摘要：從工作原理及使用效果等方面，對目前在國內氫冷卻汽輪發電機應用較多的幾類漏氫監測裝置進行了對比分析，并以焦作電廠#3發電機為例，對納米管束采樣-金屬鉑氫敏傳感器型多通道漏氫在線監測技術的應用情況進行了論述，供發電廠設備運維和選購時借鑒。

汽輪發電機的安全穩定運行對電力系統乃至整個國民經濟都具有十分重要的意義。大、中型汽輪發電機一般采用水-氫-氫冷卻方式，即定子繞組水內冷、轉子繞組氫內冷、鐵芯及其他構件氫冷。隨著機組容量的增大和氫壓的升高，漏氫量的大小已成為考核氫冷發電機的一個重要指標。發電機可能存在的漏氫途徑很多，歸納起來主要有兩種：(1)從外殼直接漏到大氣中，即“外漏”；(2)漏到密封油系統、定子冷卻水系統、氫氣冷卻器、封閉母線套管軟連接段或中性點軟連接箱(下文簡稱“中性點聯箱”)中，即“內漏”[1]。外漏通常可以通過涂抹皂液或使用移動式測氫儀檢查發現，而內漏由于發現困難，成為氫冷機組運行的大患。

原國家電力公司2000年9月頒布的《防止電力生產重大事故的二十五項重點要求》中規定：“為防止氫冷發電機的氫氣漏入封閉母線，在發電機出線箱與封閉母線連接處應裝設隔氫裝置，并在適當地點設置排氣孔和加裝漏氫在線監測裝置。應按時檢測氫冷發電機油系統、主油箱內、封閉母線外套內的氫氣體積含量(濃度)”。

本文對目前國內常見的幾種漏氫監測裝置的工作原理和特點進行了對比，介紹了一種可以實時監測發電機出線套管、內冷水箱、密封瓦等關鍵部位漏氫情況并自動報警的新型發電機漏氫在線監測裝置，并對其設計、構造、性能特點以及在焦作電廠#3發電機的實際應用情況進行了論述。

1 系統簡介

焦作電廠#3發電機為東方電機廠生產的QFSN-200-2型氫冷汽輪發電機，1985年12月建成投產，裝機容量200MW，2001年增容至220MW。發電機為水-氫-氫冷卻方式，其密封瓦為雙流環式，內冷水箱為開啟式。發電機三相出線套管分相接入封母軟連接段，中性點3根套管均接入中性點聯箱。

該機組自投運以來，多次發生運行中漏氫。其中的氫氣內漏故障因其查找難、危害大，一直是機組運行中面臨的難題。此前，該廠主要依靠計算機組每日漏氫量監測其漏氫情況，當漏氫量超標時進行查漏。上述漏氫檢測方式費時費力(從漏氫發生到發現故障點往往需要兩天以上)，查找氫氣冷卻器漏氫時還需要降低機組出力，對機組運行的經濟性和安全性均十分不利，亟需通過先進的監控裝置對發電機氫氣內漏做出及時準確的判斷。

2 對比分析

目前國內生產的該類裝置從工作原理上主要分為兩種:(1)熱導型：由一臺安裝在發電機附近的熱導式氫氣分析儀通過管道從不同測點依次抽取氣樣進行檢測，分析各測點的氫含量；(2)傳感器型：用氫敏傳感器做采樣頭，把發電機就地測點處的微量氫濃度的變化轉變成電信號，由裝在集控室或就地的電子儀表進行連續在線監測。

熱導型漏氫循環監測裝置需要配備抽氣泵、氣體取樣管路、時間繼電器、電磁閥，以一定的時間間隔自動依次循環進行測量，具有測量范圍寬(0～100%)的優點。但同時也存在對高、低端濃度(1%以下和95%以上)測量精度低、反應滯后(30min~2h)，油、水系統測點需加裝干燥、過濾裝置，抽氣泵易損易泄漏，安裝、維護成本高等缺點，用戶已逐漸減少。

氫敏傳感器型漏氫監測裝置由采樣頭、主機和連接電纜三部分組成。采樣頭安裝在氣體采樣處，主機安裝在集控室或發電機附近，兩者之間以電纜連接。該類裝置可實現發電機漏氫的多通道在線監測，具有結構緊湊、安裝和使用簡便、工作穩定可靠、現場維護工作量小、靈敏度高、響應和恢復時間短等優點，是目前較為常見的漏氫監測方式。

采樣和檢測是漏氫監測裝置工作過程的關鍵環節。根據采樣原理的不同，市場上常見的傳感器型漏氫監測裝置主要有透氫膜采樣和納米管束采樣兩大類。

透氫膜型漏氫監測裝置的采樣頭氣室中裝有能將氣體與油、水、灰塵進行分離的透氫膜片[2]。使用透氫膜采樣，現場的氫氣所帶的油氣和水粘附在透氫膜上，易使其發生阻塞或老化穿孔，造成漏報、誤報和傳感器侵蝕，傳感器整體壽命通常較短。

納米管束型漏氫監測裝置采樣頭中的納米管束與透氫膜作用相同，但其油、水隔斷能力相對較強(可達傳統透氫膜的10倍以上)，可以直接伸入帶壓的油、水中采集其中的氫氣，不會出現漏油、漏水現象，也不存在內冷水箱滿水位時浸泡采樣頭、損壞儀器和設備的問題。

根據傳感器內氫敏元件的不同，目前國內常見的傳感器型監測裝置主要分鈀柵氫敏傳感器型和金屬鉑氫敏傳感器型兩大類。