氫冷發(fā)電機(jī)氫氣濕度測定偏差大原因分析

王遠(yuǎn)

摘 要：發(fā)電機(jī)氫氣濕度是保證氫冷發(fā)電機(jī)安全運(yùn)行的重要指標(biāo)。本文對實(shí)際工作中發(fā)電機(jī)機(jī)內(nèi)氫氣濕度人工檢測和在線儀表檢測偏差大的原因進(jìn)行分析，并提出了相應(yīng)的處理方法。

關(guān)鍵詞：氫氣；濕度；偏差；分析

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.04.133

1 氫氣濕度超出標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定范圍的危害

氫冷發(fā)電機(jī)機(jī)內(nèi)氫氣濕度過高，不僅危害發(fā)電機(jī)定子、轉(zhuǎn)子繞組的絕緣強(qiáng)度，而且會使轉(zhuǎn)子護(hù)環(huán)產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕裂紋；而氫氣濕度過低，又可導(dǎo)致對某些部件產(chǎn)生有害的影響，如定子端部墊塊的收縮和支撐環(huán)的裂紋。因此標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定當(dāng)發(fā)電機(jī)內(nèi)的最低溫度大于等于10℃時，發(fā)電機(jī)內(nèi)的氫氣濕度應(yīng)控制在露點(diǎn)溫度-25～0℃之間。

2 發(fā)電機(jī)機(jī)內(nèi)氫氣濕度測定偏差大的原因分析

為有效控制發(fā)電機(jī)內(nèi)的氫氣濕度，新建發(fā)電廠一般安裝在線氫氣濕度儀，為保險起見，人工也同時用便攜式儀表定期檢測。但實(shí)際工作中發(fā)現(xiàn)，人工檢測數(shù)值和在線儀表檢測數(shù)值存在較大差別，人工檢測數(shù)值普遍偏低，好像存在系統(tǒng)誤差，部分?jǐn)?shù)值如下表所示：

從上表可以看出，人工檢測數(shù)值的最小值有的已經(jīng)超出標(biāo)準(zhǔn)-25℃的低限，在線儀表顯示的數(shù)值還在合格范圍內(nèi)，氫氣濕度已經(jīng)超標(biāo)了嗎？哪個數(shù)值更準(zhǔn)確一些？讓相關(guān)人員相當(dāng)困惑。因?yàn)榛瘜W(xué)在線儀表普遍存在維護(hù)、管理、校驗(yàn)不完善等問題，讓大家對在線表存在偏見，所以一般認(rèn)為人工檢測更準(zhǔn)確一些，應(yīng)以人工檢測的數(shù)值為準(zhǔn)，事實(shí)是不是這樣呢？針對這個問題，廠里對相關(guān)的儀器儀表、測定條件等進(jìn)行了調(diào)查分析。

（1）儀器儀表。調(diào)查發(fā)現(xiàn)人工檢測所用便攜式儀表和在線氫氣濕度儀均為河南日立信公司產(chǎn)品，采用的都是芬蘭VAISALA技術(shù)，芬蘭VAISALA公司產(chǎn)品具有線性好、高穩(wěn)定、在低濕段線性極佳的特點(diǎn)，精密度極高。所以廠里便攜式儀表和在線氫氣濕度儀測定的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性都值得信任。而且這兩種儀表都請有資質(zhì)的單位校驗(yàn)過，并在校驗(yàn)的有效期內(nèi)，儀表的準(zhǔn)確性都沒有問題，測定數(shù)值偏差大并不是儀表的問題。

（2）測定條件。調(diào)查發(fā)現(xiàn)人工檢測和在線儀表檢測取樣的地點(diǎn)不同。發(fā)電機(jī)安裝在廠房的13.7m平臺，人工測定在廠房的0m氫干燥器前取樣，在線儀表從發(fā)電機(jī)中取樣至6.9m測定。經(jīng)分析，人工檢測和在線儀表檢測雖然取樣地點(diǎn)不同，因?yàn)闅錃庀到y(tǒng)的密閉性很好，氫氣的品質(zhì)不會有太大的差異，這不是測定數(shù)值偏差大的原因。

調(diào)查發(fā)現(xiàn)人工和在線儀表檢測周期不同。人工測定是早上和下午各測定1次，在線儀表1天24h監(jiān)測。雖然檢測周期不同，但測得的最大值和最小值不應(yīng)該如表一所示差別很大，檢測周期也不是造成差異的原因。

調(diào)查發(fā)現(xiàn)人工測定和在線儀表測定時的壓力不同。人工測定時，待測氫氣通過檢測儀表后直接排到空氣中，壓力約等于大氣壓力，而在線儀表測定時待測氫氣需要先通過一個減壓過濾器進(jìn)入檢測儀表，減壓過濾器的壓力并不恒定，根據(jù)需要一般調(diào)整在0.3～0.4MPa。通過查閱資料，分析發(fā)現(xiàn)測定壓力與氫氣濕度的測定數(shù)值息息相關(guān)，可見測定壓力不同是造成人工檢測和在線儀表檢測氫氣濕度數(shù)值偏差大的主要原因。

3 處理方法

實(shí)際工作中容易忽略的是，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的機(jī)內(nèi)氫氣濕度范圍為發(fā)電機(jī)在運(yùn)行壓力下的氫氣允許濕度范圍，所以看發(fā)電機(jī)機(jī)內(nèi)氫氣濕度是否超標(biāo)，要將測得的數(shù)值換算至運(yùn)行氫壓下的數(shù)值，然后再和標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較。舉例說明如下：

一臺運(yùn)行中的QFSN-670-2型發(fā)電機(jī)的運(yùn)行氫氣表壓為0.4 MPa，在常壓下測得發(fā)電機(jī)的氫氣濕度為露點(diǎn)溫度-27℃，求此時該發(fā)電機(jī)在運(yùn)行氫壓下的氫氣濕度的露點(diǎn)溫度。

（1）已知：t1=-27℃，p1=0.1 MPa和p2=0.4+0.1=0.5 MPa；

（2）由在冰的飽和水蒸氣壓（0℃～-100℃）表中查得與-27℃對應(yīng)的飽和水蒸氣壓es1=51.7546Pa；

（3）根據(jù)公式es2= es1（p2 /p1），求得在運(yùn)行氫壓下的飽和水蒸氣壓es2=51.7546×（0.5÷0.1）=258.773 Pa；

（4）由es2在冰的飽和水蒸氣壓（0℃～-100℃）表中查得與258.773 Pa對應(yīng)的溫度值t1=-10.1℃，此溫度即為該發(fā)電機(jī)在運(yùn)行氫壓下的氫氣濕度露點(diǎn)溫度值。

以上結(jié)果說明常壓測得氫氣濕度露點(diǎn)溫度值為-27℃時，看似超標(biāo)，而在運(yùn)行氫壓下為-10.1℃，實(shí)際上按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定并沒有超標(biāo)。

因?yàn)閷τ诎l(fā)電機(jī)內(nèi)的氫氣濕度標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的范圍很大，同時在線儀表的測定壓力雖然和運(yùn)行氫壓不完全相同，但一般比較接近運(yùn)行氫壓，換算至運(yùn)行氫壓下的數(shù)值差別也有限，所以一般情況控制機(jī)內(nèi)氫氣濕度可以看在線儀表顯示數(shù)值，只有氫氣濕度在超標(biāo)邊緣時才需要精確計(jì)算。

4 結(jié)論

經(jīng)調(diào)查分析發(fā)現(xiàn)，人工檢測和在線儀表檢測氫氣濕度的數(shù)值偏差大的主要原因?yàn)闇y定時待測氫氣進(jìn)入人工檢測儀表和在線檢測儀表的壓力不同所致。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的氫氣濕度范圍為發(fā)電機(jī)運(yùn)行氫壓下的氫氣濕度范圍，因此實(shí)際工作中應(yīng)將人工測定數(shù)值換算至發(fā)電機(jī)運(yùn)行氫壓下的數(shù)值，然后和標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比對，來判斷發(fā)電機(jī)機(jī)內(nèi)氫氣濕度是否超標(biāo)，而不是直接比對。為方便起見，實(shí)際工作中控制機(jī)內(nèi)氫氣濕度可以主要參考在線儀表示值，必要時進(jìn)行人工檢測，換算后進(jìn)行比對。

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