氢气露点仪的选型和改造

　　在气体介质中, 氢气比空气和其他气体有更好的冷却性能, 因此氢气在大容量机组发电机中普遍使用。但是, 氢气湿度过大, 不仅会降低氢气的纯度,导致气体平均密度增加, 增加通风损耗, 而且会降低定子绕组的绝缘强度, 因为水分在运行中会蒸发为水蒸汽, 使微细击穿点之间氢气介质导电率升高; 另一方面由于水汽吸附在绝缘层上, 侵入绝缘内部的水将造成内部导体与外部绝缘表面电位相等, 成为等电位体, 导致定子绕组的绝缘强度降低。在原国家电力公司制定的《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》中明确提出要“严格控制氢冷发电机氢气的湿度在规程允许的范围内, 并做好氢气湿度的控制措施”。因此, 氢冷发电机内的氢气湿度超标问题也越来越引起人们的重视根据电力行业标准DL/T651—1998 《氢冷发电机氢气湿度的技术要求》: 发电机内氢气在运行湿度的低限为露点温度-25 ℃, 允许氢气湿度的高限与发电机内温度有关, 发电机温度为 5 ℃时氢气湿度高限值为- 5 ℃, 发电机温度为≥10 ℃时氢气湿度高限值为 0 ℃。

　　1 氢气露点仪改造前的状况

　　华能南京电厂在 1、2 号机组发电机氢气出口管道上加装了氢气露点仪,  型号为 4112-12-D3-C-100-209, 量程为 - 60～+42.3 ℃。该测量传感器原理是氧化铝电容式传感器和发送器集成在一体, 安装在汽轮机 3.6 m 层, 就地变送器上有温度和露点的显示窗口。4～20 mA 信号输出至分散控制系统(DCS) 显示, 工作电源为直流 24V。传感器的校验方法: 将露点切换到相对湿度, 用过饱和的氯化钠溶液标定 75.3%, 用干燥剂标定 0%。安装结束后指示值稳定准确, 运行情况良好。但气温超过 30 ℃后, 仪表就不能正常工作, 露点指示值在负十多度和正十多度之间跳动, 温度指示值正常。当环境温度降低至 30 ℃以下时, 仪器恢复正常,指示值稳定。这种故障现象每年都在夏天气温高的时候重复出现。经多次检查未发现问题症结所在, 联系honeywell 公司, 认为是该厂的发电机氢气系统在夏天存在泄漏点, 但在检查中未发现有此现象。

　　2 氢气露点仪测量原理的比较

　　目前常见的测量氢气露点有 3 种原理: 冷镜式传感器、金属氧化物———氧化铝传感器、高分子薄膜电容传感器。

　　第一种方法测量精度高, 工作稳定且直接读露点温度, 使用寿命长, 但价格太高, 维护使用要求严格, 镜面也怕油污染, 表计笨重, 且响应时间比较长,一般作为计量部门用作标准时用, 很少应用于在线测量。

　　第二种方法由于氧化铝电容式湿敏元件抗腐蚀能力较欠缺, 对环境要求较高, 不能适合或暴露在高湿度环境中; 存在光电失效、静电失效现象, 氧化铝感湿材料无法克服其表面结构“天然老化”, 阻抗不稳定, 存在长期运行稳定性差( 每 6 个月到 12 个月需要校准一次) 的弱点; 使用成本较高( 因需要频繁校准而带来的结果) , 工作人员的维护工作量大, 测量响应速度慢, 响应时间长; 若露点仪安装在氢气去湿机前, 在氢气湿度大的情况下, 可能出现由于湿度较大导致测量数据的不准, 甚至是无规律的跳动。