发电机漏氢监测.ppt

发电机漏氢监测技术介绍 华北电力科学研究院有限责任公司 白亚民 教授级高级工程师 一、 概述 发电机漏氢监测装置是保证氢冷发电机安全运行的重要监测设备，监测的对象是定子绕组水内冷系统及其封闭母线和密封油系统的密封性。其中水系统的监测最重要，由于发电机氢压高于水压，当定子内冷水系统有渗漏故障时，定子内冷水箱中应有氢气逸出。内冷水中的氢气渗漏故障可能是由线棒绝缘及铜线磨损引起的，也有可能是水接头密封失效、焊缝开焊、绝缘引水管损伤等其它原因造成的，由于各种渗漏故障都可能引发相间或对地短路事故，因而一旦检测出内冷水系统漏氢量增大，就意味着严重的事故前兆，所以发电机漏氢监测装置有早期故障报警的重要作用。对该装置的基本要求是能够长期稳定工作，对故障不误报、不漏报。 概述（续） 二十五项反措规定，氢冷发电机应当加装漏氢检测装置。据了解目前我国各电厂氢冷发电机大多均配备漏氢监测装置。 目前国内生产的该类装置从工作原理上分主要有两种，一种是用钯栅氢敏传感器做探头，对发电机就地测点处的微量氢浓度的变化进行长期在线监测；另一种是由一台安装在发电机附近的热导式氢气分析仪就地从不同测点依次抽取气样进行检测氢含量分析。 两种漏氢监测仪在我国都已有十几年以上的实际业绩历史，产品覆盖范围较大。 二、HK-1型漏氢监测仪简介1 测量原理和基本结构 该型漏氢监测仪由探头、二次仪表和连接电缆三部分组成。探头部分由氢敏传感器和采样气室组成，安装在气体采样处，二次仪表安装在电厂的集控室或发电机附近，二者之间以电缆连接。 探头的主要部件是钯栅场效应晶体管，简称钯管，其作为氢敏元件具有对氢气选择性好、灵敏度高、功耗低、响应和恢复时间短、工作温度低以及气—电转换过程中不消耗氢等优点，适合在线探测微量氢，并且是可置于易燃、易爆危险场合的本安型器件，早已在国内外取得测量微量氢的广泛工业应用，如监视变压器油中产生氢气的报警装置等等。 工作流程图的说明 仪器被分为探头部分和仪表部分两个单元，中间由电缆连接。探头部分由氢敏传感器和采样气室组成，安装在气体采样处。传感器由气—电转换器、补偿器、加热器和测温器构成。气—电转换器是钯栅场效应管，开启电压值随氢气浓度变化。补偿器的作用是对钯管受到的非氢影响进行跟踪补偿，以减少读数的缓慢漂移。加热器和测温器是为使气—电转换器在设定温度下稳定工作，以消除外界温度变化对传感器的影响。 仪表部分由电源回路、恒流源、放大和线性校正电路、温控电路、仪表指示以及报警单元等组成，安装在远离发电机的发电厂中央控制室内的仪表柜上。仪表部分各组件除提供探头所需的电能外，还有对传感器传回电信号进行放大处理、线性校正、指示读数和自动分析报警等仪表作用。其中很重要的一点是可以改善钯管对氢气电响应的非线性特性，使仪表读数维持线性。 探头部分的气室采用非磁性金属材料制造，主要作用是采集氢气和保护氢敏传感器正常工作。气室具有特制的透氢膜片，可以使氢气透过而阻住水分、灰尘及油雾等对传感器的损害。 2. HK-1型在线监测仪的性能特点 1)．仪表零位稳定，指示重复性好，定标周期长，现场维护工作量小。 氢敏元件对氢气选择性好、灵敏度高、响应和恢复时间短、工作温度低以及气—电转换过程中不消耗氢，适合在线探测微量氢。 多项减少“慢漂”的设计和工艺措施： 传感器工作稳定性，仪器调零和定标周期半年以上，既保证了仪器的指示精度，也减小了现场工作人员的维护工作量。 2)．仪表刻度线性化，读数准确、方便 钯管特点是开启电压随氢气浓度呈负指数关系变化，在低浓度氢气时（如0~0.5%）有较高的开启电压，反之当氢气浓度较高时（如1.0%~2.0%）开启电压较小并且随氢气浓度变化的梯度很小，因此造成对氢气响应的严重非线性，如图实线所示。如果把氢气响应在仪表上直读，1%以上的刻度将挤靠在一起，很难读出氢气浓度数值和看出数值变化。为此，采用了特殊工艺结构，使得低浓度氢气时的响应梯度减少一些，而较高浓度氢气时的响应梯度提高一些，在一定程度上改善了钯管氢敏响应的非线性程度，如图虚线所示。另一方面，仪器中加入了线性校正电路（见流程图），进一步对氢气浓度的非线性响应信号进行处理，使得最终在仪器上显示的氢气浓度读数刻度完全是线性的，便于观察取数。 3)．仪器灵敏度高、响应和恢复时间短 钯栅氢敏管本身具有灵敏度高、响应时间和恢复时间短的优点，对氢气的响应和恢复时间一般均在几十秒以内，可以满足现场对于探测氢气浓度变化的时间需求。 为避免钯管被水、油、灰尘等污染而性能变坏，需要在取气通路中加装透氢保护膜，该膜会增加仪器的响应和恢复时间。因此，透氢膜的性能决定了仪器对氢气变化的反应速度。 现在采用的透氢膜既可以迅速透氢又可以阻挡水、灰尘等污染物，同时又有一定机械强度和使用寿命。 加上透氢保护膜对氢气响应的延