常现象的出现、采取的措施和相关运行参数的变化情况进行分析总结，为今后定冷水系统的运行监督提供经验借鉴。关键词水箱；氢气浓度异常；氮气中图分类号TM311 文献标志码A 文章编号1001523X（2023）06011604Analysis and Countermeasures for Abnormal Hydrogen Concentration in Fixed Cooling Water TankHU XuAbstractThe hydrogen concentration in the cooling water tank of Unit#2 in our factory exceeds the standard,seriously affecting the safe and stable operation of the unit.By taking measures such as continuously filling nitrogen into the cooling water tank and replacing the low hydrogen water pressure differential switch of the generator,the hydrogen concentration in the cooling water tank is controlled within a safe range.This article aims to analyze and summarize the occurrence of abnormal hydrogen concentration in the cooling water tank of Unit#2,the measures taken,and the changes in relevant operating parameters,in order to provide experience and reference for the operation supervision of the cooling water system in the future.Keywordswater tank;abnormal hydrogen concentration;nitrogen定冷水箱氢气浓度异常分析与应对策略胡旭（湛江中粤能源有限公司，广东湛江524099）运行与维护Operation And Maintenance电力系统装备Electric Power System Equipment2023.6 电力系统装备丨1172 0 2 3 年第6 期2023 No.6点名20MW_SEL20MKG60XL10500:00:002023-03-13开始时间:2023-03-1300:00:00结束时间:2023-03-1500:00:00游标时间:输出时间:2023-06-1721:49:1909:34:112023-03-1319:08:222023-03-1304:47:052023-03-1414:21:172023-03-1400:00:002023-03-15描述有功功率内冷水箱内冷水箱氢气含量曲线机组负荷曲线当前值318.493.7869单位MW%6502000上量程650.020.0下量程0.00.0游标值N/AN/A图2 发电机并网前后定冷水箱内氢气浓度变化点名20MW_SEL20MKG60XL10500:00:002023-03-14开始时间:2023-03-1400:00:00结束时间:2023-03-1900:00:00游标时间:2023-03-1518:04:44输出时间:2023-06-1721:56:2723:55:282023-03-1423:50:572023-03-1523:47:442023-03-1623:53:132023-03-1700:00:002023-03-19描述有功功率内冷水箱内冷水箱氢气浓度曲线机组负荷曲线当前值321.933.1904单位MW%6504000上量程650.040.0下量程0.00.0游标值598.28128.1189图3 氮气吹扫后的定冷水箱内氢气浓度与负荷变化关系化等因素影响下不断波动。氮气瓶更换速度约6 h1瓶，更换过程中定冷水箱氢气浓度测量值出现扰动，瞬时最大值会超出氢气测量装置量程上限。氮气吹扫后的定冷水箱内氢气浓度与负荷变化关系如图4所示。点名20MW_SEL20MKG60XL10508:30:002023-03-20开始时间:2023-03-2008:30:00结束时间:2023-03-2023:00:00游标时间:2023-03-2012:42:13输出时间:2023-06-1722:04:3211:23:272023-03-2014:16:542023-03-2017:11:432023-03-2020:05:102023-03-2023:00:002023-03-20描述有功功率内冷水箱内冷水箱氢气浓度变化曲线机组负荷曲线当前值320.710.3137单位MW%6502000上量程650.020.0下量程0.00.0游标值304.76560.1183图4 隔离氢-水差压低开关后定冷水箱内氢气浓度变化3 原因分析发电机定子冷却水首先从水系统进入发电机励端汇流管，然后经绝缘引水管进入定子绕组引线内，然后经绝缘引水管进入发电机引出线内，再经绝缘引水管进入到出线瓷套端子内，最后从瓷套中经绝缘引水管进入出线盒内的小汇流管，并通过小汇流管的机外连接管与发电机汽端回水汇流管并联，最终与定子绕组冷却水一起返回到外部水系统中。此外，发电机配备有氢-水压差低开关，检测氢-水压差即发电机内氢气压力与定子线圈进水压力的差值，报警点的设置为0.035 MPa。发电机氢气系统的氢气漏入定冷水系统内，主要可能原因为：发电机内部定冷水管路法兰密封不严、发电机内部定子线棒水电接头及绝缘引水管密封不严；发电机氢-水差压低开关密封不严或内部膜片破损。以上两种情况均会导致氢气泄漏进定冷水系统在定冷水箱积聚，造成定冷水箱氢气浓度升高。4 处理措施定子冷却水箱由不锈钢制成，容积为2 m3。水箱上设有安全阀，当氢气压力增至0.035 MPa 时，自动开启放气，防止水箱超压。当氢气压力高于0.042 MPa 时，水箱上的压力开关动作并报警。根据二十五项反措要求：内冷水箱中含氢（体积含量）超过2%应加强对发电机的监视，超过10%应立即停机消缺。电厂集控运行规程中关于发电机技术特性内容中，要求发电机漏氢量16 m3/天、辅机运行规程第1部分汽机中氢气系统的运行监视与维护，要求监视发电机漏氢量11 m3/d。针对问题采取以下措施进行了维修。（1）保持连续氮气吹扫，开启对空排气和漏氢检测管取样管排气，定冷水箱内氢气浓度有所下降。图5为定冷水箱氢气排空路径。管道较长且弯头较多，及水箱内部压力，不时出现排氢不畅，因而相较于从定冷水箱顶部漏氢检测管取样管处排气而言，氢气排空效果不理想，对氢气浓度变化的影响并不明显。08:30:002023-03-24开始时间:2023-03-2408:30:00结束时间:2023-03-2523:00:00游标时间:2023-03-2012:42:13输出时间:2023-06-1722:08:5116:10:322023-03-2423:51:052023-03-2407:35:162023-03-2515:15:492023-03-2523:00:002023-03-25内冷水箱氢气浓度变化曲线机组负荷变化曲线6502000点名20MW_SEL20MKG60XL105描述有功功率内冷水箱当前值321.970.0129单位MW%上量程650.020.0下量程0.00.0游标值304.76560.1183图5 关闭漏氢检测管取样管排气后的定冷水箱内氢气浓度变化（2）隔离氢-水差压低开关，排查氢气泄露位置，发现氢-水差压低开关膜片破损。图6为更换隔离氢-水差压低开关后的定冷水箱内氢气浓度与机组负荷关系图。可见定冷水箱内氢气浓度有明显的下降趋势，停止了氮气吹扫。（3）图7为更换氢-水差压低开关，关闭漏氢检测管取样管排气后的定冷水箱内氢气浓度变化曲线。随着运行与维护Operation And Maintenance电力系统装备Electric Power System Equipment118丨电力系统装备 2023.62 0 2 3 年第6 期2023 No.6漏氢检测管取样门的关闭，定冷水箱内氢气浓度受机组负荷影响较小，开始呈现波动式上涨。可见除氢-水差压低开关外，可能还有其他泄漏点存在。图7 关闭漏氢检测管取样管排气后的定冷水箱内氢气浓度变化5 运行监督（1）运行时严密监视定冷水箱含氢量、发电机氢气压力（0.400.42 MPa）、定冷水压力（0.250.35 MPa）、电导率（0.51.5 s/cm）、氢气湿度（255）、纯度（96%）等相关参数。（2）定期做好定冷水水质的运行监督工作，每周测量定冷水净化装置进、出口的铜含量。（3）按时巡检，加强现场发电机检漏计的检查，每次巡检测量6.9 m 定冷水箱周围处的氢气含量。（4）暂停定冷水泵定期切换工作。（5）定冷水箱区域及附近的机械操作必须缓慢小心并使用铜板手。（6）加强氢压的监视，每次补氢，分析对比漏氢量的变化趋势。（7）在定冷水箱周围设置安全围栏，并挂“氢气泄漏严禁动火”警示牌，打开汽机房6.9 m 百叶窗，增加空气流通。（8）在定冷水箱附近不得穿带钉子的鞋和打手机、对讲机，不能带火种入上述区域：如需要在该区域动火作业，严格执行动火工作票规定，请示有关领导同意并检验氢气浓度合格方可开始作业。（9）加强定冷水箱含氢量的监视，含氢量有突变时通知设备部进行氮气吹扫，上升至10%时汇报相关专业及领导。6 参数变化趋势分析6.1 漏氢量参考#2发电机补氢记录本，计算#2发电机两次补氢间隔、平均氢气泄漏量，如表1所示。可知#2机组平均氢气泄漏量有所降低（20日11时隔离氢-水差压低开关进行处理），但机组的平均氢气泄漏量仍然较高。表1 氢气泄漏量统计#2 机两次补氢间隔#2 机第一次补氢量（m3）平均氢气泄漏量（m3/d）16 日 13 时18 日 00 时25 17.1 18 日 00 时19 日 11 时25 17.1 19 日 11 时21 日 01 时22 13.9 21 日 01 时22 日 10 时22 16.0 22 日 10 时24 日 09 时32 16.3 6.2 氢气浓度波动停止氮气吹扫，漏氢检测管取样门的关闭，导致氢气排出不畅。图8为定子线圈出水温度与定冷水箱内氢气浓度的关系。定子线圈出水温度可反映定冷水箱内的环境温度，随着定子线圈出水温度的升高，氢气在水中的溶解度减小，氢气从水中析出。同时，定冷水箱内部气体受热膨胀，气体的流动速度加快。因此，在定子线圈出水温度的升高期间，定冷水箱内部氢气浓度检测值快速升高。定子线圈出水温度下降期间，氢气溶解度变大且气体流动迟缓，定冷水箱内部氢气浓度检测值快速下降。图8 定子线圈出水温度与定冷水箱内氢气浓度关系6.3 定冷水水质停止氮气吹扫后，定冷水通过排大气管路与空气直接接触，空气中的二氧化碳等气体溶解于定冷水中，定冷水电导率每天增长约0.04 us/cm，pH 值未有明显变化。10:42:002023-03-24开始时间:2023-03-2410:42:00结束时间:2023-03-2414:44:00游标时间:2023-03-2012:42:13输出时间:2023-06-1722:15:2611:30:142023-03-2412:18:292023-03-2413:07:072023-03-2413:55:222023-03-2414:44:002023-03-24内冷水箱氢气浓度变化曲线发电机定子线圈出水温度变化曲线350042点名20MKG60XL10520MKF33CT001描述内冷水箱发电机定子线圈出水温度当前值0.007547.460单位%上量程3.050.0下量程0.042.0游标值N/AN/A图6 定子线圈出水温度与定冷水箱内氢气浓度关系运行与维护Operation And Maintenance电力系统装备Electric Power System Equipment2023.6 电力系统装备丨1192 0 2 3 年第6 期2023 No.61 风电机组的日常运维和检修工作内容1.1 风机日常检修风机日常检修是风电机组日常运维和检修工作的重要部分，其目的是保障风机正常运行，避免因风机故障导致发电量下降或停机等损失。风机日常检修的主要内容包括以下几个方面：清洁风机叶片和塔筒。在风机转动时，会引起大量的风尘和灰尘沉积在风机叶片和塔筒上，影响风机的发电效率。因此，定期对风机叶片和塔筒进行清洗和清理，可以有效提高风机的发电效率和稳定性。检查风机的电气系统。风机电气系统是风机正常运行的关键，需要定期检查风机的电缆、连接器、绝缘和接地等情况，确保风机电气系统的稳定性和安全性。检查风机的润滑系统。润滑系统是风机正常运行的重要保障，需要定期检查润滑系统的油位、油质和油路，确保润滑系统的正常运行。检查风机的传动系统。传动系统是风机正常运行的关键部分，需要定期检查传动系统的轴承、减速器、机组的支撑结构等情况，保证传动系统的正常运行。检查风机的控制系统。控制系统是风机正常运行的核心，需要定期检查控制系统的运行情况，以确保风机的安全、稳定和高效运行。记录检修情况。在风机日常检修中，需要对检查结果进行记录和汇总，以便于对风机的运行情况进行分析和评估，并及时制定改进措施，提高风机的运行效率和经济效益。1.2 日常维护日常维护目的是保障风电机组的正常运行和延长其使用寿命。日常维护的主要内容包括以下几个方面：定期更换机组油液。风电机组在运行过程中需要使用润滑油、液压油和冷却液等机组油液，这些油液需要定期更换，以保证机组的正常运行。在更换油液时，需要注意选用合适的油液，并按照规定的更换周期和方式进行更换。定期检查机组控制系统。机组控制系统是风电机组的核心部分，需要定期检查控制系统的运行情况，以确保机组的安全、稳定和高效运行。定期检查机组液压系统。液压系统是风电机组的重要部分，需要定期检查液压系统的油路、油泵、油缸和阀门等情况，以确保液压系统的正常运行。定期检查机组机械部件。机摘 要日常运维及检修对于风电机组的正常运行和寿命延长具有至关重要的作用。本中介绍了风电机组的日常运维和检修工作内容，分析了风电机组的检修技术应用及检修和故障处理优化策略。关键词风电机组；日常运维；检修技术；故障诊断；维护中图分类号TM315 文献标志码A 文章编号1001523X（2023）06011903Analysis of Daily Operation,Maintenance and Maintenance Techniques for Wind TurbinesDIAO YuAbstractWind turbines are an important representative of renewable energy,and daily operation and maintenance play a crucial role in the normal operation and extended lifespan of wind turbines.This article introduces the daily operation and maintenance work of wind turbines,mainly including daily maintenance,routine maintenance,and regular maintenance.Then,it analyzes the application of maintenance technology for wind turbines,including state detection technology and fault diagnosis technology.In addition,this article also analyzes the maintenance and fault handling optimization strategies of wind turbines.Keywordswind turbine;daily operation and maintenance;maintenance technology;fault diagnosis;maintain风电机组的日常运维及检修技术分析刁宇（江苏广恒新能源有限公司，江苏南京210000）7 结束语运行中的机组出现定冷水箱内氢气浓度异常，可通过采取对定冷水箱连续充氮、隔离发电机氢-水压差低开关等措施，使定冷水箱内氢气浓度的上升趋势得到有效遏制。参考文献1 秦军旗.托电水氢氢冷发电机定冷水箱含氢分析 J.内蒙古科技与经济，2020（10）：111-112，114.