華電寧夏靈武電廠#4發電機漏氫原因簡要分析及處理

【摘要】根據華電寧夏靈武電廠#4發電機及氫氣、密封油系統，結合漏氫的部位及現象，分析該機組漏氫的原因及簡述處理過程。

【關鍵詞】發電機；漏氫；分析；處理

0.引言

氫氣是一種易燃易爆的危險性氣體，在空氣中的爆炸極限是4%～75.6%（體積濃度），如果氫氣泄漏并不能及時排放時，會在廠房內聚積與空氣混合，有可能發生氫爆的危險。而且漏氫量的大小直接影響發電機的冷卻和機組的安全運行，因此在水-氫-氫冷卻的機組中，控制氫氣泄露成為汽輪發電機組安裝工作的一項重點。

1.#4發電機及氫氣、密封油系統概述

華電寧夏靈武電廠二期#4發電機采用的是東方電機股份有限公司生產的QFSN-1000-2-27型三相同步交流水-氫-氫冷發電機。發電機采用端蓋式軸承，單流環式密封瓦，端蓋與機座的配合面及水平合縫面上開有密封槽，以便槽內充密封膠，密封機內氫氣。發電機充氫容積：143m3、額定氫壓：0.52MPa、氫氣耗量：12Nm3/day。密封油由汽輪機主機潤滑油直接供給，一路分別進入汽端和勵端的密封瓦，經中間油孔沿軸向間隙流向空氣側和氫氣側形成油膜，起到密封和潤滑的作用，氫側、空側）回至潤滑油系統。密封瓦油壓大于機內氫壓：0.055±0.02（MPa）

2.#4發電機漏點的查找和處理

2.1 #4發電機整套氣密試驗過程中的查漏及處理

#4發電機氫氣系統在安裝過程中全部采用不銹鋼（0Cr18Ni9）管材及焊接閥門，減少了外漏漏點，在發電機整套風壓試驗中向發電機氫氣系統充入干燥的壓縮空氣及少量的SF6氣體至0.10MPa，共查出五處漏點：①發電機勵端右側下部人孔門法蘭橡膠密封圈損壞，經更換密封圈，漏點消除；②發電機出線罩人孔門法蘭橡膠密封圈損壞，經更換密封圈，漏點消除；③回油擴大槽頂部法蘭橡膠密封圈損壞，經更換密封圈，漏點消除；④氫氣控制排安全閥泄露，經重新組裝，漏點消除；⑤氫氣控制排減壓閥接頭泄露，后經重新更換接頭，漏點消除；經處理漏點全部消除，繼續升壓至0.52MPa，穩壓2小時，開始計時，保壓24小時，記錄壓力及機殼溫度變化，見附表，對發電機作整套氣密試驗，壓縮空氣泄漏量換算到給定狀態（P0=0.1MPa，t0=20℃）下為0.26Nm3/day<1Nm3/day，符合要求。

2.2 #4發電機整套啟動時漏氫點的查找及處理

4#機組并網進入試運階段，記錄壓力及機殼溫度變化，經計算，氫氣泄漏量符合要求。機組在第二次啟動并網運行后，機組功率升至200MW，氫氣壓力升至額定值0.52MPa時，發電機內氫氣漏量增大，平均漏量0.012MPa/h，對油-氫壓差閥整定，將油氫壓差升至0.08MPa，漏氣量稍微緩解，平均漏量0.01MPa/h。功率繼續上升，漏氫量不變，進行漏點檢測：

①密封油排油煙風機出口U型油封彎處氫氣含量為130～140（LEL）。

②密封油排油煙風機排大氣出口處氫氣含量為150～160（LEL）。

③氫氣系統排大氣管出口氫氣含量為6LEL，切除在線氫氣純度儀后，排大氣管出口氫氣含量為0。

④出線罩排污口未按要求連接，且絲堵密封不嚴，氫氣含量為190～210（LEL）。

⑤檢測氫氣冷卻器水側氫氣含量為0。

⑥檢測發電機定子冷卻水系統水箱排氣管氫氣含量為0。

⑦檢測發電機定子端蓋法蘭及人空門法蘭氫氣含量均為0。

⑧將汽、勵端外油檔上半拆除，停密封油排油煙風機，瞬間汽端有大量氫氣漏出。

⑨檢查氫氣在線自動巡檢裝置中通道5（汽端回油監測）端口漏氫顯示始終為3.99%，其余通道顯示均為0。

根據上述現象分析、確定氫氣通過出線罩排污口絲堵外漏；通過汽端密封瓦內漏，即由汽端密封瓦泄露至空側軸承室，后由密封油排油煙風機排出廠外。故停機、退氫檢查汽端密封瓦及處理漏點：

停機期間，將出線罩排污口與勵端排污管連接，漏點全部消除。并且對在線氫氣純度儀的取樣門開度重新進行了調整試驗，找到最佳開度，使其既真實反映氫氣純度，又盡可能減少了氫氣的外排量。4#機組重新對油-氣壓差閥整定，將油-氣壓差整定為0.06MPa，機組重新投入運行，機組由并網到功率升至1000MW氫氣漏量均處于穩定狀態，在滿負荷狀態下，對發電機重新進行漏氫檢測：

經24小時氣壓及溫度變化計錄，見附表，氫氣泄漏量換算到給定狀態（P0=0.1MPa，t0=20℃）下為6.86Nm3/day<12Nm3/day，符合廠家設計要求。

計算公式如下：

（1） 當機內壓力為3.0Kg/cm2以下時，按下式計算泄漏量：

L——氣體泄漏量換算到給定狀態（P0=0.1MPa，t0=20℃）下的值，m3

T——給定狀態下大氣絕對溫度，K

P0——給定狀態下大氣絕對壓力，MPa

△t——試驗連續進行的時間，h

P1——試驗開始時機內氣體壓力，MPa

P2——試驗結束時機內氣體壓力，MPa

B1——試驗開始時當地大氣絕對壓力，MPa

B2——試驗開始時當地大氣絕對壓力，MPa

t1——試驗開始時機內氣體的平均溫度，℃

t2——試驗結束時機內氣體的平均溫度，℃

V——發電機穿轉子后的充氣容積，143m3

（2） 當機內壓力為3Kg/cm2以上時，先按式（1）算出氣體泄漏量，再按下式計算出氣體溶入密封油的溶解量：

QH=1/2×14.7×15.2×（60/t）×P×V0（Nm3/day）

QH——溶解量

P——機內絕對壓力，MPa

t——浮子油箱液位上升50mm的時間，s

V0——溶解率，%，

（3） 最后求出除去溶解于密封油中的氣體以后，修正后的泄漏量

泄漏量L'=（L-QH）（Nm3/day）

3.結束語

發電機漏氫量控制是水-氫-氫冷發電機安全運行的一項重要指標，也是安裝階段的一重點環節，安裝過程中應加強過程控制、嚴把質量關，確保發電機本體及氫氣系統安裝工藝，保證密封油的清潔度，才能從根本上解決發電機漏氫量超標的癥結。

【參考文獻】

[1]1000MW汽輪發電機安裝說明書[Z].東方電機股份有限公司.

[2]東方電機股份有限公司提供的相關圖紙.