一种监测发电机定冷水漏氢量的方法和系统与流程

1.本发明涉及发电机定冷水系统监测技术，具体地涉及一种实时监测发电机定冷水中漏氢量的方法和系统。


背景技术：

2.定子绕组冷却水系统也称为定冷水系统或定子水系统。公司发电机定子绕组采用冷却水直接冷却，这将极大地降低最热点的温度，并可降低可能产生的导热膨胀的相邻部件之间的温差，从而能将各部件所受的机械应力减少至最小。在发电机正常运行过程中，由于设备的振动，老化，很难避免发电机定冷水出现漏氢或漏点增大的问题，导致发电机运行风险增加。在发电机定冷水中，漏氢直接影响到发电机设备的安全，根据国家能源局颁布的规定，发电机定冷水系统中漏氢量达到0.3m3/d时应在计划停机时安排消缺，漏氢量大于5m3/d时应立即停机处理。因此，对发电机定冷水中漏氢量进行准确和实时的监测具有重要意义，不仅有助于判断机组运行状态，还可为检修提供参考。
3.现有的监测漏氢量技术为在发电机定冷水水箱上部设置排氢管道，排氢管道连接气液分离器4，将从定冷水水箱1排出的气流中的水蒸气和氢气进行分离，气液分离器4的气体出口与氢气测量探头30连接，气液分离器4的液体出口则连接回到定冷水水箱1中。该技术主要利用氢气浓度加气体流量的测量装置，属于气体监测技术，它的工作原理为，漏入发电机定冷水水箱中的氢气，从水中逸出水箱上面的一段气层后进行监测，不仅与该段气层厚度有关、同时还与水箱水位变化、水温、保护气体等因素有关，此外气液分离器4也不能将保护气体排除(包括水蒸气也无法完全排除)，因此该方法不能实时和准确地监测发电机定冷水中的漏氢情况。为此，需要对发电机定冷水中漏氢量的检测设计新的技术方案。


技术实现要素：

4.(一)要解决的技术问题
5.鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种实时监测发电机定冷水中漏氢量的方法和系统，相较于现有气体监测方法，能够更准确地实时监测到发电机定冷水中的漏氢量，为生产管理人员提供检修依据，保障发电机安全经济运行。
6.(二)技术方案
7.为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：
8.第一方面，本发明提供一种实时监测发电机定冷水中漏氢量的方法，所述方法包括：
9.s1、在某一时刻t0，在发电机定冷水入口处采集入口水样，对水样进行冷却，并测出冷却水中的溶解氢浓度a；
10.s2、在t0+t
δ
时刻，在发电机定冷水出口处采集出口水样，对水样进行冷却，并测出冷却水中的溶解氢浓度b；所述t
δ
＝0-10s；
11.s3、根据b与a的差值，计算发电机定冷水中的漏氢量。
12.优选地，s1和s2中，分别将水样冷却至20-25℃。
13.优选地，溶解氢浓度a和b是利用在线溶解氢传感器进行检测。
14.优选地，s3中，在计算发电机定冷水中的漏氢量时，计算参数包括：b与a的差值、定冷水流量、水温和水压。
15.其中，限定t
δ
＝0-10s，可以防止水样突变引起的误差。
16.优选地，s3中，漏氢量计算公式如下：
17.设发电机定冷水入口水中溶解氢浓度为aμg/l，发电机定冷水出口水中溶解氢浓度为bμg/l，则b-a为氢气某一时段漏入水中的量；设定冷水流量为q m3/h，则24小时氢气漏入水中量为：
18.(b-a)
×
10-6
×q×
103×
24
÷2×
22.4
×
10-3
(m3/d)
19.＝2.69
×
10-4
×
(b-a)
×
q(m3/d)；
20.最后，通过积分计算出每天发电机定冷水中的总漏氢量。
21.第二方面，本发明提供一种实时监测发电机定冷水中漏氢量的系统，其包括：定冷水入水取样位点(11)、定冷水出水取样位点(12)、定冷水入口水样冷却器(3)、定冷水出口水样冷却器(4)、至少一个在线溶解氢传感器、以及定冷水漏氢量计算模块(10)；
22.所述定冷水入水取样位点(11)设置在发电机定冷水入口处，并且其连接定冷水入口水样冷却器(3)，用于将从定冷水入水取样位点(11)获取的水样进行冷却降温，得到冷却入口水样；所述定冷水出水取样位点(12)设置在发电机定冷水出口处，并且其连接定冷水出口水样冷却器(4)，用于将从定冷水出水取样位点(12)获取的水样进行冷却降温，得到冷却出口水样；
23.所述在线溶解氢传感器用于感测冷却入口水样中溶解的氢浓度a以及所述冷却出口水样中溶解的氢浓度b，并将感测结果发送给所述定冷水漏氢量计算模块(10)，由定冷水漏氢量计算模块(10)根据a、b差值计算出发电机定冷水中的漏氢量。
24.根据本发明的较佳实施例，所述在线溶解氢传感器的数量为两个，其中一个在线溶解氢传感器(5)连接所述定冷水入口水样冷却器(3)，另一个在线溶解氢传感器(6)连接所述定冷水出口水样冷却器(4)；且所述在线溶解氢传感器(5)及在线溶解氢传感器(6)均信号连接所述定冷水漏氢量计算模块(10)。
25.根据本发明的较佳实施例，所述在线溶解氢传感器的数量为1个，其通过三通阀(22)连接所述定冷水入口水样冷却器(3)和定冷水出口水样冷却器(4)；通过切换三通阀(22)的导通方向，使在线溶解氢传感器先后连通所述定冷水入口水样冷却器(3)及定冷水出口水样冷却器(4)，以分别检测冷却入口水样和冷却出口水样中的氢浓度；所述在线溶解氢传感器信号连接所述定冷水漏氢量计算模块(10)；或者：
26.所述在线溶解氢传感器的数量为1个，所述定冷水入口水样冷却器(3)和定冷水出口水样冷却器(4)出口处分别设有一个三通阀，并通过三通阀连接一个在线溶解氢传感器；所述三通阀中的一端还直接或间接连接发电机定冷水水箱或废水排放系统；所述在线溶解氢传感器信号连接所述定冷水漏氢量计算模块(10)。
27.根据本发明的较佳实施例，所述系统还包括入水取样阀(1)和出水取样阀(2)和汇流漏斗(9)；所述入水取样阀(1)连接在所述定冷水入水取样位点(11)与所述定冷水入口水样冷却器(3)的连接管路上；所述出水取样阀(2)连接在所述定冷水出水取样位点(12)与所
述定冷水出口水样冷却器(4)的连接管路上；所述在线溶解氢传感器流出的冷却入口水样和冷却出口水样均流入汇流漏斗(9)中，所述汇流漏斗(9)连接发电机定冷水水箱或废水排放系统。
28.根据本发明的较佳实施例，定冷水漏氢量计算模块(10)连接显示器、上位机及报警器中的一种或多种设备。通过显示器显示可以包括但不限于：发电机定冷水入口、出口溶解氢浓度及历史曲线、每小时漏氢量、每天累计漏氢量、报警信息。
29.根据本发明的较佳实施例，所述定冷水漏氢量计算模块(10)根据氢浓度b与a的差值、定冷水流量、水温、水压计算得到定冷水中的漏氢量。
30.根据本发明的较佳实施例，所述定冷水漏氢量计算模块(10)按照如下公式计算漏氢量：
31.设发电机定冷水入口水中溶解氢浓度为aμg/l，发电机定冷水出口水中溶解氢浓度为bμg/l，则b-a为氢气某一时段漏入水中的量；设定冷水流量为q m3/h，则24小时氢气漏入水中量为：
32.(b-a)
×
10-6
×q×
103×
24
÷2×
22.4
×
10-3
(m3/d)
33.＝2.69
×
10-4
×
(b-a)
×
q(m3/d)；
34.最后，通过积分计算出每天发电机定冷水中的总漏氢量。
35.第三方面，本发明涉及一种实时监测发电机定冷水中漏氢量的方法，其采用上述任一实施例所述的系统进行监测。
36.(三)有益效果
37.本发明通过在发电机定冷水入口处采集入口水样，并对水样冷却降温(至20-25℃)，降温后借助在线溶解氢传感器感测入口水样中的溶解氢浓度，又在发电机定冷水出口处采集出口水样，并对水样冷却降温(至20-25℃)，利用在线溶解氢传感器感测冷却后的出口水样中溶解氢浓度，由于都是冷却后再感测，因此避免因水温高而挥发逸散出来的气体氢，由此根据定冷水出水水样中的氢浓度和定冷水入水水样的氢浓度之差，计算得到更加准确的定冷水中漏氢量值。本发明的方法直接针对定冷水入口和出口水样进行实时监测，具有灵敏度高，反应速度快的特点，能及时捕捉微小的漏氢情况，大幅提高了对发电机运转安全的监测水平。
38.相较于现有技术，本发明监测发电机定冷水中漏氢量的方法不容易受到定冷水水箱水位变化(定冷水水箱上部气层厚度)、水温、保护气体、水中溶解氧、定冷水水箱中本底溶解氢等因素的干扰，测量误差小。
39.本发明还提供了一种监测发电机定冷水中漏氢量的系统，系统组成简单，可通过设置计算程序和阀控制程序，自动实时监测发电机定冷水中漏氢量，该系统组成简单，易于维护。定冷水出口水样降温和测氢后，再回到定冷水水箱中，也可避免对定冷水水箱中的水温带来影响。
40.本发明的意义包括：实时监测发电机定冷水中漏氢浓度和漏氢量，为维护人员提供判断机组安全、运行状态、检修状态的依据，以便于检查判断渗漏的大小，防止发电机的损坏，保障安全运行；在机组投运前，氢气置换过程中，提前判断是否漏氢，将事故消灭在萌芽中，将风险降低到最小；实时在线监测发电机定冷水中漏氢趋势，生产管理人员根据漏氢情况及时调整机组运行状态，保障发电机安全经济运行。
附图说明
41.图1为本发明实施例1的实时监测发电机定冷水中漏氢量的系统的示意图。
42.图2为本发明实施例2的实时监测发电机定冷水中漏氢量的系统的示意图。
43.图3为本发明实施例3的实时监测发电机定冷水中漏氢量的系统的示意图。
具体实施方式
44.为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。
45.实施例1
46.参见图1为本发明一种直接监测发电机定冷水漏氢量的系统，图中实线表示水流管线连接，虚线表示信号连接。该系统包括：定冷水入水取样位点11、发电机定冷水出口水样12、入水取样阀1、出水取样阀2、定冷水入口水样冷却器3、定冷水出口水样冷却器4、对定冷水入口水样进行监测的在线溶解氢传感器5、对定冷水出口水样进行监测的在线溶解氢传感器6、汇流漏斗9、定冷水漏氢量计算模块10。定冷水水箱为发电机定子提供冷却循环用水。
47.定冷水入水取样位点11与入水取样阀1的入口端通过管道相连，入水取样阀1的出口端通过管道与定冷水入口水样冷却器3的入口相连，定冷水入口水样冷却器3的出口通过管道与在线溶解氢传感器5入口端相连，在线溶解氢传感器5出口端通过管道与汇流漏斗9入口端相连，汇流漏斗9出口端通过管道与发电机定冷水水箱相连或与地沟相连。
48.发电机定冷水入口水样12与出水取样阀2的入口端通过管道相连，出水取样阀2的出口端通过管道与定冷水出口水样冷却器4的入口相连，定冷水出口水样冷却器4的出口通过管道与在线溶解氢传感器6入口端相连，在线溶解氢传感器6出口端通过管道与汇流漏斗9入口端相连，汇流漏斗9出口端通过管道与发电机定冷水水箱相连或与地沟相连。
49.参见图1，在线溶解氢传感器5通过电缆与定冷水漏氢量计算模块10相连，用于向定冷水漏氢量计算模块10传输发电机定冷水入口溶解氢浓度a数据；发电机定冷水出口在线溶解氢传感器6通过电缆与定冷水漏氢量计算模块10相连，用于向定冷水漏氢量计算模块10传输发电机定冷水出口溶解氢浓度b数据。
50.参见图1，定冷水漏氢量计算模块10中的软件程序，对在线溶解氢传感器5和6的溶解氢浓度a和b数据，先将溶解氢浓度a和b数据进行差值运算(b-a)再和定冷水的流量、水温、压力信号运算，得到发电机的漏氢量值。其中，定冷水漏氢量计算模块10可以连接显示器、上位机及报警器中的一种或多种设备，并在显示器上显示发电机定冷水入口、出口溶解氢浓度及历史曲线、每小时漏氢量、每天漏氢量、报警信息。
51.定冷水漏氢量计算模块10中的软件程序按照如下方式计算漏氢量：
52.设发电机定冷水入口水中溶解氢浓度为aμg/l，发电机定冷水出口水中溶解氢浓度为bμg/l,则b-a为氢气某一时段漏入水中的量。设定冷水流量为q m3/h,则24小时氢气漏入水中量为(折合为标况)
53.(b-a)
×
10-6
×q×
103×
24
÷2×
22.4
×
10-3
(m3/d)
54.＝2.69
×
10-4
×
(b-a)
×
q(m3/d)
55.由于发电机定冷水入口、出口水中溶解氢浓度并非恒定值，因此，可以通过积分运
算，可计算出每天的水中漏氢量。
56.优选地，在定冷水水箱与发电机定子冷却水入口之间设有流量计。
57.实施例2
58.参见图2为本发明实施例2的一种直接监测发电机定冷水漏氢量的系统，图中实线表示水流管线连接，虚线表示信号连接。实施例2与实施例1的区别在于：设置的在线溶解氢传感器的数量不同。本实施例中只有1个在线溶解氢传感器33和1个三通阀22。如图所示：
59.定冷水入水取样位点11与入水取样阀1的入口端通过管道相连，入水取样阀1的出口端通过管道与定冷水入口水样冷却器3的入口相连，定冷水入口水样冷却器3的出口通过管道与三通阀22的一端相连。发电机定冷水入口水样12与出水取样阀2的入口端通过管道相连，出水取样阀2的出口端通过管道与定冷水出口水样冷却器4的入口相连，定冷水出口水样冷却器4的出口通过管道与三通阀22的另一端相连。所述三通阀22的第三端则与一个线溶解氢传感器33相连。通过切换三通阀22的导通方向，使在线溶解氢传感器33先后连通定冷水入口水样冷却器3和定冷水出口水样冷却器4，以分别检测冷却入口水样和冷却出口水样中的氢浓度；所述在线溶解氢传感器33通过电缆与定冷水漏氢量计算模块10相连，用于向定冷水漏氢量计算模块10传输发电机定冷水入口溶解氢浓度a和出口溶解氢浓度b。在线溶解氢传感器33出口端通过管道与汇流漏斗9入口端相连，汇流漏斗9出口端通过管道与发电机定冷水水箱相连或与地沟相连。
60.同样地，定冷水漏氢量计算模块10可以连接显示器、上位机及报警器中的一种或多种设备，并在显示器上显示发电机定冷水入口、出口溶解氢浓度及历史曲线、每小时漏氢量、每天漏氢量、报警信息。定冷水漏氢量计算模块10中的软件程序计算漏氢量的方法参见实施例1。
61.其中，定冷水漏氢量计算模块10还控制入水取样阀1、出水取样阀2、三通阀22的通断或导通方向，实现自动切换和检测。
62.实施例3
63.参见图3为本发明实施例3的一种直接监测发电机定冷水漏氢量的系统，图中实线表示水流管线连接，虚线表示信号连接。实施例3与实施例2的区别在于：三通阀22的数量为2个。在定冷水入口水样冷却器3和定冷水出口水样冷却器4出口处分别设有一个三通阀22，并通过三通阀22连接同一个在线溶解氢传感器33。两个三通阀22中的一端还直接或间接连接发电机定冷水水箱或废水排放系统。在线溶解氢传感器33信号连接定冷水漏氢量计算模块10。当在线溶解氢传感器33在感测定冷水入口水样冷却器3排出的水样时，定冷水出口水样冷却器4排出的水样被直接排放到排放系统中，借此可以保持水样的新鲜程度。
64.本发明的方法直接针对定冷水入口和出口水样进行实时监测，具有灵敏度高，反应速度快的特点，能及时捕捉微小的漏氢情况，大幅提高了对发电机运转安全的监测水平。相较于现有技术，本发明监测发电机定冷水中漏氢量的方法不容易受到定冷水水箱水位变化(定冷水水箱上部气层厚度)、水温、保护气体、水中溶解氧、定冷水水箱中本底溶解氢等因素的干扰，测量误差小。
65.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进
行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。