《运行中氢冷发电机用密封油质量标准》（编制说明）

西安热工研究院有限公司技术报告

合同编号：TK-18-TYK24

报告编号：TPRI/TK-RA-XXX-2019

运行中氢冷发电机用密封油质量标准

编制说明

（征求意见稿）

西安热工研究院有限公司

2019年6月

西安热工研究院有限公司技术报告

目录

1任务来源.....................................................................................................................................4

2修订依据.....................................................................................................................................4

3修订过程.....................................................................................................................................7

4修订内容及说明........................................................................................................................7

4.1国内外现行标准关于氢冷发电机密封油质量的规定.................................7

4.2研究内容及拟修订质量.................................................................................8

4.3数据普查.........................................................................................................9

4.3.1数据普查汇总.......................................................................................9

4.3.2数据普查情况分析...............................................................................9

4.4氢气纯度-密封油含气量试验研究..............................................................10

4.4.1发电机内氢气和密封油的量的调研.................................................11

4.4.2氢气纯度-密封油含气量（代入矿物绝缘油Ki值）试验...............11

4.4.3密封油中溶解气体各组分气体分配系数（Ki值）测定.................14

4.4.4氢气纯度-密封油含气量（代入涡轮机油Ki值）试验...................15

4.4.5密封油含气量规定.............................................................................19

4.4.6密封油含气量计算与校正.................................................................21

4.5本次修订内容...............................................................................................22

4.5.1修订了标准的范围.............................................................................23

4.5.2修订了标准的规范性引用文件.........................................................23

4.5.3增加了术语和定义.............................................................................23

4.5.4修订了运行中氢冷发电机用密封油质量标准.................................23

4.5.5修订了运行中氢冷发电机用密封油相关指标的检测周期.............26

4.5.6调整了原标准“5常规检验周期和检验项目”部分条款的顺序......27

4.5.7增加了资料性附录.............................................................................27

4.5.8依据GB/T1.1-2009对原标准的格式进行了修订...........................27

参考文献........................................................................................................................................28

附表1氢冷发电机单流环密封油系统数据普查...........................................................29

西安热工研究院有限公司技术报告

附表2氢冷发电机双流环密封油系统数据普查...........................................................38

1任务来源

本标准的修订根据国家能源局下达的国能综通科技2018[100]号文<关于

2018年能源领域行业标准制（修）订计划及英文版翻译出版计划的通知>，对

DL/T705-1999《运行中氢冷发电机用密封油质量标准》进行修订（计划编号为

能源20180659），由西安热工研究院有限公司、国网天津市电力公司电力科学研

究院、内蒙古电力科学研究院、华北电力科学研究院有限责任公司、国网山东省

电力公司电力科学研究院、国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院联合完成。

2修订依据

（1）DL/T705-1999《运行中氢冷发电机用密封油质量标准》于1999年第

一次制定，对运行中氢冷发电机密封油质量的监控起到了积极的作用。然而迄今

为止，现行标准实施已有20年之久，其中关于引用标准、质量规定、检验周期

和检验项目等内容均需结合行业发展进行修订及改进。

（2）密封油的质量应使密封油在保证具有良好润滑和密封性能的同时，对

氢气的湿度（露点）和纯度不产生影响。现行标准对影响发电机氢气湿度（露点）

的密封油质量指标做了规定，但缺少限定影响氢气纯度的指标。

近年来随着大容量、高参数发电机的设计、制造、投运，因氢气纯度下降带

来的发电机冷却效率下降、机内绝缘材料老化、频繁置换排补氢等一系列问题频

发。当氢冷发电机内进入其他气体后（如油烟、空气和水汽等），氢气的冷却效

果会受到影响，对发电机组的安全运行带来一系列危害。首先，油烟和水汽在线

棒端部绝缘表面或绑扎结构表面构成击穿放电通道，潮湿的油烟使绝缘间隙中的

氢气介质性能变差，为定子线棒端部绝缘击穿事故提供了外部条件；其次，在发

电机内部风扇的作用下，油烟、空气和水汽源源不断地进入机内，导致机内氢气

纯度迅速下降，气体密度增大，增加了发电机的通风损耗，降低了发电机的运行

效率，同时也增加了排污、补氢次数和补氢量，直接威胁发电机组运行的安全性

及经济性。

针对氢冷发电机氢气纯度下降问题，我院前期已开展了以下工作：

西安热工研究院有限公司技术报告

①分析了导致氢冷发电机氢气纯度下降的影响因素及根本原因；

②研究了密封油与氢气中各气体组分及含量间的关系。

以下是部分氢冷发电机氢气及密封油中气体组分及含量检测情况。根据表中

数据可知，在发电机气样中，除氢气外，还含有其他气体如空气（氧气、氮气）、

少量的一氧化碳和二氧化碳以及极少量的油的分解气体（烃类气体，如甲烷、乙

烯、乙烷等）；在密封油油样中，油中的溶解气体主要是大量的空气（氧气、氮

气）、少量的一氧化碳、二氧化碳以及极少量的油的分解气体（烃类气体，如甲

烷、乙烯、乙烷等），并含有一定量的氢气。由对比可以看出，密封油中除氢气

外的气体组分与氢气纯度下降后、排补氢前发电机内氢气中的杂质气体组分相对

应，说明密封油中含有的空气等组分是发电机内氢气的污染源。

表1某500MW氢冷发电机氢气及密封油中气体组分及含量

单位：μL/L

气体组分发电机内气样（排补氢前取样）密封油油样

甲烷3.581.31

乙烷0.340.26

乙烯1.520.70

乙炔0.000.22

氢气/2861.98

氧气1751.3818726.53

氮气15762.5050857.21

一氧化碳363.7630.41

二氧化碳0.00722.14

含气量（氢气除外）——7.03%

注：单流环密封油系统，机内氢气纯度控制在98%以上时，日均补氢量约82Nm3/d，其

中日均提纯补氢量约61.5～65.6Nm3/d。

表2某500MW氢冷发电机氢气及密封油中气体组分及含量

单位：μL/L

气体组分发电机内气样（排补氢前取样）密封油油样

甲烷2.291.35

乙烷//

乙烯0.72.00

乙炔/0.49

氧气2253.1528702.3

氮气21989.2469680.38

一氧化碳4.492.45

5

西安热工研究院有限公司技术报告

二氧化碳111.52358.22

含气量（氢气除外）——9.87%

注：单流环密封油系统，机内氢气纯度控制在96%以上时，日均补氢量约60～80Nm3/d。

表3某600MW氢冷发电机氢气及密封油中气体组分及含量

单位：μL/L

发电机内气样（排补氢

气体组分氢侧密封油油样空侧密封油油样

前取样）

甲烷0.350.531.31

乙烷/1.16/

乙烯0.230.151.94

乙炔/0.090.35

氢气///

氧气2695.384491.4227324.1

氮气20289.2512650.8668205.8

一氧化碳192.762.432.45

二氧化碳85.97264.62364.55

含气量（氢气除

——1.7%9.59%

外）

注：双流环密封油系统，机内氢气纯度控制在96%以上时，日均提纯补氢量约60Nm3/d。

表4某330MW氢冷发电机氢气及密封油中气体组分及含量

单位：μL/L

发电机内气样（排补氢

气体组分氢侧密封油油样空侧密封油油样

前取样）

甲烷0.60.431.13

乙烷0.030.310.28

乙烯0.582.483.25

乙炔0.170.521.18

氢气/11889.0310108.74

氧气9488.911278.8319689.95

氮气37716.972639.2940144.18

一氧化碳142.472.5918.35

二氧化碳/1684.39178.01

含气量（氢气除

——0.18%7.01%

外）

注：双流环密封油系统，机内氢气纯度控制在96%以上时，日均提纯补氢量约40Nm3/d。

研究表明，发电机内氢气纯度的下降与其接触的密封油的质量尤其是密封油

中含有的除氢气外的其他气体有关。为保持发电机氢气纯度的稳定，需控制密封

油的“含气量”或油中“杂质气体含量”，这是本次标准修订中的一项重要工作，

6

西安热工研究院有限公司技术报告

迫切需要结合氢冷发电机对其冷却用氢气纯度的要求，研究密封油对发电机氢气

纯度的影响，并对相关指标加以限定，在运行中及时监督和维护，从而确保发电

机冷却用氢气具有良好的使用性能并保证氢冷发电机安全、经济运行。

（3）密封油本身也是涡轮机油，一般源于汽轮机主机润滑系统，其质量的

参照标准GB/T7596[2]先后已经过多次修订，新标准GB/T7596-2017《电厂运行

中矿物涡轮机油质量》对运行涡轮机油的质量也做出了相应修订，因此需结合新

标准，对运行中氢冷发电机用密封油的监督项目、质量标准及检测周期一并修订。

3修订过程

接受本标准修订任务后，通过查阅现有文献资料、联合标准各参编单位进行

全国性的数据普查、设计并开展相关试验、并结合电力生产实际，对DL/T

705-1999《运行中氢冷发电机用密封油质量标准》进行了修订，形成了本标准的

征求意见稿。具体修订过程如下：

（1）2019年1月～2019年3月

细化研究方案及标准修订工作内容，规定试验项目、检测方法、拟修订指标，

制定工作进度表，设计数据普查表格，联合标准各参编单位，在全国范围内进行

数据普查。

（2）2019年4月～2019年5月

数据普查情况汇总、分析，并开展系统性试验，研究氢冷发电机氢气纯度和

密封油的“含气量”或油中“杂质气体含量”间的关系。

（3）2019年6月

结合数据普查及试验情况并参考现行标准，完成标准修订的征求意见稿。

4修订内容及说明

4.1国内外现行标准关于氢冷发电机密封油质量的规定

目前对于国内外大容量发电机组，发电机定子绕组、铁芯、转子的冷却方式

主要有三种：全氢冷系统、水-氢-氢冷却系统和水-水-空冷却系统（双水内冷），

7

西安热工研究院有限公司技术报告

其中，水-氢-氢冷却系统即指发电机定子绕组用水进行冷却，而发电机的铁芯和

转子绕组用氢气进行冷却。该系统中，油密封装置及密封油被用于发电机内氢气

的密封。

由于发电机组冷却方式的不同，专门针对氢冷发电机密封油质量的研究及相

关标准的建立较少。经检索，关于密封油相关性能指标对氢冷发电机的影响及其

质量要求，国际上并未建立对应的标准和技术手段，而国内标准即为现行的DL/T

705-1999《运行中氢冷发电机用密封油质量标准》，本次标准修订工作正是在国

内现行标准基础上进行的技术完善。

4.2研究内容及拟修订质量

（1）研究影响氢冷发电机氢气纯度的因素以及运行密封油含气量或油中杂

质气体含量、密封油水分、密封油泡沫特性等指标对发电机氢气纯度或日耗氢量

的影响，具体为：

①数据普查，即在全国范围内对氢冷发电机（包括单流环和双流环密封油系

统）的日耗氢量及密封油质量进行数据普查调研，分析“氢气纯度控制水平-日

耗氢量-密封油含气量或油中杂质气体含量-密封油水分-密封油泡沫特性”间的

关系，得出氢气纯度稳定保持在良好水平（≥96%注1）、且发电机日耗氢量保持

在7～12Nm3/d注2时密封油各项指标的控制水平；

注1：DL/T1164-2012《汽轮发电机运行导则》[3]规定“氢气纯度按容积计应在96%以

上，最好运行在98%以上以提高效率。氢气中氧的体积分数不得超过0.5%”。故，此处将

机内氢气纯度良好水平规定为≥96%。

注2：DL5068-2014《发电厂化学设计规范》[4]规定“300MW机组每日耗氢量7～

10Nm3/d，600MW机组每日耗氢量10～12Nm3/d，1000MW机组每日耗氢量8～12Nm3/d”。

②系统性试验，即设计试验方案并根据试验结果，研究“氢气纯度-密封油

含气量或油中杂质气体含量”间的关系，找出氢气纯度≥96%时的密封油含气量

或油中杂质气体含量，将其作为本次标准修订拟增加的项目其质量要求的理论数

据基础。

（2）从稳定发电机内氢气纯度的角度出发，提出运行中密封油的质量控制

指标，主要包括以下几方面：

8

西安热工研究院有限公司技术报告

①密封油通常以主机润滑油作为油源，而发电机氢气中的其他气体主要源于

密封油中的空气及油的分解气体。本次标准修订将增加对密封油含气量或油中杂

质气体含量的质量要求，具体质量指标将结合数据普查情况及试验结果确定；

②保持密封油水分≤50mg/L的质量要求不变；

③结合GB/T7596-2017《电厂运行中矿物涡轮机油质量》，拟增加密封油“抗

乳化性”，将“机械杂质”修订为“颗粒污染等级”，一并修订“外观、运动黏

度、闪点、酸值、空气释放值、泡沫特性”等项目。

4.3数据普查

4.3.1数据普查汇总

1、本次数据普查涉及全国范围内29台单流环密封油系统、55台双流环密

封油系统的氢冷发电机，普查情况详见本报告附表1及附表2；

2、将DL/T703《绝缘油中含气量的气相色谱测定法》作为试验方法检测密

封油和发电机氢气中气体组分及含量，使用50℃时国产矿物绝缘油的气体分配

[5]

系数Ki值（GB/T17623中表5）。无法用色谱法检测密封油含气量的部分样品，

用DL/T423《绝缘油中含气量的测定方法真空差压法》[6]检测油中总含气量。

4.3.2数据普查情况分析

1、数据普查涵盖了200～1000MW氢冷发电机组，包括29个单流环密封油

系统及55个双流环密封油系统；

2、在氢冷发电机氢气纯度控制方面，普查的发电机氢气纯度最低控制水平

均在96%以上，一些发电机氢气纯度控制水平在98%以上；

3、根据发电机日耗氢量应保持在7～12Nm3/d的要求，对于单流环密封油

系统的氢冷发电机，有18台符合该要求，合格率为62.1%，有11台不符合该要

求，不合格率为37.9%；对于双流环密封油系统的氢冷发电机，有41台符合该

要求，合格率为74.5%，有14台不符合该要求，不合格率为25.5%。由此可以

看出，约1/4～1/3的氢冷发电机日耗氢量偏大，超出设计要求；

4、对于单流环密封油系统，密封油的油源直接来自于主机润滑系统，因主

机润滑油含有较多空气，故密封油中除氢气外的其他气体含量基本等于密封油的

总含气量，可直接通过密封油中总含气量的水平来体现密封油中各气体组分含量

9

西安热工研究院有限公司技术报告

水平。对于双流环密封油系统，空侧密封油的油源直接来自于主机润滑系统，因

主机润滑油含有较多空气，故空侧密封油中除氢气外的其他气体含量基本等于或

略少于空侧密封油的总含气量，可直接通过密封油中总含气量的水平来体现密封

油中各气体组分含量水平；氢侧密封油的油源来自于空侧密封油，因其在相对独

立的氢侧油路中循环，与外界大气及空侧密封油进行交换的气体的量较少，受到

的污染相对较少，故氢侧密封油中除氢气外的其他气体含量少于氢侧密封油的总

含气量，且两者均少于空侧密封油含气量；

5、无论是单流环密封油系统还是双流环密封油系统，密封油的“水分”均

在50mg/L范围内，合格率100%，少部分密封油的“泡沫特性”不符合现行标

准中的要求；

6、个别氢冷发电机密封油系统无取样点（或无法从取样点取样），故部分电

厂从主机润滑油箱取样检测；少数电厂未按照现行标准的要求定期监督运行密封

油的质量。

4.4氢气纯度-密封油含气量试验研究

根据数据普查情况可以看出，约有1/4～1/3的氢冷发电机其日耗氢量不符合

DL5068-2014《发电厂化学设计规范》的要求，因此，对运行密封油含气量或油

中杂质气体的含量进行控制具有重要意义。除双流环系统氢侧密封油以外，对于

单流环密封油系统以及双流环密封油系统的空侧密封油而言，油中除氢气外的其

他杂质气体含量基本等于密封油的总含气量，因此可通过控制密封油“含气量”

来控制发电机氢气纯度。

为研究“氢气纯度-密封油含气量”间的关系，开展以下试验：

1、制备不同含气量的密封油并测试其含气量。有资料显示[8]，“密封油在

一个大气压下，温度为25℃时气体的溶解度约为10%（进入空侧回油箱的润滑

油回油温度约为65℃，其要小于25℃时的溶解度，保守取25℃时气体的溶解度），

饱和氢气含量为7%”，故试验先制备饱和含气量的密封油，再通过真空脱气法、

依次制备不同梯度含气量的密封油；

2、在各含气量下，按照DL/T703《绝缘油中含气量的气相色谱测定法》中

的试验方法，对不同体积比的氢气和密封油在恒温下进行机械振荡脱气，使气-

10

西安热工研究院有限公司技术报告

液两相中的气体分配达到平衡，测试平衡后气相中各组分的含量，并计算氢气在

所有气体中所占的比例，该比例即可视为氢气的纯度。因氢冷发电机密封油的运

行温度约50℃，故仍旧将50℃作为恒温振荡脱气与平衡的试验温度。

4.4.1发电机内氢气和密封油的量的调研

为明确试验中进行振荡脱气与平衡的氢气和密封油的量，结合现场实际情

况，调研如下：

1、某发电机运行时密封瓦处正常油流量为50L/min，如按照“振荡脱气+平

衡=30min”的试验时间计算，即约1.5m³的密封油参与振荡脱气和平衡。发电机

充氢330m³，故V氢气：V密封油=330：1.5=220：1。

2、某发电机运行时汽端和励端两侧密封瓦处正常油流量共计300L/min，如

按照“振荡脱气+平衡=30min”的试验时间计算，即约9m³的密封油参与振荡脱

气和平衡。发电机正常运行时机内额定氢压0.41MPa，机内氢气体积600～700m3，

故V氢气：V密封油=600～700：9=67～78：1。

3、某发电机运行时密封瓦处正常油流量为汽端：95.2L/min；励端：95.2L/min，

共计190.4L/min，如按照“振荡脱气+平衡=30min”的试验时间计算，即约5.712m3

的密封油参与振荡脱气和平衡。发电机内充氢375m³，故V氢气：V密封油=375：

5.712=66：1。

4、某发电机密封瓦处空侧油量两端共110×2L/min，氢侧油量25.4×2L/min，

即51L/min的氢侧密封油在密封瓦处参与氢气的密封，如按照“振荡脱气+平衡

=30min”的试验时间计算，即约1.53m³的密封油参与振荡脱气和平衡。发电机

氢气体积为110m³，故V氢气：V密封油=110：1.53=72：1。

根据以上调查发现，在额定氢压下，发电机充氢体积远大于单位时间内密封

瓦处能够与氢气接触的油的体积，且在密封瓦接触面，发电机内部氢气与氢侧密

封油持续循环、流动，故无法完全按照发电机密封油系统实际运行情况设计试验。

因此，参考DL/T703试验方法，使用100mL注射器，在振荡脱气和平衡过程中，

氢气和密封油拟最大按照90mL：10mL的体积比、最小按照50mL：50mL的体

积比来开展试验，详见表5及表6。

4.4.2氢气纯度-密封油含气量（代入矿物绝缘油Ki值）试验

11

表5氢气纯度—32号密封油含气量试验（代入矿物绝缘油Ki值）

32号密封油含气量（代入矿物绝缘油Ki值），%

11.25

9.087.406.104.403.062.171.42

（32号密封油常温常

（真空脱（真空脱（真空脱（真空脱（真空脱（真空脱（真空脱

压下通空气6h以上，

气）气）气）气）气）气）气）

近似饱和）

90mLH2：10mL油

平衡后气体中H297.5098.3698.3798.7299.0799.1799.7499.40

比例（纯度），%

80mLH2：20mL油

平衡后气体中H296.3696.7096.9398.1499.0299.1699.7399.48

100mL比例（纯度），%

注射器70mLH2：30mL油

中H2和平衡后气体中H292.1695.2595.6196.8897.6198.8199.4399.35

密封油比例（纯度），%

的体积60mLH2：40mL油

平衡后气体中H290.1593.0493.6495.0996.9198.8798.8299.41

比例（纯度），%

50mLH2：50mL油

平衡后气体中H289.0090.3691.1693.1194.8097.7897.3099.03

比例（纯度），%

注1：本试验用密封油为统一力妥L-TSA32涡轮机油新油；

注2：试验方法为DL/T703《绝缘油中含气量的气相色谱测定法》，使用50℃时国产矿物绝缘油的气体分配系数Ki值得到含气量检测结果。

西安热工研究院有限公司技术报告

表6氢气纯度—46号密封油含气量试验（代入矿物绝缘油Ki值）

46号涡轮机油含气量（代入矿物绝缘油Ki值），%

13.43

12.688.487.545.404.233.001.92

（46号密封油常温常

（真空脱（真空脱（真空脱（真空脱（真空脱（真空脱（真空脱

压下通空气6h以上，

气）气）气）气）气）气）气）

近似饱和）

90mLH2：10mL油

平衡后气体中H298.0098.4699.0899.0399.4399.5499.2599.59

比例（纯度），%

80mLH2：20mL油

平衡后气体中H296.5196.7297.8597.4899.0299.1899.5499.67

100mL比例（纯度），%

注射器70mLH2：30mL油

中H2和平衡后气体中H293.6694.5495.9796.4797.5598.0699.1299.14

密封油比例（纯度），%

的体积60mLH2：40mL油

平衡后气体中H290.9191.8693.8493.5196.6197.3198.6899.19

比例（纯度），%

50mLH2：50mL油

平衡后气体中H287.4989.1291.6292.1894.0295.8597.5197.68

比例（纯度），%

注1：本试验用密封油为中石油昆仑L-TSA46涡轮机油新油；

注2：试验方法为DL/T703《绝缘油中含气量的气相色谱测定法》，使用50℃时国产矿物绝缘油的气体分配系数Ki值得到含气量检测结果。

13

以上试验以DL/T703《绝缘油中含气量的气相色谱测定法》作为试验方法。

然而，该试验得到的密封油含气量其各组分均是利用GB/T17623《绝缘油中溶解

气体组分含量的气相色谱测定法》中“50℃时国产矿物绝缘油的气体分配系数（Ki

值）”得出（见表7），实际上应根据各组分气体在密封油（或涡轮机油）中的

分配系数进行含气量的计算。然而，各组分气体在密封油（或涡轮机油）中的分

配系数未知。

表750℃时国产矿物绝缘油的气体分配系数（Ki值）（引自GB/T17623）

气体Ki气体Ki气体Ki

氢（H2）0.06一氧化碳（CO）0.12乙炔（C2H2）1.02

氧（O2）0.17二氧化碳（CO2）0.92乙烯（C2H4）1.46

氮（N2）0.09甲烷（CH4）0.39乙烷（C2H6）2.30

因此，需进行密封油中各组分气体分配系数（Ki值）的测定，再将测定值代

入用50℃时国产矿物绝缘油的气体分配系数得到的含气量中，从而换算出密封油

含气量实际值。

4.4.3密封油中溶解气体各组分气体分配系数（Ki值）测定

根据GB/T17623《绝缘油中溶解气体组分含量的气相色谱测定法》附录D“绝

缘油中气体分配系数测定法”，在不同时间、不同环境温湿度条件下、由3个不同

实验人员进行32号和46号密封油（涡轮机油）中气体分配系数（Ki值）的测定。

对于32号密封油（涡轮机油）共得到32组数据，对于46号密封油（涡轮机油）共

得到24组数据。按照格鲁布斯（Grubbs）法对异常值进行判断及剔除，得到32

号和46号密封油（涡轮机油）气体分配系数（Ki值），见表8及表9。

表850℃时32号密封油（涡轮机油）的气体分配系数（Ki值）

气体Ki气体Ki气体Ki

氢（H2）0.07一氧化碳（CO）0.13乙炔（C2H2）0.95

氧（O2）0.17二氧化碳（CO2）0.95乙烯（C2H4）1.47

氮（N2）0.11甲烷（CH4）0.42乙烷（C2H6）2.29

表950℃时46号密封油（涡轮机油）的气体分配系数（Ki值）

气体Ki气体Ki气体Ki

氢（H2）0.07一氧化碳（CO）0.15乙炔（C2H2）1.16

氧（O2）0.18二氧化碳（CO2）1.09乙烯（C2H4）1.80

氮（N2）0.13甲烷（CH4）0.46乙烷（C2H6）2.57

西安热工研究院有限公司技术报告

4.4.4氢气纯度-密封油含气量（代入涡轮机油Ki值）试验

根据50℃时国产矿物绝缘油的气体分配系数（Ki值）、50℃时32号及46号密

封油（涡轮机油）的气体分配系数（Ki值）以及各组分浓度，按照公式（1）计

算密封油（涡轮机油）中溶解气体各组分的浓度，最终计算含气量。

PV'

ig

Xi0.929cis(Ki')…………（1）

101.3isVl

Xi——101.3kPa和293K（20℃）时，油中溶解气体i组分浓度，单位为μL/L；

cis——标准气中i组分浓度，单位为μL/L；

Ai及Ais——样品气和标准气中i组分的平均峰面积，单位为mV·s；

'及'℃、试验压力下平衡气体和油样体积，单位为；

VgVl——50mL

P——试验时的大气压力，单位为kPa；

0.929——油样中溶解气体浓度从50℃校正到20℃时的温度校正系数。

根据公式（1），矿物绝缘油和密封油各组分浓度存在以下关系，见公式（2）。

'

Vg

Ki绝缘油+'

X绝缘油V

il

'………………（2）

Xi密封油Vg

Ki密封油+'

Vl

15

表10氢气纯度—32号密封油含气量试验（代入涡轮机油Ki值）

32号密封油含气量（代入涡轮机油Ki值），%

11.80

9.587.846.474.693.282.331.53

（32号密封油常温常

（真空脱（真空脱（真空脱（真空脱（真空脱（真空脱（真空脱

压下通空气6h以上，

气）气）气）气）气）气）气）

近似饱和）

90mLH2：10mL油

平衡后气体中H297.5098.3698.3798.7299.0799.1799.7499.40

比例（纯度），%

80mLH2：20mL油

平衡后气体中H296.3696.7096.9398.1499.0299.1699.7399.48

100mL比例（纯度），%

注射器70mLH2：30mL油

中H2和平衡后气体中H292.1695.2595.6196.8897.6198.8199.4399.35

密封油比例（纯度），%

的体积60mLH2：40mL油

平衡后气体中H290.1593.0493.6495.0996.9198.8798.8299.41

比例（纯度），%

50mLH2：50mL油

平衡后气体中H289.0090.3691.1693.1194.8097.7897.3099.03

比例（纯度），%

注1：本试验用密封油为统一力妥L-TSA32涡轮机油新油；

注2：试验方法为DL/T703《绝缘油中含气量的气相色谱测定法》，使用50℃时32号涡轮机油的气体分配系数Ki值得到含气量检测结果。

西安热工研究院有限公司技术报告

表11氢气纯度—46号密封油含气量试验（代入涡轮机油Ki值）

46号密封油含气量（代入涡轮机油Ki值），%

14.87

13.999.518.466.184.843.452.24

（46号密封油常温常

（真空脱（真空脱（真空脱（真空脱（真空脱（真空脱（真空脱

压下通空气6h以上，

气）气）气）气）气）气）气）

近似饱和）

90mLH2：10mL油

平衡后气体中H298.0098.4699.0899.0399.4399.5499.2599.59

比例（纯度），%

80mLH2：20mL油

平衡后气体中H296.5196.7297.8597.4899.0299.1899.5499.67

100mL比例（纯度），%

注射器70mLH2：30mL油

中H2和平衡后气体中H293.6694.5495.9796.4797.5598.0699.1299.14

密封油比例（纯度），%

的体积60mLH2：40mL油

平衡后气体中H290.9191.8693.8493.5196.6197.3198.6899.19

比例（纯度），%

50mLH2：50mL油

平衡后气体中H287.4989.1291.6292.1894.0295.8597.5197.68

比例（纯度），%

注1：本试验用密封油为中石油昆仑L-TSA46涡轮机油新油；

注2：试验方法为DL/T703《绝缘油中含气量的气相色谱测定法》，使用50℃时46号涡轮机油的气体分配系数Ki值得到含气量检测结果。

17

表10及表11是利用50℃时不同粘度等级的密封油（涡轮机油）的气体分

配系数（Ki值）得到的在“不同密封油含气量”及“不同氢气和密封油体积比”

下平衡后气体中氢气的比例，即“平衡气中氢气的纯度”。由表10及表11可知：

（1）在同一密封油含气量下，平衡气中氢气的纯度随氢气和密封油体积比

的降低而降低；

（2）在同一氢气和密封油体积比下，平衡气中氢气的纯度随密封油含气量

的降低而升高；

（3）当密封油的含气量在饱和状态（如32号密封油为11.80%或46号密封

油为14.87%）时，只有在平衡前氢气体积远大于密封油体积（如V氢气：V密封油

=90mL：10mL或V氢气：V密封油=80mL：20mL）的情况下，平衡气中氢气的纯度

才满足≥96%的要求；

（4）当密封油的含气量降至3～4%的水平时，无论平衡前氢气和密封油以

何种体积比进行振荡脱气及平衡，平衡气中氢气的纯度始终满足≥96%的要求。

图1“氢气纯度—密封油含气量试验”后平衡气中氢气纯度3D图

西安热工研究院有限公司技术报告

图2“氢气纯度—32号密封油含气量试验”后平衡气中氢气纯度拟合曲线

图3“氢气纯度—46号密封油含气量试验”后平衡气中氢气纯度拟合曲线

根据表10、表11中数据及拟合曲线，计算V氢气：V密封油=50mL：50mL的情

况下、平衡气中氢气纯度满足≥96%要求时对应的密封油含气量，即：

（1）对于32号密封油，y=－1.0559x+99.9912，当y=96%时，x=3.78%；

（2）对于46号密封油，y=－0.7976x+99.5188，当y=96%时，x=4.41%。

4.4.5密封油含气量规定

根据4.3章节数据普查情况，分析并规定如下：

19

西安热工研究院有限公司技术报告

（1）对于单流环密封油系统，密封油的油源直接来自于主机润滑系统，密

封油中除氢气外的其他气体含量基本等于密封油中总含气量，油中氢气含量微乎

其微，故可直接通过密封油中总含气量水平来体现密封油中杂质气体含量水平。

（2）对于双流环密封油系统：

①空侧密封油的油源直接来自于主机润滑系统，空侧密封油中除氢气外的其

他气体含量基本等于或略少于空侧密封油的总含气量，空侧密封油中氢气含量微

乎其微，故可直接通过空侧密封油总含气量的水平来体现空侧密封油中杂质气体

含量水平；

②氢侧密封油的油源来自于空侧密封油，因其在相对独立的氢侧油路中循

环，与外界大气和空侧密封油进行交换的气体的量较少，受到的污染相对较少，

故氢侧密封油中除氢气外的其他气体含量少于氢侧密封油的总含气量并均少于

空侧密封油含气量；

③然而，在双流环密封油系统中，导致发电机氢气纯度下降的问题本源在于

空侧密封油含气量尤其是含有除氢气外的其他杂质气体含量的高低，通过对空侧

密封油中杂质气体含量或总含气量加以限定，可以从源头上保障双流环密封油系

统中所有密封油的洁净及发电机内氢气纯度的稳定。

（3）数据普查中部分机组发电机密封油的含气量可达3%、4%左右的水平，

另4.4.4章节试验也得出“密封油含气量降至3～4%时可使氢气纯度始终满足≥

96%的要求”的结论。为降低油中含气量对机内氢气纯度的影响并使标准具有可

操作性，密封油含气量以控制在“≤4%”为宜。

因此，结合以上分析及“氢气纯度—密封油含气量”试验，无论是32号还

是46号密封油，规定如下：

（1）对于单流环密封油系统，密封油含气量≤4%；对于双流环密封油系统，

空侧密封油含气量≤4%，氢侧密封油含气量不作规定；

（2）试验方法为DL/T703《绝缘油中含气量的气相色谱测定法》或DL/T423

《绝缘油中含气量的测定方法真空差压法》；

（3）机组运行异常、氢气纯度下降或超标时，应使用DL/T703方法进行密

封油含气量及油中各气体组分及含量的检测，并对密封油含气量进行计算或校

正。

20

西安热工研究院有限公司技术报告

4.4.6密封油含气量计算与校正

对表5、表6、表10及表11中使用不同气体分配系数得到的密封油含气量

进行汇总并作图，详见表12及图4。

由图4含气量拟合曲线可以发现，代入矿物绝缘油气体分配系数（Ki值）得

到的含气量与代入密封油（涡轮机油）气体分配系数（Ki值）得到的含气量之间

具有良好的线性关系，分析原因为：密封油（涡轮机油）中的气体主要是空气，

即氧气和氮气的含量较多，其他气体如氢气、一氧化碳、二氧化碳及烃类气体的

含量较少甚至可以忽略不计，因此对不同气体分配系数计算的含气量进行拟合、

其实际是对氧气和氮气的浓度进行拟合，而氧气在矿物绝缘油和密封油（涡轮机

油）中的分配系数接近，氮气在矿物绝缘油中的分配系数略低于其在密封油（涡

轮机油）中的分配系数，但均具有相关性。因此，由不同分配系数计算的含气量

拟合后的曲线线性关系良好，可根据拟合后的线性方程进行矿物绝缘油和密封油

含气量的换算及校正。

表12代入不同Ki值的密封油含气量对照表