山西大唐國際運(yùn)城發(fā)電有限責(zé)任公司 董滿利

600MW汽輪發(fā)電機(jī)漏氫原因分析及處理

山西大唐國際運(yùn)城發(fā)電有限責(zé)任公司 董滿利

本文介紹了哈爾濱電機(jī)廠600MW 汽輪發(fā)電機(jī)發(fā)生氫氣泄漏時(shí)的處理經(jīng)過，對(duì)引起發(fā)電機(jī)出現(xiàn)氫氣泄漏的原因進(jìn)行了深入地探討，并提出了處理方法及改進(jìn)措施。

發(fā)電機(jī)；氫氣泄漏；分析；處理

0 引言

某公司安裝有2臺(tái)哈爾濱電機(jī)廠生產(chǎn)的600 MW汽輪發(fā)電機(jī)組，與其配套的是QFSN-600-2YHG型水內(nèi)冷發(fā)電機(jī)。該發(fā)電機(jī)冷卻方式為定子繞組（包括定子線圈、定子引線、定子出線）水內(nèi)冷，定子鐵心和轉(zhuǎn)子繞組氫內(nèi)冷。由于氫氣具有密度小，熱傳導(dǎo)率高(較空氣大6倍)的特點(diǎn)，所以，發(fā)電機(jī)采用氫冷可提高發(fā)電機(jī)效率，使發(fā)電機(jī)尺寸減小，冷卻器的表面減小，通風(fēng)損耗減小，發(fā)電機(jī)運(yùn)行噪聲降低等，因此，現(xiàn)代大型發(fā)電機(jī)廣泛采用氫氣進(jìn)行冷卻。維持氫冷發(fā)電機(jī)的正常運(yùn)行的必要條件是維持氫系統(tǒng)各部件工作正常。其主要指標(biāo)有保證機(jī)內(nèi)氫氣壓力，保證機(jī)內(nèi)冷氫溫度、濕度以及溫差正常，保證機(jī)內(nèi)氫氣純度等。但由于氫氣擴(kuò)散快、滲透能力強(qiáng)，加上密封油、冷卻水?dāng)y帶漏氫等原因，在實(shí)際運(yùn)行過程中發(fā)電機(jī)內(nèi)氫氣一般是在持續(xù)外漏，但規(guī)程要求每天補(bǔ)氫量不大于10m3,即為合格。否則，將嚴(yán)重影響發(fā)電機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定運(yùn)行。由于氫氣無色無味，所以氫氣的查漏比較困難，特別是在看不到和檢測不到的地方，漏點(diǎn)更加難以查找。

該公司的兩臺(tái)發(fā)電機(jī)組均安裝了漏氫在線檢測裝置，設(shè)有八個(gè)檢測點(diǎn)，分別是：發(fā)電機(jī)出口封閉母線A、B、C三相各一點(diǎn)，出線套管箱兩點(diǎn)，汽側(cè)、勵(lì)磁回油管道上各一點(diǎn)，定冷水箱上部排空門處一點(diǎn)。

1 容易發(fā)生漏氫的部位和檢測

從發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)看，氫系統(tǒng)泄漏的地方和檢測辦法如下：

1.1 發(fā)電機(jī)端蓋、閥門法蘭以及相連的排污管泄漏

可以利用手持式氫氣檢漏儀在懷疑部位進(jìn)行檢測，在排氫口進(jìn)行測量可以發(fā)現(xiàn)管路閥門的內(nèi)漏。

1.2 密封油系統(tǒng)攜帶漏氫

正常情況下密封油系統(tǒng)氫、空兩側(cè)油壓相等，若平衡閥工作不正常，氫側(cè)油壓大于空側(cè)油壓，將使氫氣進(jìn)入空側(cè)密封油中，造成氫氣泄漏。這種情況下，可以分析密封油系統(tǒng)的運(yùn)行工況，在排煙風(fēng)機(jī)出口進(jìn)行漏氫量的檢測。

1.3 密封瓦磨損或密封瓦卡澀造成漏氫

密封瓦磨損或密封瓦卡澀造成密封油系統(tǒng)運(yùn)行不正常、氫系統(tǒng)密封不足漏氫，并通過密封瓦串至軸瓦腔室內(nèi)，在排煙風(fēng)機(jī)出口處及主機(jī)潤滑油箱內(nèi)部都可能測量到氫氣。

1.4 密封墊子的密封或注膠被破壞而造成漏氫

密封瓦支座和發(fā)電機(jī)端蓋或中間環(huán)之間的密封墊損壞，注膠不實(shí)，密封不嚴(yán)，也會(huì)向軸瓦腔室內(nèi)泄漏，同樣在排煙風(fēng)機(jī)出口處及主機(jī)潤滑油箱內(nèi)部測量到氫氣。

1.5 定冷水系統(tǒng)漏氫

由于正常運(yùn)行時(shí)定冷水壓低于氫壓，因此一旦發(fā)電機(jī)內(nèi)部定冷水系統(tǒng)泄漏，氫氣就會(huì)從發(fā)電機(jī)內(nèi)漏至定冷水系統(tǒng)。這種情況下，可在定冷水箱上報(bào)的排空門處檢測漏氫量。

1.6 氫冷器內(nèi)管子漏氫

這一類型的漏氫可以在停機(jī)后采用隔離氫冷器，對(duì)其進(jìn)行打壓的辦法進(jìn)行氫氣泄漏檢測。

1.7 轉(zhuǎn)子漏氫

發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組引線的導(dǎo)電螺釘密封泄漏導(dǎo)致轉(zhuǎn)子漏氫。如這一點(diǎn)漏氫，可通過轉(zhuǎn)子氣密試驗(yàn)進(jìn)行檢查。

1.8 檢修工藝不良導(dǎo)致漏氫

（1）密封瓦座襯墊制作和安裝工藝不良，如上下半搭接不良或裝復(fù)時(shí)移位造成錯(cuò)口漏氫；

圖1 中間環(huán)發(fā)生泄漏的部位

圖2 發(fā)生泄漏的波紋管

（2）密封瓦水平度以及密封瓦軸向和徑向間隙未達(dá)到要求；

（3）發(fā)電機(jī)大端蓋、中間環(huán)、密封瓦安裝錯(cuò)位導(dǎo)致密封不嚴(yán)；

（4）發(fā)電機(jī)大端蓋結(jié)合面注膠不實(shí)；

（5）管道、閥門等法蘭墊子安裝不好；

（6）密封面清理不徹底。

2 異常漏氫的查找處理實(shí)例

該公司兩臺(tái)機(jī)組自投產(chǎn)以來，專業(yè)人員高度重視發(fā)電機(jī)漏氫的查找治理工作，總結(jié)投產(chǎn)以來的查漏工作經(jīng)驗(yàn)，暴露的漏氫點(diǎn)主要?dú)w納為如下幾點(diǎn)：

2.1 發(fā)電機(jī)本體漏氫

2.1.1 由于某些發(fā)電機(jī)密封膠耐熱性能較差，在較高的運(yùn)行環(huán)境溫度下，造成密封膠稀化、外流，致使端面密封溝槽漏空，使機(jī)殼內(nèi)部氫氣外漏。此種現(xiàn)象主要體現(xiàn)在發(fā)電機(jī)汽勵(lì)兩側(cè)上下大端蓋結(jié)合面、發(fā)電機(jī)本體與出線套管箱體的結(jié)合面等處。此類漏氫處理通過結(jié)合面的二次注膠孔補(bǔ)膠及采用性能更好的密封膠即可解決。

2.1.2 發(fā)電機(jī)本體各人孔門結(jié)合面及緊固螺栓漏氫。這類問題的發(fā)生主要是由于密封墊采用不當(dāng)，安裝質(zhì)量不高造成。加強(qiáng)安裝、檢修工藝，密封墊制作工藝，螺栓要緊力均勻，必要時(shí)可在結(jié)合面涂抹平面密封膠。

2.2 發(fā)電機(jī)氫系統(tǒng)設(shè)備管路、閥門、法蘭等漏氫

這類漏氫主要是由于安裝檢修工藝、閥門質(zhì)量不好內(nèi)漏造成。發(fā)電機(jī)的油水分離器、氫干燥器、絕緣過熱裝置、來氫回氫總管等設(shè)備的管路、法蘭處應(yīng)做為平時(shí)檢查的重點(diǎn)部位。

2.3 發(fā)電機(jī)中間環(huán)漏氫

該公司1號(hào)發(fā)電機(jī)組勵(lì)磁密封瓦中間環(huán)下結(jié)合面由于制造廠家工藝不良，表面有局部凹陷，（故障部位見圖1）造成氫氣從結(jié)合面漏至密封油腔體內(nèi)，發(fā)電機(jī)補(bǔ)氫量超標(biāo)。后經(jīng)小修解體，對(duì)中間環(huán)結(jié)合面進(jìn)行重新處理，并對(duì)密封槽進(jìn)行完全注膠后，漏氫點(diǎn)消失。針對(duì)該類缺陷，應(yīng)加強(qiáng)設(shè)備制造、出廠過程中的驗(yàn)收工作。

2.4 發(fā)電機(jī)定冷水系統(tǒng)漏氫

該公司2號(hào)發(fā)電機(jī)組在運(yùn)行中出現(xiàn)定冷水箱漏氫在線檢測裝置報(bào)警，同時(shí)機(jī)組日補(bǔ)氫量增大，補(bǔ)氫頻繁，工作人員立即用手持式氫氣檢漏儀對(duì)定冷水系統(tǒng)進(jìn)行檢查，當(dāng)檢查至定冷水箱上部排空門時(shí)，檢漏儀報(bào)警強(qiáng)烈，判斷發(fā)電機(jī)定冷水系統(tǒng)內(nèi)漏。停機(jī)后，拆除發(fā)電機(jī)外部定子線棒冷卻水進(jìn)出管道，對(duì)發(fā)電機(jī)本體進(jìn)行水壓試驗(yàn)，打壓至0.3 MPa，10 min后降到0.2 MPa，壓力無法保持，同時(shí)從汽側(cè)油水分離器中排出大量油水混合物，進(jìn)一步確認(rèn)漏點(diǎn)在發(fā)電機(jī)本體內(nèi)部，后將汽側(cè)上端蓋拆除，進(jìn)一步查找發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)汽側(cè)定冷水匯流管的一段長約600 mm的金屬波紋管漏水（故障部位見圖2）。將其拆除后，繼續(xù)對(duì)定子線棒打壓試驗(yàn)，未發(fā)現(xiàn)泄漏。

圖3 帶壓堵漏絲堵加工圖

3 經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)

由于發(fā)電機(jī)氫氣系統(tǒng)與許多系統(tǒng)有聯(lián)系，且受到多種因素的影響，出現(xiàn)泄漏的機(jī)率很大，往往比較隱蔽，難以直接發(fā)現(xiàn)漏點(diǎn)，總結(jié)以下幾點(diǎn)以供參考：

3.1 出現(xiàn)漏氫首先應(yīng)分析系統(tǒng)，采取排除法進(jìn)行查找，遵循先系統(tǒng)，后本體的原則，逐漸縮小范圍。

3.2 在初步鎖定漏點(diǎn)范圍后，首先應(yīng)進(jìn)行原因分析，擬定處理方案和可能采取的對(duì)策，再進(jìn)行有目的地處理，這樣可以少走彎路。

3.3 發(fā)電機(jī)檢修安裝工藝較高，應(yīng)引起充分的重視。諸如人孔門漏氫、系統(tǒng)管路法蘭漏氣都是完全可以避免的，在安裝檢修中一定要注意工藝水平，密封墊制作必須規(guī)范，螺栓緊固壓力必須均勻、密封溝槽必須充分注膠等。同時(shí)密封過程中應(yīng)充分考慮設(shè)備運(yùn)行時(shí)的各項(xiàng)參數(shù)，如溫度、壓力等。選用的密封材料性能必須滿足發(fā)電機(jī)的運(yùn)行工況，以便達(dá)到更好的密封效果。

3.4 針對(duì)運(yùn)行中端蓋密封膠稀化，造成漏氫這一故障，一方面可采用耐熱性能較高的新型密封材料，另一方面結(jié)合實(shí)際進(jìn)行技術(shù)改造，將原有的端蓋注膠孔螺栓更換為帶壓注膠絲堵（絲堵見圖3），解決了運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)漏膠而無法補(bǔ)充的難題。

3.5機(jī)組檢修過程中，控制漏氫方面應(yīng)著重把好壓力試驗(yàn)關(guān),四個(gè)氣密試驗(yàn)必須合格，即定冷水系統(tǒng)的氣密試驗(yàn)、轉(zhuǎn)子中心孔的氣密試驗(yàn)，氫氣冷卻器的氣密試驗(yàn)、回裝后的整體氣密試驗(yàn)。

4 結(jié)束語

發(fā)電機(jī)氫系統(tǒng)涉及的范圍比較廣，漏氫原因較復(fù)雜，通過對(duì)漏氫點(diǎn)的檢測及處理，成功地解決了機(jī)組異常漏氫的故障，減少補(bǔ)氫量，保證了機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。