(内蒙古金桥热电厂，内蒙古 呼和浩特 010070)
摘 要：文章根据有关标准分析了湿度超标对发电机的危 害，指出了超标的主要原因及防治措施，提出了监控的操作目标及管理要求，为标准的宣传 贯彻及相关操作提供了建议。
关键词：氢气湿度；参数；标准；氢冷发电机
中图分类号：TM31 文献标识码：A 文章编号：[HTK ]1007—6921(2008)17—0100—02
《氢冷发电机氢气湿度的技术要求》(DL/T 651-1998)标准具体规定了氢冷发电机氢气湿度 在运行氢压下的上下限值及充氢、备氢时补充新鲜氢气的允许湿度值。作好该标准的宣传贯 彻工作并进行有效的监控与管理，是一项艰巨、细致而又繁琐的任务。下面就氢气湿度标准 及氢气湿度超标对发电机的危害作一详述，并提出相应的防治对策，以做好氢气湿度的监控 与管理。
1 湿度的表示方法
湿度是指气体中的水汽含量，其表示方法较多，常用的有绝对湿度、相对湿度、露点温度等 ，相互之间可以换算。下面为有关概念的定义。绝对湿度湿气中水汽质量与湿气的总体积之 比：g/m3。相对湿度压力为P、温度为T的湿气中，水汽摩尔分数与同一温度T和压力P下 纯水表面的饱和水汽的摩尔分数之比：%。
露点温度压力为P、温度为T、混合比为r的湿气中，在此给定的压力下，湿气被水饱和时 的温度：℃。
2 氢气湿度标准
发电机内运行氢压下的允许湿度低限为露点温度Td=－25℃，根据发电机内的最低温度规 定了允许湿度高限，即当发电机温度最低为5℃时，湿度高限为露点温度Td=－5℃；当 发电机温度最低≥10℃时，湿度高限为Td=0℃。
供发电机充氢、补氢用的新鲜氢气在常压下的允许湿度为:新建电厂Td≤50℃,已建电厂 Td≤25℃。
3 氢气湿度超标对发电机的危害
3.1 氢气湿度过高对转子护环的影响
氢气湿度过高，使发电机转子护环产生应力腐蚀纹损并使裂纹快速发展。发生应力腐蚀有3 个必要条件：材质，有较大的应力，有腐蚀介质。护环的应力腐蚀开裂与氢气介质湿度有很 大关系，国内护环大多采用18Mn5Cr、18Mn4Cr奥氏体钢，机械性能优良，但在有腐蚀介质， 如氯化物、硝酸盐、硫酸盐、亚氯酸盐和氢氧根的情况下，抗应力腐蚀能力下降。在相对湿 度>50%时，裂纹扩展速率呈指数增加。
3.2 氢气湿度过高对绝缘性能的影响
发电机内氢气湿度过高，降低定子的绝缘电气强度，易使定子绝缘薄弱处发生相间短路。如 由于制造方面的原因，200MW发电机定子端部绝缘存在水接头和引线两处薄弱环节，均处于 高电位，如氢气中含水或水汽严重时，会使绝缘薄弱处对其他线棒击穿放电。氢气相对湿度 超出一定限值(80%)，定子绝缘缺陷就会加速发展。氢气湿度高，如相对湿度超出75%，会 使转子绝缘强度下降，甚至导致无法开机。
3.3 氢气湿度过低对发电机某些部件的影响
氢气湿度过低，可导致对发电机某些部件产生不利影响，如可导致定子端部垫块收缩和支撑 环裂纹。相对湿度<0.5%，可认为是干气。
4 氢气湿度超标的原因及防治对策
4.1 新鲜氢气湿度高
从国内制氢设备运行状况来看，若DQ-4(1.0MPa)型制氢设备仅用水冷除湿，氢气湿度最 低只能达到露点-10℃，绝对湿度仅为2.04g/m3，大多电厂绝对湿度在8～15g/m3，相 当于露点7～18℃，远不能满足新鲜氢气标准要求；若水冷却器后加装冷凝式干燥器，运行 正常时，氢气湿度露点最低可达到-18℃，绝对湿度为1.04g/m3 ，大多在1～2g/m3，亦 不能满足标准要求；若安装分子筛干燥器，可使氢气湿度露点达到-50℃以下，可满足标准 要求。当制氢设备为中压制氢设备(3.2MPa)时，采用水冷除湿，可使露点降至-20～-25℃。对于老厂指标，可接近于标准值。如为新厂，则不能满足。由此可见，制氢设备加装分子 筛干燥器，可以大大降低新鲜氢气湿度值。
4.2 水系统泄漏
氢冷发电机水系统泄漏，主要包括氢冷却器及内冷水系统的泄漏，虽然氢压大于水压，但水 汽仍有可能扩散到氢气系统中，应引起高度重视，加强检查，及时发现隐患，提高检修质量 ，使缺陷消除在萌芽状态。
4.3 带水密封油漏入发电机
造成发电机氢气湿度大的主要原因为密封油带水，密封瓦串油，油中水分扩散到机内。防治 措施：保证氢侧、空侧油压相等或压差降到最低程度，空侧与氢侧油流相互独立，使空侧油流 与氢侧油流不发生交换。否则，当氢侧油压大于空侧油压时，会造成氢侧密封油箱液位下 降，从主油箱补入含饱和空气和水分的润滑油，导致密封油中空气和水分增大，影响氢气纯 度和湿度。当空侧油压大于氢侧油压时，空侧密封油进入氢侧，从而导致机内氢气纯度和湿 度下降。为此，应采用密封油净化装置，调整好两侧油压，尽量使其平衡。同时应注意减小 轴封漏气，有效控制水对油质的污染。
5 氢气湿度的监控与管理
5.1 湿度单位的选用，利于监控目标的实现
氢气相对湿度≤30%，转子应力腐蚀速率几乎不变；当氢气相对湿度在30%～50%，转子应力 腐蚀速率略有增长；当氢气相对湿度≥50%，转子应力腐蚀速率以指数级急骤增加；在相对 湿度≥80%时，定子绝缘缺陷加速发展；在相对湿度≥75%时，转子绝缘缺陷加速发展。由此 可见，只要保证氢气相对湿度≤50%，就能有效抑制护环急剧加速的应力腐蚀，更能确保定 子和转子的绝缘强度水平不致降低。在湿度的众多表示方法中，露点作为湿度的单位较为直 观，原则上与国际接轨，但同时列出相对湿度值更有现实意义。用机内相对湿度作为监控指 标，可以直接有效地反应设备的健康水平，使监控目标明确。如果只用露点表示，那么在发 电机正常运行状态下，即使露点温度有一定幅度超标，也可不必惊慌失措，其对发电机的危 害很小。如某厂200MW机组正常运行氢压为0.28～0.30MPa，入口风温35～43℃，但最低不 得低于30℃，最高不得高于55℃。测得机内露点为10℃，严重超标，但机内相对湿度为最大 ，只有22%，对机组相当安全。按机内最低温度30℃计算，机内露点为10℃时，相对湿度最 大也只有29%，也相当安全。在异常情况下，机内最低温度为20℃时，机内露点为10℃， 相对湿度最大为53%，也仅比监控指标——相对湿度50%略大，也基本安全。在发电机 充氢备用和启动时，由于冷氢温度较低，入口风温有可能达到10℃，露点标准限值和相对湿 度限值50%基本对应，不会出现大相径庭的现象，用露点温度作为监控目标尚可。
5.2 正常运行中的氢气湿度监控
发电机正常运行中，控制好运行风温和内冷却水温，运行风温应保持在35～45 ℃；补氢时 不要大量补入低温氢气，通过控制水冷却器水量，将温度控制在40～50 ℃；由于氢冷却器 冷却水和机内氢气存有较大温差，氢气湿度大时，首先在此处结露，根据湿度情况，定期或 不定期排污，将水分放掉，达到降湿目的。配有氢干燥器，要保证设备正常运转，做好维护 工作。经常监视内冷水箱上的漏氢情况，如发现漏氢，应尽早消除。只要控制好氢温，将相 对湿度控制在≤50%，甚至≤30%并不困难。
5.3 充氢备用或机组启动时的氢湿监控
机组充氢备用时，为了保护绝缘，一般要求温度不低于5℃，氢压>0.1MPa，在此期间 ，极易结露，要严格执行氢气湿度标准，甚至更严。如冷氢温度为5℃时，要想使相对湿度 保持在50%以下，则露点温度必须在-4℃以下。不论停用多长时间，应保持氢干燥器的正常 运行，充分发挥其除湿作用。机组启动时，可将氢冷却器冷却水不投入，并网后投入。停机 时，保持内冷水正常运行，内冷水的冷却水可不投入运行，使内冷水保持较高温度，可有效 防止定子绝缘受潮，防止转子护环产生应力腐蚀。
5.4 制氢站的氢气湿度监控
制氢设备运行时，要加强分子筛干燥器的排污工作，加强再生效果的监视。尽量保持较高的 储罐压力，同时切实有效地进行排污工作，保证送氢湿度符合标准，即露点＜-25℃，并 越低越好。
5.5 电厂氢气湿度的综合管理
在电厂氢气湿度管理中，发电机设备管理、设备操作、氢气湿度监测分属三个不同专业，而 日常生产管理中三个专业均属边缘管理，各专业均未将氢湿管理作为重点工作，因此各级领 导要给予重视，认识湿度增大对发电机的危害，了解制定标准的背景，机组运行、大修及备 用要有技术保证措施，加强对测试数据的分析，配备在线湿度仪，及时处理问题。
［参考文献］
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