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氢冷发电机气体泄漏只能找氢气?你需要换一种思维

北极星电力会展网 来源:菲力尔 2020-08-06 09:42:03

在电力生产过程中,当发电机运转把机械能转变成电能时,不可避免地会产生能量损耗,这些损耗的能量最后都变成热能,将使发电机的转子、定子等各部件温度升高。为了将这部分热量导出,往往对发电机进行强制冷却。氢气冷却就是常用的冷却方式之一。因此,氢冷发电机的维护对发电站的安全高效运营至关重要,其中包括查找并修复制冷系统的氢泄漏,这需要彻查部件、阀门、配件或其它位置。

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氢易燃易爆需谨慎监控

蒸汽涡轮发电机在运行时产生大量热,必须除去这些热量以维持发电机效率。使用氢作为发电机冷却介质,使发电站运营商能够使用更小型的发电机发更多的电。但氢原子体积微小,且发电机系统中有数百个阀门和其它接头,一定程度的氢泄漏往往被认为是无法避免而且正常的。泄漏常发生在有密封垫的接头处,例如发电机人孔盖或管道的接头处;泄漏也可能发生在氢制造、储存或循环系统的其它位置,如氢干燥器垫板上的阀门处。

由于氢易挥发性,发电机中氢使用率的任何变化都需要评估,并确定泄漏位置,以确保没有安全隐患。空气和氢的混合物极易燃烧爆炸,即便是静电放电产生的火花在合适条件下也会点燃气态氢,因此减少氢气在空气中的泄漏非常重要。

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工业设施中阀门处的气体泄漏

因为氢无色无味,所以氢泄漏,无论大小,肉眼都很难发现。确定涡轮发电机上泄漏位置的传统方法既耗费时间又不可靠,导致意外停机或受伤的风险增加。

传统泄漏探测方法效率低

想要控制氢泄漏,第一步是找到它。检查泄漏最简单的方式之一是向疑似泄漏处喷洒Snoop®检漏液(水和表面活性剂的混合物),然后寻找逃逸气体的气泡。这种泄漏探测方法既费时又费力,因为这种方法需要先确定疑似泄漏源头,才知道在哪里喷洒。对于许多位置,想要使用Snoop或肥皂水喷雾只能尽可能靠近,因此需要安装和拆除脚手架,这是一个极其耗时、代价高昂且耗费人力的过程。

专用手持式氢探测器,称作“嗅探器”,也常常被用到。嗅探器能量化气体泄漏,确定气体浓度,但需要极大精度,而且它的局限性与Snoop很相似。为了高效地工作,必须将这些手持式探测器直接置于泄露气柱位置,而气柱的尺寸可能极小,很容易被忽略。

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阀门处气体泄漏的图像

与传统泄漏探测技术相比,光学气体成像热像仪为氢冷系统维护人员带来许多优势。利用这些轻巧便携的设备,检测人员无需直接接触设备,便能够从安全距离处快速扫描大片区域。此外,这些设备可以检测到接触式测量工具难以接触的区域,如氢冷系统中成百上千的接头和配件,由于Snoop和嗅探器等传统方法带有碰运气的特点,有时在设备运行时很难检测到严重泄漏,查找泄漏可能需要计划外停机,这会对公用事业公司的盈利产生巨大影响。

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轻松发现SF6泄漏

某些电力企业转而采用光学气体成像(OGI)技术,在计划停机期间向运营系统的氢中添加少量的六氟化硫。在正常运行期间,六氟化硫作为示踪气体随氢气一起加入系统中,然后通过热像仪检测泄漏。这些热像仪无法检测到氢气本身,但能检测到六氟化硫,即便其浓度很低。这种方法不仅比使用Snoop或嗅探器精确得多,并且维护人员还能够与发电机保持安全距离。但六氟化硫是一种很强的温室效应气体(GWP 23,000),针对其使用的监管要求越来越严格,因此它并不适合所有发电应用。

FLIR GF343省时省力省钱

幸好六氟化硫不是氢冷发电机系统泄漏检测惟一可用的示踪气体,FLIR GF343光学气体成像热像仪能检测到浓度为3%至5%的二氧化碳(CO2)泄漏。在正常运行期间随氢一起直接加入发电机时,二氧化碳不会影响涡轮机中的氢纯度或正常制冷运行。查找现有泄漏的最安全且最佳的方式是在计划停机期间排净系统中的氢气并且用二氧化碳替代氢气,这样能让二氧化碳的浓度更高,因而更易发现泄漏。

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二氧化碳 (CO2)的泄漏

FLIR GF343采用经光谱过滤的焦平面阵列(FPA)锑化铟(InSb)探测器,对二氧化碳气体的红外吸收谱带响应灵敏。这种高度灵敏的热像仪能够从安全距离外轻松实时可视化二氧化碳泄漏,因此电厂维护人员能够轻松找出微小泄漏和核查维修结果,同时避免停电或代价高昂的监管罚款。

利用FLIR GF343,可以在正常运行期间对设备进行检测,从而避免了这种意外停机。热像仪甚至能在发电机保持运行的情况下检测泄漏并且使系统的某些绝缘部件(如氢干燥器垫板)的快速维修成为可能。许多热像仪还能收集图像或视频上的GPS数据标记,该位置信息可以归档,以供创建下次发电机计划停机时的维修作业请求。此外,对泄漏图像进行保存使维护人员能够判断泄漏情况是否随着时间推移而恶化。最重要的是,热像仪系统为维护人员提供了将泄漏水平保持在可接受水平以下所需的信息,确保发电机能够持续安全地运行。

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光学气体成像

意外停机代价高昂,为发电设施带来了不必要的负担。使用灵敏度高的光学气体热像仪并将二氧化碳用作示踪气体,以此替代传统检测方法,能够实时可视化氢泄漏,监测氢泄漏随时间的变化,并制定经济高效的维护计划。

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