0 引言
华能玉环发电厂1 000 MW 超超临界发电机组是国内率先投入商业运行的百万级发电机组。发电机引进德国西门子技术，其中发电机的氢油水系统装置完全国产化。发电机QCP-1 型氢气控制装置由河南日立信公司研发，是一个集装装置，由2 个部分组成：一是充、排氢部分，由管道、阀门、仪表等组成；二是氢气纯度监测部分。氢气控制装置运行7 年来，虽然一直安全运行，但也发现一些不足：一是发电厂处于海边，海风
中带有大量盐分，对装置中的金属部件造成腐蚀；二是装置的氢气安全等级不高。由于以上2点及装置中部件的老化、精度下降等原因，对机组安全可靠运行已带来隐患，亟待进行具有抗腐蚀、安全等级高的升级改造。
1 改造必要性分析
1.1 设备老化、腐蚀分析
QCP-I 型发电机氢气控制装置自2006 年投运以来使用正常，由于长期连续运行及海边盐碱环境的影响，目前存在以下安全隐患：（1）设备的金属部件（包括设备框架、管道、阀门、仪器壳体等）均出现不同程度的腐蚀现象，存在漏氢安全隐患。
（2）设备内的气体置换阀门、自动补氢调压器、氢气纯度仪采样系统和法兰等部件未进行过全面的检修，密封性能下降，存在漏氢安全隐患。
（3）设备内的氢气纯度仪经过长期使用，精度下降，影响二氧化碳和氢气纯度仪的监测精度，已经有2套设备发生故障而更换。
（4）设备内的氢气压力变送器、气体质量流量计、压力分析仪表等经长期使用，有不同程度的老化情况，影响数据监测的精度和稳定性。
1.2 氢气使用规范分析（略）
1.3 氢气纯度控制异常分析（略）
1.4 氢气露点控制异常分析（略）
2 改造方案
由于发电厂原布置中氢气控制装置位于0 m层，而氢气干燥器位于8.6 m层，为2个独立的装置，位于不同的楼层，操作不方便。改造时考虑将这2 个装置组装成一个大系统，方便今后操作、运行。
升级改造为新型的防爆型氢气控制装置，该装置为确保发电机组的安全，从对氢气发生、传输到补给、置换、运行、排空全过程进行监测和控制，但目前市场上尚缺乏此类综合监控系统。新开发的氢气控制装置为具有氢气干燥、气体置换、计量补氢、失电自动排空、氢气多参数实时监测、数据远传功能的氢气质量控制装置，该装置的仪表和电器部分均采用符合氢气环境的防爆部件，可为发电机组高效、安全运行提供有力保障。
向改造厂家提供的安装尺寸、地基尺寸、法兰接口尺寸等资料，要求依据原有设备实际尺寸，进行设计制造，以确保改造设备外部接口尺寸与原设备一致。在生产厂家完成整套设备装配、气密性试验并合格后，将设备整体托运至发电厂。整体设备到发电厂后仅需进行地基、法兰接口安装和电气接线、设备调试等工作，以确保氢气控制装置改造的可靠性和检修周期可控。
3 设备改造
为解决氢气控制装置存在的防盐雾腐蚀能力差、安全等级低等问题，对以下设备进行了改造：
（1）整体外框升级，采用全新碳钢外框，表面处理、喷塑以及防腐工艺加工，增加防腐措施。
（2）氢气管道升级为316L 不锈钢。阀门、过滤器等升级为全不锈钢或采取防腐措施，见图1。
（3）氢气质量流量计升级为美国KURZ 新一代防爆型氢气质量流量计，见图2，以更可靠地监测发电机的漏氢，提高发电机运行可靠性和安全性。
（4）增加coax 防爆排氢电磁阀组，见图3。当发电厂发生紧急事故时，如发生火灾时，操作人员无法进入到现场操作阀门排氢时，可通过设定在主控室的按钮人为或程序自动诊断紧急打开电磁阀，并连锁关闭供氢电磁阀，切断供氢系统管路，以避免在强排氢的同时，又在不断地向发电机供氢。
防爆排氢电磁阀组由4 个相同电磁阀组成，2 个电磁阀串联成1 组，再与另1 组并联，如图4 所示。阀组中任何1 个电磁阀出故障，不影响阀组功能，使排氢功能高可靠性。电磁阀之间的压力仪可在线检查电磁阀的功能是否正常。
（5）氢气压力变送器升级为全新的SIEMENS7MF4033 防爆型压力变送器（见图5），以提高可靠性。
（6）在原装置的基础上增加氢气露点仪，如图6所示，以监测发电机内和氢气干燥器出口的氢气湿度。氢气湿度仪选用芬兰维萨拉HM364产品，带有自动校准功能，保证数据准确。
（7）氢气纯度分析仪升级为防爆型氢气纯度分析仪7866，见图7。2台纯度仪同时运行，相互对比，确保测量准确，提高发电机运行安全性。
（8）氢气纯度仪机柜上安装有图示式阀门操作图，见图8，显示在充、排氢时的阀门状态，方便操作并可有效防止阀门误操作。
（9）采用表面经防腐处理的纯度传感单元壳体，见图9。
（10）在原装置的基础上增加氢气干燥器。吸附式氢气去湿装置采用双塔交替吸附、再生，可连续不断地对氢气进行干燥去湿。干燥剂的再生采用压力下加热后再冷凝脱水，不消耗再生气体，既节约再生气体又安全简便。该去湿装置具有吸附容量大、性能稳定、环保、节能等优点。去湿装置内置循环风机，当被处理系统中气体无流量或气体流量小的情况，可增大气体流量，尤其在发电机停机情况下，气体干燥效果不受影响。该去湿装置还设计安装了油过滤器，可在气体干燥前先将气体内的油蒸汽去除，既保证了去湿效果又可延长吸附剂的使用寿命。吸附剂采用进口活性氧化铝吸附容量大、化学性质稳定，使用寿命可大于4 a（一个大修周期），经干燥出口氢气露点值可达-40℃。
4 结语
随着机组运行年限增加，设备老化腐蚀逐渐严重，尤其在海边发电厂设备腐蚀程度更加严峻，在这种环境下氢气系统加强设备可靠性和设备抗腐蚀能力就显得格外重要。本次发电机氢气控制装置升级改造方案充分考虑了海边发电厂的环境，并根据发电机最新的安全要求，配置了防爆纯度显示仪和防爆压力显示仪，另外在系统中增加了紧急排氢阀，其余部分按防爆区域域设计。本次改造方案对沿海超超临界火电机组氢气控制系统的防腐改造具有较好的借鉴意义。
注：原文发表于《浙江电力》2016年第3期
原标题：1 000 MW超超临界火电机组发电机氢气控制装置改造分析
