嘉興發(fā)電廠1號(hào)機(jī)組在1996年大修后一直出現(xiàn)氫氣純度偏低的現(xiàn)象，以下粗淺地分析一下影響發(fā)電機(jī)氫氣純度的一些因素以及處理方法。

1  影響發(fā)電機(jī)氫氣純度的因素

1．1影響氫氣純度的直接原因
    嘉興發(fā)電廠空、氫側(cè)密封油的設(shè)置（典型的二流環(huán)式密封）是防止氫氣外泄的作用，空、氫側(cè)密封油油路的分開是為了防止氫氣受到含空氣和濕氣較多的空側(cè)密封油的污染。其主要是靠氫側(cè)密封油壓通過粗調(diào)氫側(cè)密封油泵出口再循環(huán)閥使空、氫側(cè)密封油壓基本一致，同時(shí)通過調(diào)節(jié)氫側(cè)密封油平衡閥下部頂針頂起高度，從而使密
封瓦處的空、氫側(cè)密封油壓力達(dá)到平衡，以使密封瓦中間環(huán)處的空、氫側(cè)密封油串流量達(dá)到一個(gè)較小的水平（通常是在±10 cm水柱以內(nèi)，其中＋表示氫側(cè)密封油壓高、－表示空側(cè)密封油壓高）。來保持發(fā)電機(jī)內(nèi)H₂的干度和純度。按下之（a）后當(dāng)密封瓦處的空、氫側(cè)微差壓調(diào)整好后，由于平衡閥平衡點(diǎn)已經(jīng)設(shè)定好，當(dāng)空側(cè)密封油壓改變時(shí)平衡閥自動(dòng)跟蹤調(diào)節(jié)氫側(cè)密封油壓使空、氫側(cè)微差壓保持不變。當(dāng)氫側(cè)密封油平衡閥調(diào)節(jié)不靈敏時(shí)，會(huì)造成氫側(cè)密封油壓過高或過低，使中間環(huán)處的空、氫側(cè)密封油平衡被破壞，使空、氫側(cè)密封油之間的串流增大。當(dāng)氫側(cè)油壓過高時(shí)，氫側(cè)密封油通過中間環(huán)流至空側(cè)密封油當(dāng)中，氫側(cè)密封油箱油位下降，為維持氫側(cè)密封油箱油位，空側(cè)密封油自動(dòng)補(bǔ)油至氫側(cè)油箱，這樣，富含空氣和濕氣的油使氫側(cè)油受到污染，特別是在消泡箱內(nèi)擴(kuò)容時(shí)會(huì)將其中的空氣和濕氣基本上全部釋放，使氫氣純度下降。當(dāng)氫側(cè)密封油壓過低時(shí)，空側(cè)密封油直接進(jìn)入氫側(cè)油，回至消泡箱，擴(kuò)容并釋放空氣和濕氣，使氫氣品質(zhì)惡化。
    綜上分析可知：影響發(fā)電機(jī)內(nèi)氫氣純度的直接原因是空、氫側(cè)密封油的串流，而影響串流的因素有以下幾方面原因。

1．2平衡閥調(diào)節(jié)失靈對(duì)H₂純度的影響
    造成氫側(cè)密封油平衡閥調(diào)節(jié)不靈敏的主要原因是調(diào)節(jié)閥的卡澀以及平衡閥信號(hào)室內(nèi)有雜物。由于密封瓦處空、氫側(cè)密封油壓壓差僅幾個(gè)mmH₂O，油路或信號(hào)管稍有堵塞或雜質(zhì)均會(huì)使平衡閥調(diào)節(jié)不靈敏現(xiàn)象的發(fā)生。
1．3密封瓦間隙對(duì)氫氣純度的影響
    發(fā)電機(jī)軸與密封瓦之間間隙對(duì)串流量的影響如下式所示：
    Q＝πdΔp／c³／（12μl）（1） 

    其中Q—密封油間的串流量　　

      Δp—空、氫側(cè)密封油微差壓 

    d—轉(zhuǎn)子軸徑     

    c—中間環(huán)和軸間的間隙 
　　μ—透平油的動(dòng)力粘度 
　　l—中間環(huán)長(zhǎng)度 
　　由上式可見，密封油間的串油量與密封瓦中間環(huán)與軸的間隙成三次方關(guān)系，間隙越小，氫氣越容易密封，空、氫側(cè)密封油間的串流量也會(huì)越小。但密封瓦與發(fā)電機(jī)軸之間的間隙是一個(gè)比較難協(xié)調(diào)的矛盾，由于密封瓦是浮動(dòng)在軸上的，該間隙太小，極容易引起發(fā)電機(jī)兩側(cè)軸承振動(dòng)的增大。該間隙太大，不但引起串流量的增加，同時(shí)由于空側(cè)密封油流量大，流阻小，空側(cè)油直接通過中間間隙流至氫側(cè)油處，會(huì)造成氫側(cè)油的虛假油壓，此時(shí)雖然空、氫側(cè)密封油微差壓計(jì)上顯示空、氫側(cè)密封油已達(dá)到較好的平衡，但實(shí)際上密封瓦中間環(huán)的串流量還是很大。

1．4密封油溫度對(duì)氫氣純度的影響
    密封油溫度對(duì)氫氣純度的影響主要表現(xiàn)在密封油溫度的改變使密封瓦與軸之間的間隙改變，從而使油的串流量改變。油溫改變對(duì)間隙的影響關(guān)系式如下：
Δc1＝αsealdΔt（2）
Δc2＝αrotor dΔt 
Δc＝Δc1－Δc2
其中Δc—間隙改變量
αseal—密封瓦線形膨脹系數(shù) 
αrotor—軸線形膨脹系數(shù) 
d—軸徑 
Δt—溫度改變量 
　　同時(shí)油溫的改變使得油的動(dòng)力粘度改變，油的流動(dòng)特性改變使油的串流量改變。

1．5氫側(cè)供油管路節(jié)流對(duì)氫氣純度的影響
    氫側(cè)密封油供油管路的意外節(jié)流造成氫側(cè)油供油不足，密封瓦氫側(cè)油腔內(nèi)油壓無法正常建立，使得中間密封環(huán)空、氫側(cè)密封油壓無法達(dá)到平衡，從而使空側(cè)密封油向氫側(cè)密封油中串流。但不同的節(jié)流點(diǎn)表現(xiàn)出來的現(xiàn)象是不同的，由于空、氫側(cè)密封油微差壓管路取樣點(diǎn)是取在發(fā)電機(jī)端蓋處的，在取樣點(diǎn)前出現(xiàn)節(jié)流時(shí)，表現(xiàn)在調(diào)節(jié)氫側(cè)油母管壓力時(shí)空、氫側(cè)密封油微差壓計(jì)上反映遲鈍。當(dāng)取樣點(diǎn)后有節(jié)流時(shí)，調(diào)節(jié)氫側(cè)密封油壓，則微差壓計(jì)上的動(dòng)作幅度會(huì)很大。

1．6平衡閥信號(hào)管管路有節(jié)流時(shí)對(duì)氫氣純度的影響
    平衡閥時(shí)刻處于跟蹤空側(cè)密封油壓調(diào)節(jié)氫側(cè)密封油壓，使得空、氫側(cè)密封油壓基本一致，因此平衡閥信號(hào)管內(nèi)一直有微量油流動(dòng)。當(dāng)管路中有節(jié)流時(shí)，會(huì)造成油壓信號(hào)傳遞失真，平衡閥調(diào)節(jié)滯后，影響調(diào)節(jié)品質(zhì)，使空、氫側(cè)間的串流增加，氫氣純度下降。

．7排煙風(fēng)機(jī)的運(yùn)行以及氫冷器泄漏對(duì)氫氣純度的影響
    排煙風(fēng)機(jī)出力不足或不運(yùn)行會(huì)造成更多的空氣和濕氣溶入空側(cè)密封油中，這樣極少量的串油量就會(huì)使氫氣純度出現(xiàn)較大的下降。排煙風(fēng)機(jī)出口管疏油不暢是使排煙風(fēng)機(jī)出現(xiàn)出力不足的重要原因。
    氫冷器的泄漏或滲漏主要造成氫氣濕度的惡化，但由于物理交換的不可避免性，水中的空氣會(huì)析出，氫氣純度勢(shì)必下降。

2  1號(hào)機(jī)組氫氣純度低缺陷的分析與處理

2．1問題的出現(xiàn)

    1號(hào)機(jī)組在1996年大修后一直出現(xiàn)氫氣純度較低的現(xiàn)象，但故障現(xiàn)象并不明顯，通過氫氣正常泄漏和補(bǔ)充發(fā)電機(jī)氫氣純度基本上能維持在上海電機(jī)廠要求的95％以上。在1997年10月份1號(hào)機(jī)組小修后，氫氣純度的下降速度較多，為維持發(fā)電機(jī)氫氣純度在95％以上，每天都要進(jìn)行排補(bǔ)氫的工作，排補(bǔ)氫量達(dá)到平均每天40個(gè)標(biāo)準(zhǔn)m³以上。不但增加了汽機(jī)房運(yùn)行的不安全性，還增加了汽機(jī)巡檢人員的工作量，同時(shí)，也造成了大量的氫氣被排放掉，既造成能源的浪費(fèi)，也使制氫站的工作量大大增加。

2．2問題的分析及初步處理
    就現(xiàn)場(chǎng)的現(xiàn)象來看，1號(hào)機(jī)組氫側(cè)油箱排油管溫度很高，基本與油箱溫度持平，而補(bǔ)油管溫度基本為環(huán)境溫度，由此可以判斷密封瓦處存在較大的串流，使得氫側(cè)密封油箱油位高，自動(dòng)排油閥打開連續(xù)排油。勵(lì)端空、氫側(cè)密封油微差壓為1．47～1．96 kPa（15－20 cmH₂O）（空側(cè)高），汽端為2．646～3．136 kPa（27－32 cmH₂O）（空側(cè)高），這也反映了空、氫側(cè)密封油壓的不平衡。氫側(cè)密封油溫53℃、空側(cè)密封油溫52℃、空側(cè)密封油母管壓力0．5 MPa、氫側(cè)密封油母管壓力0．51MPa、油氫差壓84 kPa、氫干燥裝置出口氫氣露點(diǎn)－68℃左右，排煙風(fēng)機(jī)運(yùn)行正常，基本能排除氫冷器泄漏和排煙風(fēng)機(jī)對(duì)其的影響。同時(shí)對(duì)汽、勵(lì)端氫側(cè)密封油平衡閥信號(hào)管進(jìn)行了在線清洗，無節(jié)流及堵塞現(xiàn)象。而且主要由于汽端空、氫側(cè)密封油壓力無法平衡，對(duì)汽端氫側(cè)密封油平衡閥及信號(hào)室進(jìn)行了清洗，未能收到效果，更換汽端氫側(cè)密封油平衡閥也未能收到成效。這樣也就排除了平衡閥調(diào)節(jié)不靈敏造成氫氣純度低的可能性。 
　　從日常調(diào)整的現(xiàn)象來看，當(dāng)抬高氫側(cè)密封油母管壓力時(shí)，勵(lì)端平衡閥微差壓計(jì)反映明顯，升幅較大，而汽端則反映遲鈍。這一點(diǎn)說明有可能汽端氫側(cè)密封油供油管存在意外節(jié)流。另外，發(fā)電機(jī)兩側(cè)密封瓦進(jìn)油處空側(cè)密封油壓分別為汽端0．33 MPa、勵(lì)端0．37 MPa，相差較大，這一點(diǎn)說明汽端密封瓦間隙磨損較大，泄油量較大，油壓偏低。在某種程度上也會(huì)反映在汽端密封油微差壓計(jì)反映遲鈍上，因?yàn)樾褂土看罅?，母管壓力雖然改變了，但通過平衡閥節(jié)流調(diào)節(jié)后的改變量并不大，泄流快了，取樣點(diǎn)處壓力自然就不大變化了。
    由于這兩種情況均可能出現(xiàn)，但又無法在線處理，因此決定采用下述臨時(shí)措施以減緩氫氣純度的下降速度。具體措施如下：將油氫差壓調(diào)整至70 kPa左右運(yùn)行，抬高氫側(cè)密封油母管壓力至0．55 MPa，適當(dāng)降低密封油供油溫度至空側(cè)50℃、氫側(cè)51℃ 。此時(shí)汽端空、氫側(cè)密封油微差壓在1．764～2．254 kPa（18～23 cmH₂O）（空側(cè)高）、勵(lì)端空、氫側(cè)密封油微差壓在0．196 kPa（±2cmH₂O）左右。這樣氫氣純度的下降有了一定的好轉(zhuǎn)，每天平均的排補(bǔ)氫量在20個(gè)標(biāo)準(zhǔn)m³左右。　　在隨后的1號(hào)機(jī)中修過程中對(duì)1號(hào)機(jī)發(fā)電機(jī)兩側(cè)密封瓦塊進(jìn)行了檢查，其中汽端密封瓦間隙超標(biāo)（比標(biāo)準(zhǔn)超出一倍），勵(lì)端密封瓦間隙合格。氫側(cè)密封油供油管無堵塞和節(jié)流現(xiàn)象。更換汽端密封瓦瓦塊后，運(yùn)行情況正常，汽、勵(lì)端空、氫側(cè)密封油微差壓均在±0．196 kPa（±2 cmH₂O）左右，氫氣純度合格并維持在98％左右。

3 改進(jìn)建議
    此次氫氣的下跌雖然是由于密封瓦間隙的磨損引起的，但這與系統(tǒng)布置上的不合理性有著一定的關(guān)系，由于空側(cè)密封油采用的是供油總管調(diào)節(jié)油壓。當(dāng)兩個(gè)密封瓦塊與軸的間隙出現(xiàn)較大偏差時(shí)，兩側(cè)壓力不平衡或者無法平衡的現(xiàn)象就會(huì)出現(xiàn)，氫氣純度就會(huì)下降。
    因此，如果空側(cè)密封油汽、勵(lì)端均接入一路調(diào)節(jié)站，兩側(cè)油壓更容易達(dá)到平衡，也就不會(huì)產(chǎn)生上述現(xiàn)象了；密封瓦處的空、氫側(cè)密封油壓的平衡是反映在平衡閥微差壓計(jì)上的，但微差壓計(jì)的信號(hào)管取樣點(diǎn)在發(fā)電機(jī)端蓋處，并不能真正反映瓦塊中間環(huán)處空、氫側(cè)密封油壓是否平衡。而從取樣點(diǎn)到密封油腔室這段管路的流動(dòng)阻力對(duì)每個(gè)瓦塊，以及瓦塊的空、氫側(cè)油管路來說都是不可能一樣的，微差壓計(jì)的平衡并不代表密封瓦內(nèi)部達(dá)到了真正的平衡。
    要真正做到盡量減少空、氫側(cè)密封油的串流以維持發(fā)電機(jī)內(nèi)部的氫氣純度，還需在不同的微差壓下試運(yùn)行一段時(shí)間，比較得出一個(gè)較佳的數(shù)值，在該數(shù)值下運(yùn)行，以達(dá)到較理想的效果。另外，軸封系統(tǒng)的完善，主機(jī)透平油油質(zhì)的提高都對(duì)氫氣純度的維持有一定的好處。