國產300MW氫冷發電機組漏氫原因淺析及控制

高佃飛

（大唐國際張家口發電廠，河北 張家口 075133）

1 概述

1.1 簡介

大唐國際張家口發電廠（以下簡稱“張電”）現有裝機容量8×300MW機組，發電機是東方電機廠制造，#1、#2發電機型號：QFSN-300-2，#3、#4 發電機型號：QFSN-300-2-20，#5～#8 發電機型號：QFSN-300-2，8臺發電機都是水氫氫冷卻方式。發電機采用定、轉子相匹配的“四進五出”多流式通風系統。轉子本體部分繞組采用氣隙取氣銑孔斜流式內冷，轉子端部繞組采用了縱橫兩路氫內冷，轉載本體沿軸向分為四個進風區和五個出風區。氫氣由安裝在大軸上的汽端和勵端軸向風扇驅動，在發電機座內作閉式循環，#1、#2氫冷器豎立在汽、勵端部左右位置，#3-#8在汽、勵端頂部安裝，經處理用來冷卻靜子繞組的水由水泵驅動，在密閉的環路中循環。發電機的出線端部用密封膠棒及密封膠用螺栓緊固密封，再用焊接密封。軸封及密封瓦安裝在軸承區內，以防氫氣泄漏，密封瓦為壓力油在軸半徑方向形成一密封面，轉子由兩個強迫潤滑的軸承支撐，軸承殼的支撐固定在端部軸承室的絕緣基礎上，以防止軸電流。氫氣系統由發電機定子外殼端蓋、冷卻器、密封瓦以及氫氣管道構成全封閉氣密結構。

1.2 發電機漏氫方式

發電機漏氫的途徑很多，歸納起來有兩種：一是漏到大氣中，二是漏到發電機油水系統中。漏到大氣中也就是常說的“漏氫”，可以通過肥皂液、鹵素檢漏儀等多種檢漏設備找到漏點加以消除。如發電機端蓋、出線罩、發電機機座、氫氣管路系統、測溫元件、接線柱板等處的漏氫。漏到發電機油水系統中，比如氫氣通過密封瓦漏入密封油系統，通過定子線圈漏入內冷水系統中等等。由于漏點具體位置不明，檢查處理較為復雜，且處理時間較長，目前也沒有很好的辦法去解決，因此只能在大小修中認真檢查所有能漏氫的部位，做到每干一項活都要干好，盡量避免漏氫。

2 影響發電機漏氫的主要因素及處理措施

發電機漏氫的因素有很多，歸納起來大致包括：發電機外端蓋安裝、冷卻母管的安裝、氫氣冷卻器安裝、發電出線罩安裝、發電機軸密封裝配、發電機氣體管道安裝、密封油系統安裝、發電機整套風壓試驗等。現分別針對影響發電機漏氫的幾大因素做討論，發電機漏氫部位大致有：端蓋、人孔門、發電機出線套筒、發電機測溫元件、轉子導電桿等。

2.1 發電機外端蓋的安裝

2.1.1 發電機端罩與大蓋的密封。發電機端罩與大蓋接觸面必須清理干凈，用Ф16密封膠棒填入汽勵端罩大蓋接觸面的環形密封槽內，注意在密封膠棒的頭尾部的對接處切成35°-40°左右斜角，兩頭尾的接觸面要接觸好。當尾部與頭部接觸面相接時，尾部的密封膠棒要長出100mm,再與頭部相接，把長出100mm的膠棒順著槽放平，原因是當按實際尺寸切斷，頭與尾就可能因膠棒的收縮產生縫隙而導致漏氫，所以長出100mm時，大蓋緊固時頭與尾就會緊緊連在一起，不會產生漏氫，密封膠棒上再刷上一層密封膠。

2.1.2 上、下端蓋與密封瓦的密封。檢查上下端蓋是否平整干凈，用Ф16密封膠棒裝入下端蓋的密封槽，當密封膠棒與密封瓦的膠墊接觸時要長出2-3mm，原因是當密封瓦緊固時多出的密封膠棒就會緊緊地與密封膠墊連在一起，不會漏氫。在大蓋彎曲槽內密封膠棒不能填滿槽內，用2+2密封膠把彎曲部位填入密封膠，上下端蓋連接時就不會漏氫。

2.1.3 新型密封膠的使用。隨著新技術的發展，張電目前開始使用新的密封膠，可賽新1587硅橡膠密封膠和可賽新1515厭氧型密封膠內外使用代替以往的930密封膠，可以改善發電機端蓋密封效果，經過使用效果良好。

可賽新1587硅橡膠和可賽新1515厭氧型密封膠的優點：（1）100%填滿平面間隙；（2）適合較大間隙（最佳間隙小于2.5MM）平面密封，適合端蓋結合面密封；（3）中性，不腐蝕機件；（4）含硅橡膠耐油性能優異；（5）耐沖擊、耐介質、耐高溫。

使用方法及技巧：在機組檢修時,將端蓋密封面和發電機端蓋密封面清理干凈，特別注意密封槽的清理，并檢查接合面有無產生的凸起和毛刺。用丙酮將油污清理干凈,在發電機端蓋耐油膠棍兩側槽內均勻涂抹一層1587密封膠，厚度為0.5-1.0mm,接頭處適當增加密封膠厚度，在膠棍兩側平面上均勻涂抹一層1515密封膠，厚度為0.5mm左右,然后回裝端蓋即可。

2.2 入孔門與蓋的安裝

當檢修完封入孔門時，要把人孔門的表面徹底清理干凈，用Ф8密封膠棒填入密封槽內，把密封膠棒頭切成35°-45°左右的斜角，密封膠棒的尾部也切成35°-45°左右而且要切齊，在頭尾相接時尾部要長出10mm。尾部與頭部要緊緊連在一起，多出10mm順槽放平，這樣頭尾就不會有縫，密封膠棒上刷上一層密封膠，氫就不會從人孔門漏出。可用上述的可賽新1587硅橡膠密封膠和可賽新1515厭氧型密封膠內外使用。

2.3 發電機出線的密封

在發電機出線安裝時，出線導電桿通過絕緣瓷瓶，它應在瓷瓶中間部位，不能造成偏斜，導電桿與瓷瓶的密封是靠“○”形密封圈密封的。如果導電桿與瓷瓶發生偏斜，“○”型密封墊就密封不好，會造成嚴重漏氫，根據這種現象我們在導電桿與瓷瓶接觸的縫隙中填入2+2密封膠，在“○”密封墊上放入密封膠重新緊固鎖母，當密封膠干后和“○”型墊、導電桿及瓷瓶就成了一體，這樣就不會漏氫了。

出線套管法蘭與套管臺板的結合面是防止漏氫的關鍵部位。由于該處受定子出線溫度較高，加上機內進油的腐蝕，就會造成此處漏氫。處理的辦法是：首先對瓷瓶與臺板結合面的縫隙的油進行徹底的清理，然后用玻璃膠把縫隙灌滿，這樣就不會有油進入縫隙，使瓷瓶與出線罩、臺板成為一體，氣體就不會泄露。

2.4 發電機測溫元件

發電機測溫元件有多個接線柱，因接線柱而引發的漏氫常有發生。接線柱是通過測溫法蘭盤的直孔引出，接線柱是帶錐度的，其密封膠套與孔的接觸是點，不是整個面接觸，當發電機長時間運行時，發電機里會進入油或冷凝水，使測溫接線柱的密封膠墊老化變形，產生漏氫。為了不讓測溫接線柱漏氫，我們在大小修時首先把測溫法蘭盤拆下，然后把發電機里面的接線柱螺母和絕緣墊拆下，用扳手把接線柱外面的螺母緊固，使發電機里面的接線柱低于法蘭，接線柱孔便會產生一個小窩，在小窩里放入2+2密封膠，再把絕緣墊放入，擰緊螺母，等密封膠干后就成了一體，氫氣就不會從接線柱漏氫。

針對此種結構存在的弊端，如運行中發生漏氫無法及時處理等問題，我們對測溫蘭盤進行了改造，應用帶航空插頭的新型蘭盤，此種蘭盤接線柱是集成在蘭盤內部的，無需更換密封墊，只要把外部的接線頭接好即可，經過驗證效果良好，改造完的測溫元件沒有再發生漏氫現象。

2.5 轉子部分

2.5.1 氫氣由轉子外漏是因為氫氣經護環處的導電螺釘進入轉子中心孔，再從滑環處的導電螺釘、汽勵兩側堵板漏出。因這種漏氫在運行中無法處理，因此每次大小修必須對發電機轉子做氣密試驗。

2.5.2 轉子漏氫是動態的，也就是說，可能在大修試驗中不漏，但由于導電桿螺釘用的密封受熱易老化，彈性不足，在高速轉動的運行中就會發生漏氫。因此，每次大修必須對轉子進行檢查，對出現異常的部件進行更換。

2.5.3 大修中應首先加強對護環處導電螺釘的密封檢查，切斷轉子漏氫的源頭；其次對導電螺釘及汽端中心孔堵板的密封加強檢查，把好漏氫的第二關；最后通過在轉子勵端通入氮氣，用丙酮滴在導電桿螺釘部位的方法進行漏氫檢查。密封試驗合格后，拆下勵端中心孔堵板，應確保此處不漏氫。

2.6 整體氣密試驗

2.6.1 大修、小修結束后，對發電機整體做密封試驗，此時密封油系統應正常，發電機通入氮氣，密封油系統時刻進行調整，要高于氣體0.05MPa以上。

2.6.2 發電機的查漏可用肥皂液涂刷，由電氣、汽機、熱工一起查漏，通過觀察肥皂氣泡來進行。對發電機套管、發電機母線上的法蘭、測溫元件、大蓋的結合面都要認真細致地查找。

2.6.3 對查出的漏點要及時處理，用氮氣充至0.3MPa進行計時，氣密試驗時間為24小時，24小時漏氫不超過0.01MPa為合格。

結語

發電機漏氫的原因很多，但通過選擇優良的密封材料和配件，掌握安裝技巧和方法，做好氣密試驗，利用先進的測氫儀查找漏氫故障點并做好記錄，漏氫問題是可以解決的。目前，張電八臺機組發電機的漏氫量均控制在標準范圍內，效果良好。

[1]李偉清.汽輪機發電機故障檢查分析及預防[M].北京：中國電力出版社.

[2]涂光瑜.汽輪發電機及電氣設備（第二版）[M].北京：中國電力出版社.

[3]QFSN-300-2，QFSN-300-2-20 型汽輪發電機技術文件[Z].東方電機有限公司.