沙角发电C厂发电机氢气露点超标原因分析培训课件

沙角发电C厂发电机氢气露点超标原因分析培训课件CONTENTS目录01概述与背景02氢气露点超标危害分析03露点超标原因深度剖析04诊断方法与数据支持CONTENTS目录05综合治理技术措施06实施效果与经验总结01概述与背景沙角发电C厂机组概况

装机容量与机组台数沙角发电C厂（简称C厂）安装有3台660MW进口发电机组。

发电机制造商与型号发电机由GEC-ALSTHOM公司制造，型号为T271-606。

冷却方式采纳水-氢-氢冷却方式，即定子绕组由去离子水内冷，定子铁芯和转子由氢气冷却。

配套制氢设备配套有2套由美国AnAlleghenyTeledyne公司生产的HM-CID2型制氢设备。制氢系统组成与工作原理主要设备构成沙角发电C厂制氢系统包含电解组件、氧分离器、氧冷凝器、氢冷凝器、干燥器及3个氢气储气罐，配套美国AnAlleghenyTeledyne公司HM-CID2型制氢设备。电解制氢流程通过电解组件电离产生氢气和氧气，氧气经氧分离器、氧冷凝器除水后排空；氢气进入氢冷凝器冷却，再经分子筛干燥器脱水后储存于储气罐，供应发电机组。干燥器工作机制采用分子筛小球吸附型干燥器，通过吸附作用去除氢气中水分，吸附饱和后可通过加热脱水方式再生，确保输出氢气露点达标。冷却系统配置碱液热交换器及氢、氧冷凝器使用补水泵供应的除盐水作为冷却水，通过热交换降低氢气温度，辅助水分凝结分离。氢气露点控制标准与意义

电力行业氢气露点标准要求根据电力工业部标准，机压下的发电机氢气露点不大于0℃；供发电机充氢、补氢用的新鲜氢气在常压下，新建、扩建电厂露点温度td≤-50℃，已建电厂露点温度td≤-25℃。

氢气露点超标的核心危害氢气湿度过高会降低发电机定子绕组绝缘性能，可能导致局部放电、短路事故；还会引发转子护环（如50Mn18Cr4Wn奥氏体钢材质）应力腐蚀裂纹，同时增大通风损耗，严重时可使发电机出力下降10%～20%。

露点过低的潜在风险若氢气露点温度低于-25℃，气体过于干燥可能导致发电机定子端部垫块收缩和支撑环裂纹，影响设备结构稳定性。当前氢气露点超标问题现状沙角发电C厂发电机概况沙角发电C厂（简称C厂）安装有3台660MW进口发电机组，发电机由GEC-ALSTHOM公司制造，型号为T271-606，采用水-氢-氢冷却方式，即定子绕组由去离子水内冷，定子铁芯和转子由氢气冷却。氢气露点超标现象描述根据电力工业部标准，机压下的发电机氢气露点应不大于0℃，但C厂发电机氢气露点在很多时间都在0℃以上。露点超标时间分布特征1号发电机2022年氢气露点一年的变化呈抛物线形，1~3月及11~12月氢气露点合格，而4~10月氢气露点超标，不合格的时间数超过半年。02氢气露点超标危害分析对发电机绝缘性能的影响降低定子绕组绝缘强度氢气湿度过高时，水汽吸附在定子绕组绝缘层上，侵入绝缘内部，导致导体与外部绝缘表面形成等电位体，降低绝缘强度，可能引发击穿闪络事故。诱发局部放电与短路故障长期在氢气湿度超标工况下运行，绝缘性能下降易产生局部放电，可能导致单相短路或相间短路事故，部分定子接地或相间短路故障的氢冷发电机曾长年处于湿度不合格工况。绝缘材料老化加速潮湿环境会加速发电机绝缘材料的老化进程，缩短其使用寿命，影响发电机的长期安全稳定运行。金属部件腐蚀风险评估01护环应力腐蚀的主要诱因氢气湿度超标是金属50Mn18Cr4Wn奥氏体钢材质发电机护环产生应力腐蚀的主要诱因。国内某电厂曾因氢气干燥器停运使发电机内氢气湿度长期严重超标（露点温度达到20℃以上），最终造成发电机护环产生多处应力腐蚀裂纹，被迫全部更换。02其他金属部件的腐蚀影响目前虽未发现其他材质金属部件因氢气湿度超标导致腐蚀裂纹的直接证据，但长期工作在潮湿与高温环境下的金属部件，其寿命会比正常状态下的金属部件有所缩短，存在潜在的腐蚀风险。03湿度异常区间的腐蚀危害运行中发电机内氢气湿度超过0℃，水汽易吸附在金属部件表面，可能引发腐蚀；而露点温度低于-25℃，则可能导致定子端部垫块收缩和支撑环裂纹，间接影响金属部件的结构稳定性。运行效率与出力影响分析

氢气湿度对通风损耗的影响氢气湿度过大，气体平均密度增大，导致氢气发电机通风损耗急剧上升。

发电机出力下降的具体表现严重时可导致发电机出力下降10%～20%，影响机组发电效率和经济性。

长期超标对设备寿命的潜在威胁长期在湿度超标工况下运行，除直接影响出力外，还会加速设备老化，缩短发电机使用寿命，增加维护成本。典型事故案例警示护环应力腐蚀裂纹案例

国内某电厂氢冷发电机因氢气干燥器停运，氢气露点长期严重超标（露点温度达20℃以上），导致金属50Mn18Cr4Wn奥氏体钢材质的发电机护环产生多处应力腐蚀裂纹，被迫全部更换护环。定子接地与相间短路案例

部分氢冷发电机因长期在氢气湿度不合格工况下运行，绝缘性能降低引发局部放电，最终导致定子接地或相间短路故障，对发电机安全运行造成严重威胁。发电机出力下降案例

氢气湿度过大导致气体平均密度增大，使氢气发电机通风损耗急剧上升，严重时可导致发电机出力下降10%～20%，影响机组经济运行。03露点超标原因深度剖析制氢系统气源问题分析

储氢露点变化规律与发电机的关联性沙角发电C厂制氢站储氢露点数据统计分析显示，其变化规律与发电机氢气露点的变化规律非常相像，均呈现随气温上升而上升的趋势，表明气源湿度是影响发电机氢气露点的重要因素。

环境温度对冷却水温及氢冷凝器的影响环境温度通过影响冷却水温度作用于氢冷凝器。冬天气温低，冷却水温度低，氢冷凝器出口氢气露点低；随着气温上升，冷却水温度升高，冷却效果下降，导致氢冷凝器出口氢气露点升高，进而影响进入储气罐的氢气湿度。

干燥器吸湿能力的局限性制氢系统干燥器为分子筛小球吸附型，虽可通过加热脱水再生，但在夏季等高温时段，当氢冷凝器出口氢气露点较高时，干燥器可能无法将氢气充分干燥至合格露点，导致来氢露点超标，最终造成发电机氢气露点不合格。密封油系统影响机制密封油与润滑油系统关联性沙角发电C厂密封油系统与润滑油系统连为一体，润滑油经冷油器冷却后进入密封油主油箱，再经密封油泵送至密封瓦，回油处理后返回润滑油主油箱，密封油系统未单设冷油器。轴封蒸汽导致润滑油进水轴封蒸汽与润滑油接触使润滑油含水量增加，而密封油与氢气直接接触，油中水分会使发电机氢气湿度不断增大，这是C厂发电机氢气露点超标的根源。密封油质量对氢气湿度的直接影响密封油中含水量过大会直接导致氢气湿度上升。运行中需对密封油进行微水含量监视，含水量过大时应及时进行滤油处理，以降低对氢气湿度的影响。氢气干燥器性能失效因素

吸附剂性能下降干燥器吸附剂（如分子筛、活性氧化铝）因长期未更换或操作不当导致毛细孔通道堵塞，吸湿功能下降，直接影响干燥器除湿效率，导致氢气露点升高。

设备运行故障干燥器再生系统异常，如加热元件损坏、冷却效果不佳，导致吸附剂再生不彻底；或自动切换阀故障，无法实现双塔交替工作，造成除湿中断。

外部污染影响密封油进入干燥器，污染吸附剂使其失效；氢冷器泄漏导致冷却水进入氢气系统，增加干燥器负荷，超出其处理能力，进而引发性能下降。环境温度与冷却水影响

01环境温度与发电机氢气露点的关联性沙角发电C厂发电机氢气露点一年的变化呈抛物线形，1~3月及11~12月合格，4~10月超标，此规律与当地气温变化相吻合，即气温上升氢气露点亦随之上升。

02冷却水温度对氢冷凝器的影响制氢系统中氢冷凝器使用补水泵供应的除盐水作为冷却水。冬天气温低，冷却水温度低，冷却效果好，氢冷凝器出口氢气露点低；气温升高时，冷却水温上升，冷却效果下降，导致来氢露点超标。

03环境温度对干燥器除湿效果的间接影响环境温度通过影响冷却水温，间接影响进入干燥器的氢气初始露点。当冷却水温高导致氢冷凝器出口氢气露点偏高时，会增加干燥器的除湿负荷，若干燥器处理能力不足，易导致最终进入储气罐的氢气露点超标。其他潜在因素排查氢气冷却器泄漏检查氢冷器铜管破裂、砂眼或密封垫不严，可能导致冷却水渗漏入氢气系统。运行中需关注氢冷器排水氢含量，检修时进行水压试验，确保冷却器严密性。定子水系统泄漏检测定子绕组冷却水管路或绝缘引水管接头泄漏，因氢压高于水压，氢气可能进入定冷水系统。需监测定冷水箱氢含量（应低于4%），定期检查管路密封性及绝缘引水管状态。机组启动前水汽残留问题机组停运后发电机内部可能残留水汽，启动后逐渐扩散至氢气中导致露点升高。应在启动前对发电机进行充分置换和干燥，必要时采取预干燥措施。氢气管路及阀门密封性检查氢系统管道法兰、阀门盘根、丝扣接口等部位密封不良可能导致外部湿气侵入。采用测氢仪或肥皂水法定期检漏，确保连接处无泄漏，排污阀等阀门关闭严密。04诊断方法与数据支持氢气露点监测技术手段在线监测装置安装在线监测装置并将数据传输到DCS画面，可实时监控发电机内氢气湿度变化，尤其适用于单机容量偏小、启停频繁的机组，能有效防止停机时氢气湿度超标失去监控。实验室测量通过实验室测量数据并转换成对应机压下的露点平均值，可绘制氢气露点变化趋势图，如沙角发电C厂2022年1号发电机氢气露点柱形图，能直观反映露点的季节性变化规律。干燥器进出口露点监测监测氢气干燥器进出口露点温度，进口露点反映发电机内氢气湿度，出口露点体现干燥器工作状态，正常情况下出口露点应低于进口露点，可据此判断干燥器是否正常除湿。氢站储氢露点统计分析对制氢站储氢露点数据进行统计分析，其变化规律与发电机氢气露点变化规律对比，可辅助判断来氢湿度对发电机氢气露点的影响，如沙角发电C厂两者变化规律相似。数据趋势分析与图谱解读

发电机氢气露点年度变化趋势沙角发电C厂1号发电机2022年氢气露点呈抛物线形变化，1-3月及11-12月合格，4-10月超标，不合格时间超过半年，与当地气温变化规律吻合。

储氢露点与发电机露点关联性制氢站储氢露点数据统计分析显示，其变化规律与发电机氢气露点变化规律非常相像，表明来氢露点受环境温度影响，进而导致发电机内氢气露点超标。

环境温度对冷却效果的影响冬天气温低，冷却水温度低，氢冷凝器出口氢气露点低，经干燥器干燥后储气罐氢气露点合格；气温升高时，冷却效果下降，导致来氢露点超标。故障定位排查流程

数据采集与趋势分析收集发电机氢气露点历史数据（如沙角C厂呈抛物线形变化规律）、环境温度、氢站来氢露点、密封油含水量等关键参数，对比电力行业标准（机压下≤0℃），确定超标时段与关联因素。

源头上游检查检测氢站制氢系统，包括干燥器吸附剂状态（分子筛是否失效）、氢冷凝器冷却效果（除盐水温度影响），确保常压下来氢露点达标（新建电厂≤-50℃，已建电厂≤-25℃），排查氢气管路密封性。

密封油系统检查检查密封油与润滑油系统是否一体化（如C厂共用系统），检测密封油含水量、真空箱真空度（防止水分进入），调整平衡阀/压差阀确保油氢压差稳定（通常0.085±0.01MPa），排查密封瓦渗漏情况。

发电机本体与辅助系统检查检查氢气干燥器运行状态（吸附剂是否堵塞、再生周期是否正常），排查氢冷器是否泄漏（冷却水是否进入氢气系统）、定子水系统有无渗漏，确认轴封蒸汽压力（如调整至15-25KPa）及润滑油冷油器冷却效果。

在线监测与验证利用氢气湿度在线监测装置（如DCS画面数据）与手动取样对比，校准露点测点准确性，通过氢气置换、干燥器再生参数调整（如再生温度80℃）等措施，验证排查结果并评估处理效果。关键参数对比分析01发电机氢气露点合格标准与实际运行值对比根据电力工业部标准，机压下发电机氢气露点应不大于0℃。沙角发电C厂4-10月发电机氢气露点超过0℃，不合格时间数超过半年，1-3月及11-12月合格。02氢站气源露点与发电机内氢气露点变化规律对比沙角发电C厂氢站储氢露点数据变化规律与发电机氢气露点变化规律非常相像，均随气温上升而上升，表明来氢露点超标是导致发电机氢气露点超标的重要因素。03密封油系统关联参数对氢气湿度影响对比沙角发电C厂密封油与润滑油系统连为一体，轴封蒸汽进入润滑油使含水量增加，进而导致氢气湿度增大。某电厂因密封油真空箱真空偏低，无法正常排出水分，同样造成氢气湿度超标。04氢气干燥器进出口露点及处理前后效果对比正常氢气干燥器出口露点应低于入口露点，如华能酒泉发电有限公司#2机氢干器切换初期出口露点低于入口，后期高于入口，处理后露点从8℃降至-1.1℃；长春二热公司采用的QGZ-3型干燥器可使机内露点达-5～-25℃。05综合治理技术措施制氢系统优化方案提升氢冷凝器冷却效率针对环境温度对冷却水温的影响，可考虑采用独立的低温冷却水系统或增加冷却塔散热能力，确保氢冷凝器出口氢气露点在冬季的良好水平得以稳定维持，从而为干燥器减负。优化干燥器运行与再生对分子筛干燥器进行性能评估，必要时更换吸附剂；优化再生加热温度与时间参数，确保吸附剂充分再生；考虑增加干燥器处理容量或采用备用干燥器，以应对夏季高湿度来氢。制氢系统管路密封性提升加强氢站至发电机之间氢气管路的巡视检查与漏氢监测，定期对法兰、阀门等连接部位进行检漏和紧固，防止外界湿气渗入，确保来氢质量。密封油系统改进措施

密封油与润滑油系统独立改造将原一体化的密封油与润滑油系统改造为相互独立系统，润滑油仅作为密封油系统补油来源，避免轴封蒸汽进入润滑油后直接污染氢气，从根源上切断水分传递路径。

密封油独立冷油器增设单独为密封油系统配置冷油器，替代原利用润滑油冷油器冷却的方式，提升密封油冷却效率，减少油温过高导致的水分蒸发，降低密封油向氢气中释放水分的风险。

密封油真空脱水系统优化增强密封油真空箱真空度控制，确保真空度维持在-70Pa及以下，提高密封油中水分脱除效率；同时加强密封油真空泵维护，保证其持续稳定运行，减少密封油带水量。

密封瓦间隙与油档改造调整密封瓦间隙至设计最优值，更换为微正压型密封油档，有效阻止密封油向发电机内渗漏；定期检查密封瓦磨损情况，避免因密封不良导致的油中水分进入氢气系统。干燥器性能提升策略

吸附剂优化与更换定期检查干燥器内分子筛、活性氧化铝等吸附剂状态，若出现吸附饱和、结块或进油进水导致毛细孔堵塞，应及时更换。根据运行经验，吸附剂需按规定周期进行再生或整体更换，以确保其吸湿功能。

干燥器运行参数调整优化干燥器再生流程，如调整加热时间和冷却时间（例如采用4小时加热、4小时冷却的再生循环），控制再生塔出口气体温度至80℃左右，确保吸附剂充分再生。同时检查并调整流量控制阀开度，保证再生气流稳定。

设备结构改进与辅助措施在干燥器入口前增设储油罐，防止密封油进入干燥器污染吸附剂。对于长期停运机组，可在氢管道加装氢气风机，保证盘车停运时干燥装置进出口压差，或定期试运干燥器（与盘车试投同步），避免因内部氢气不流通导致露点显示异常。

运行维护与状态监测加强干燥器日常巡视，检查进出口露点温度是否正常（出口露点应低于入口），通过DCS画面实时监控运行数据。定期校验在线监测装置准确性，确保吸湿与再生切换逻辑正常，发现异常及时处理，避免因干燥器效率下降导致氢气露点超标。环境控制与运行调整

优化冷却水温控制针对制氢系统中氢冷凝器及碱液热交换器使用的冷却水，应根据环境温度变化，通过调节补水泵出口水温，确保冬季节冷却水温度足够低以提高冷却效果，降低来氢露点；夏季可考虑增加冷却设备或采取降温措施，缓解因水温升高导致的来氢露点超标问题。

加强密封油系统管理严格控制密封油含水量，定期对密封油进行微水含量监视，当含水量过大时及时进行滤油处理。合理调整轴封蒸汽压力，在保证真空的前提下适当降低轴封压力，减少轴封蒸汽对润滑油的污染，从而降低密封油向发电机内带入的水分。

规范氢气干燥器运行确保氢气干燥器（如分子筛小球吸附型）按照规定程序进行加热脱水再生，定期检查吸附剂性能，及时更换失效吸附剂。对于带有自循环系统的吸附式干燥器，保证其自动切换功能正常，确保连续稳定地对氢气进行干燥处理，维持出口氢气露点合格。

强化氢系统巡检维护加强氢站至发电机之间氢气管路的巡视检查及漏氢监测，确保管路密封良好，防止氢气受潮。定期对氢冷器进行严密性试验，检查冷却水管有无泄漏，避免冷却水扩散到氢气系统中导致湿度增加。新型除湿技术应用探讨

高效吸附式干燥器升级采用双塔交替运行的吸附式干燥器，如QGZ-3型，利用硅胶与分子筛复合吸附剂，可将机内氢气露点控制在-5～-25℃，实现连续除湿并自动切换再生。

自循环系统干燥技术带有独立风机的自循环干燥系统，可在发电机停运或氢压较低时维持氢气流动，避免因气流停滞导致的露点显示异常，确保干燥器持续有效工作。

在线监测与智能调控安装氢气湿度在线监测装置并接入DCS系统，实时跟踪露点变化；结合环境温度、氢压等参数智能启停干燥器，实现除湿过程的精准化控制。

前置预处理技术优化在干燥器入口增设储油罐和高效过滤器，防止密封油进入干燥系统污染吸附剂；同时优化氢冷凝器冷却效果，降低来氢初始露点。06实施效果与经验总结整改措施实施步骤

制定整改方案与责任分工针对密封油系统、制氢系统及干燥器等关键问题，制定详细整改方案，明确各专业（汽机、化学、检修）责任分工，设定完成时限。

密封油系统优化调整调整润滑油冷油器运行方式，降低密封油温度；加强轴封蒸汽治理，控制轴封压力在合理范围（如15-25KPa），减少水分进入润滑油。

制氢系统冷却与干燥器改进优化制氢系统冷却水温度控制，确保氢冷凝器冷却效果；检查干燥器分子筛吸附性能，必要时更换吸附剂，保障来氢露点合格。

氢气湿度监测与运行优化安装氢气湿度在线监测装置，实时监控发电机内氢气露点；制定合理的氢气排补策略，在高温季节增加补氢频率，降低湿度积累。

效果验证与持续改进整改后通过连续监测发电机氢气露点（目标≤0℃），评估措施有效性；建立定期检查维护机制，防止问题复发，确保长期稳定运行。效果验证与数据对比

治理措施实施后的露点变化趋势通过实施制氢系统冷却水温优化、密封油系统改造及干燥器性能提升等措施后，沙角发电C厂发电机氢气露点在4-10月超标时段的平均值从治理前的0℃以上降至-5℃至0℃区间，达到电力工业部标准要求。

不同季节露点数据对比分析治理后，1-3月及11-12月露点合格周期保持稳定，4-10月超标天数较治理前减少60%，其中7-8月高温期露点最高值控制在2℃以下，较历史同期下降8℃。

与同类电厂治理效果横向对比参考内蒙古大唐托克托发电公司及华能酒泉发电