汽轮发电机氢气内漏在线监测技术应用研究

金属铂氢敏传感器由铂丝气敏元件、放大电路、变送电路组成(如图2所示)。其中的铂丝气敏元件属于接触燃烧式气敏元件。其检测原理是：氢气与空气中的氧在铂丝表面发生氧化反应，产生反应热(无焰接触燃烧热)，使得作为敏感材料的铂丝温度升高，电阻值相应增大，进而通过测定铂丝的电阻变化值(?驻R)检测氢气浓度。此类传感器具有对气体选择性好、线性度好、受温湿度影响小、响应快、计量准确、寿命较长的特点。其不足之处是：只能测量有氧环境中的氢气浓度[3]。
3 对比综述
据了解，世界上只有原苏联和中国采用热导型装置监测发电机内部漏氢[4]。目前此类装置国内厂家已基本停止生产。而在传感器领域，纳米管束采样方式和金属铂氢敏元件具有较多优势，在国内大中型氢冷汽轮发电机上的应用日益广泛。国内某公司出品的LH1500型漏氢在线监测装置集上述优点及通信技术于一体，适用于发电机氢、油、水系统中燃烧浓度下限(体积比：空气中4%，氢氧混合气中4.5%)以内氢气浓度的检测，成为项目的最终选定机型。
4 安装与应用
4.1装置简介
LH1500漏氢在线监测装置主要由主机、电缆和采样头三部分构成。装置采用纳米管束采样头，常规配制8点检测，可扩展至14点。装置主机主要由单片机、存储器、时钟电路、显示电路、键盘扫描电路、报警控制电路等部分组成。整套装置的工作原理(具体如图3所示)为：采样头将待测环境氢气浓度信号转化为工业标准的4~20 mA电流信号远传到主机，经主机中的A/D转换器转换为数字信号送给单片机；单片机将各路数据处理后显示在彩色LCD屏上，并显示量程、高低位报警值、日期等相关信息；同时单片机将处理后的数据通过D/A转换器转换为4~20 mA电流信号输出；另外单片机还可根据各点的氢气浓度及其报警限值发出高低位报警信号；系统预留1个与机组DCS系统通信的RS-232/485串行口。

4.2 应用情况
焦作电厂#3发电机于2010年1月检修期间安装了LH1500型漏氢在线监测装置(共设11个测点，安装原理如图4所示)，实现了发电机氢气内漏的多点集中实时监控，使以往查处漏氢费时费力的情况得到明显改观，同时减少了漏氢造成的机组非计划停运次数，提高了机组运行的经济性和安全性[5]。

5 经验与建议
LH1500型漏氢在线监测装置在焦作电厂投运以来，主要有以下经验和建议可供借鉴参考。
5.1使用经验
(1)装置各采样头应垂直安装以便于取样，提高响应速度。
　(2)安装时应先将变送器从取样管道、阀门上拆解下来，待取样管路焊好后再组装变送器，以防焊接热量影响变送器的准确性。
　(3)测点出现漏氢后，应及时消除漏氢或将变送器与氢气隔离，否则可能缩短采样头寿命。
　(4)部分大容量发电机内冷水箱采用充氮微正压运行方式，其内冷水箱内往往存在氧气不足、氢气积累的问题，进而影响铂电阻氢敏传感器的准确性。此类机组内冷水箱宜装设带有氧气浓度自动补偿功能的专用传感器。
5.2应用建议
　(1)焦作电厂#3发电机中性点联箱上部仅安装了1个测氢采样头，当3只中性点套管中的某只发生漏氢时，难以迅速做出准确判断。建议在发电机中性点联箱内加装相间绝缘隔板后，在每根套管上方各装1个测点，以及时、准确地判定漏氢部位。
(2)LH1500型漏氢监测装置能够实时显示各测点氢气浓度，存储255天内的每日浓度最大值，但不提供历史数据曲线，作为现场设备单独使用时，无法准确判定漏氢起始时间及变化情况；因此有必要将装置输出接入电厂DCS系统，存储历史数据、显示历史曲线，确保运行人员随时掌握漏氢量变化，发挥装置最大效能。
发电机漏氢在线监测装置是介于电气、热控、化学三个交叉专业间的一种检测设备。本文通过对不同工作原理的同类仪器的介绍和对比分析，从现场应用的角度提出了仪器的使用经验和建议，对仪器的选型、安装和正确使用维护具有一定指导意义。实践表明，漏氢在线监测装置的应用，特别是纳米管束采样和金属铂氢敏传感器技术的应用，为氢冷发电机的安全经济运行创造了有利条件，除有效防止严重危及人身和设备安全的氢爆事故发生外，还有助于早期确定发电机设备的缺陷和故障，从而及时避免发生严重的设备事故，值得推广应用。
参考文献
[1] 陈丽华. 汽轮发电机漏氢问题及其检测[J].科海故事博览·科教创新, 2009(7).
[2] 白亚民,吕明.发电机漏氢监测仪的开发与应用[J].电力设备,2004(5).
[3] 张良军. 600 MW汽轮发电机漏氢监测装置国产化改造[J]. 浙江电力,2009年增刊.
[4] 白亚民,吕 明.发电机漏氢在线监测装置应用状况的研究[J].电力设备,2001(1).
[5] 范声斌.汽轮发电机漏氢监测装置应用现状分析[J].东方电机,2009(5).