發(fā)電機(jī)氫氣系統(tǒng)常見(jiàn)泄漏原因分析及防范措施

摘要：對(duì)采用水氫氫冷卻方式的發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)漏氫量的大小直接影響到發(fā)電機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行，這也是發(fā)電機(jī)安評(píng)的一個(gè)重要指標(biāo);本文著重介紹了國(guó)內(nèi)絕大多數(shù)熱力發(fā)電廠(chǎng)的發(fā)電機(jī)的常見(jiàn)漏氫原因分析，給國(guó)內(nèi)發(fā)電企業(yè)氫冷機(jī)組漏氫治理提供借鑒。

關(guān)鍵詞：發(fā)電機(jī);漏氫;原因分析;防范措施

1發(fā)電機(jī)漏氫的危害

（1）不能保證發(fā)電機(jī)氫壓，從而影響發(fā)電機(jī)的出力;

（2）造成氫氣濕度過(guò)大或發(fā)電機(jī)進(jìn)水、進(jìn)油，損壞發(fā)電機(jī)定、轉(zhuǎn)子繞組絕緣，嚴(yán)重時(shí)引發(fā)相間或?qū)Φ囟搪肥鹿?

（3）消耗氫氣過(guò)多，補(bǔ)氫操作頻繁，運(yùn)行成本高;

（4）發(fā)電機(jī)系統(tǒng)可能著火、爆炸，造成設(shè)備嚴(yán)重?fù)p壞。

2、發(fā)電機(jī)漏氫部位

發(fā)電機(jī)漏氫部位歸納起來(lái)講總歸有兩部分;一是氫冷發(fā)電機(jī)內(nèi)部本體結(jié)構(gòu)部件的漏氫，二是發(fā)電機(jī)外部附屬系統(tǒng)的漏氫。氫冷發(fā)電機(jī)本體結(jié)構(gòu)部件的漏氫涉及四個(gè)系統(tǒng);包括：水電連接管和發(fā)電機(jī)線(xiàn)棒的水內(nèi)冷系統(tǒng)，發(fā)電機(jī)密封瓦及氫側(cè)回油管接頭的油系統(tǒng)，發(fā)電機(jī)氫氣冷卻器的循環(huán)水系統(tǒng)，發(fā)電機(jī)人孔、端蓋、手孔、二次測(cè)量引出線(xiàn)端口、出線(xiàn)套管法蘭及瓷套管內(nèi)部密封、出線(xiàn)罩、氫冷器法蘭、轉(zhuǎn)子導(dǎo)電桿等的氫密封系統(tǒng)。發(fā)電機(jī)外部附屬系統(tǒng)的漏氫包括氫管路閥門(mén)及表計(jì)、氫油差壓調(diào)系統(tǒng)、氫油分離器、氫器干燥裝置、氫濕度監(jiān)測(cè)裝置、絕緣過(guò)熱檢測(cè)裝置等。

3發(fā)電機(jī)氫氣泄漏原因分析

3.1"發(fā)電機(jī)定冷水系統(tǒng)方面

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，這時(shí)漏氫就會(huì)產(chǎn)生，氫從發(fā)電機(jī)內(nèi)漏至定冷水系統(tǒng)，造成定冷水水箱壓力升高而自動(dòng)從排氮回路排出。

主要位置及原因：定子線(xiàn)棒的接頭封焊處定子線(xiàn)棒的接頭封焊處漏水，其原因是焊接工藝不良，有虛焊，砂眼漏水;空心導(dǎo)線(xiàn)斷裂漏水，斷裂部位有的在繞組的端部，有的在槽內(nèi)直線(xiàn)換位處，其原因主要是空心銅線(xiàn)材質(zhì)差：繞組端部處固定不牢，產(chǎn)生高頻振動(dòng)時(shí)，使導(dǎo)線(xiàn)換位加工時(shí)產(chǎn)生的裂紋進(jìn)一步擴(kuò)大和發(fā)展;引水管漏水，絕緣引水管本身磨破漏水的一個(gè)原因是引水管材質(zhì)不良，管內(nèi)壁有沙眼，另一個(gè)原因是絕緣引水管過(guò)長(zhǎng)，運(yùn)行中引水管與發(fā)電機(jī)內(nèi)端蓋等金屬部分摩擦而導(dǎo)致水管磨破漏水;引水管連接管螺母有松動(dòng)導(dǎo)致水管漏水;引水管和金屬壓接頭處存在制造缺陷，壓接部分漏氫。

3.2"發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng)方面

密封瓦的間隙直接影響到發(fā)電機(jī)的漏氫量，密封瓦的檢修是發(fā)電機(jī)檢修很關(guān)鍵的一步，必須嚴(yán)格把關(guān)過(guò)程控制。發(fā)電機(jī)采用單流環(huán)式油密封，通過(guò)差壓閥自動(dòng)跟蹤控制油壓使氫油差壓保持0.056±0.02MPa，密封瓦的氫側(cè)與空側(cè)共用一路進(jìn)油，分兩路回油，兩股油流在密封瓦中央分開(kāi)，各自成為獨(dú)立的油路循環(huán)系統(tǒng)。

主要位置及原因：瓦座密封條質(zhì)量有問(wèn)題造成密封條老化，是瓦座漏氫的主要原因;密封瓦磨損或變形導(dǎo)致密封性能下降或破壞;密封瓦和軸頸損傷造成密封瓦間隙過(guò)大，是造成漏氫的又一原因;密封油系統(tǒng)平衡閥工作不正常情況下，如溶解大量氫氣的氫側(cè)油油壓大于空側(cè)油油壓，而空側(cè)油向外界分離并排出氫氣，造成氫氣泄漏;氫側(cè)油回油箱自動(dòng)補(bǔ)、排氫閥不正常，造成氫側(cè)油往空側(cè)油竄，引起較大的攜帶漏氫;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(guò)密封瓦漏至外端軸承室，空側(cè)密封油回油箱;密封瓦支座和發(fā)電機(jī)端蓋或中間環(huán)之間的密封墊子密封或注膠被破壞，同樣通過(guò)密封瓦也會(huì)漏至外端軸承室。

3.3"氫氣冷卻器方面

主要位置及原因：氫冷器內(nèi)管子漏氫，正常運(yùn)行時(shí)氫壓是大于冷卻水壓，這種情況下漏氫會(huì)造成氫冷卻器虹吸的破壞;氫氣冷卻器結(jié)合面螺栓未緊固或緊固方法不對(duì);氫氣冷卻器結(jié)合面密封墊老化變質(zhì)失效;氫氣冷卻器內(nèi)銅管因長(zhǎng)期腐蝕有滲漏。

3.4"發(fā)電機(jī)機(jī)殼結(jié)合面方面

機(jī)殼結(jié)合面主要包括：端蓋與機(jī)座的結(jié)合面、上下端蓋的結(jié)合面、固定端蓋的螺孔、出線(xiàn)套管法蘭與套管臺(tái)板的結(jié)合面及進(jìn)出風(fēng)溫度計(jì)的結(jié)合面等。

主要位置及原因：結(jié)合面螺栓未緊固或者緊固方法不對(duì);結(jié)合面密封墊老化變質(zhì)失效;密封填料老化變質(zhì)失效。

3.5"轉(zhuǎn)子漏氫

發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁線(xiàn)圈引線(xiàn)緊固螺栓密封泄漏導(dǎo)致轉(zhuǎn)子漏氫。發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁線(xiàn)圈引線(xiàn)是通過(guò)轉(zhuǎn)子中心從勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子引來(lái)的，它在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子表面存在一緊固密封點(diǎn)。

主要位置及原因：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;密封瓦平行度以及密封瓦軸向和徑向間隙未達(dá)到要求;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);發(fā)電機(jī)注膠注得不好;法蘭墊子未安裝好;密封面清理不徹底。

3.6"熱工測(cè)溫元件接線(xiàn)柱板

主要原因：發(fā)電機(jī)熱工測(cè)溫元件接線(xiàn)柱采用錐形結(jié)構(gòu)，通過(guò)套在錐形接線(xiàn)柱的橡膠絕緣套來(lái)保證測(cè)溫元件接線(xiàn)柱的對(duì)地絕緣性能和對(duì)氫氣的密封性能。在實(shí)際檢修過(guò)程中往往會(huì)造成橡膠絕緣套擠壓變形，再加上錐型橡膠墊長(zhǎng)期在發(fā)電機(jī)內(nèi)受到高溫和油浸的作用，非常容易老化松動(dòng)，起不到應(yīng)有的密封效果。

防范措施：將發(fā)電機(jī)熱工元件接線(xiàn)盤(pán)更換為帶航空插頭的接線(xiàn)盤(pán)，將發(fā)電機(jī)熱工測(cè)溫元件接線(xiàn)板密封墊更換為O型密封圈，有效控制和預(yù)防發(fā)電機(jī)的漏氫。

3.7"發(fā)電機(jī)外部附屬系統(tǒng)的漏氫方面

主要位置及原因：氫氣管道及閥門(mén)法蘭螺栓未緊固或者緊固方法不對(duì);氫氣管道及閥門(mén)法蘭結(jié)合面密封墊老化變質(zhì)失效;氫油分離器、氫器干燥裝置、氫濕度監(jiān)測(cè)裝置、絕緣過(guò)熱檢測(cè)裝置中接頭不嚴(yán)。

4"異常漏氫的處理措施

（1）密封油系統(tǒng)攜帶漏氫可以通過(guò)調(diào)整密封油運(yùn)行工況來(lái)減小漏氫。調(diào)整密封油差壓閥，確保油氫差壓正常。

（2）發(fā)電機(jī)端蓋、閥門(mén)法蘭以及相連的管道排污管等泄漏可以通過(guò)緊法蘭、閥門(mén)更換、發(fā)電機(jī)大端蓋法蘭注膠等進(jìn)行漏氫臨時(shí)處理，在機(jī)組小修、大修或停機(jī)時(shí)進(jìn)行徹底處理。

（3）密封瓦存在卡澀的可以拆除瓦上外油擋，通過(guò)密封瓦檢查孔檢查。如不行則需進(jìn)行氣體置換后解體發(fā)電機(jī)密封瓦座，測(cè)量密封瓦的軸向、徑向間隙，如磨損量超出規(guī)定值，應(yīng)進(jìn)行更換。密封瓦磨損漏氫需停機(jī)后進(jìn)行檢查、修刮、甚至更換處理。密封瓦密封墊子問(wèn)題也需停機(jī)后進(jìn)行檢查、更換、注膠處理。

（4）定冷水系統(tǒng)漏氫處理必須停機(jī)消缺。在機(jī)組運(yùn)行期間保證氫水差壓，確保氫壓大于水壓，防止水漏人發(fā)電機(jī)內(nèi)。

（5）發(fā)電機(jī)氫冷器氫泄漏時(shí)應(yīng)在停機(jī)后進(jìn)行分管子查漏，如少量管子漏則進(jìn)行堵管，大量管子漏則應(yīng)考慮更換氫冷器，其他組氫冷器考慮做防腐處理。

（6）發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁線(xiàn)圈引線(xiàn)緊固螺栓密封泄漏需停機(jī)處理此處密封，更換其密封填料。

5"總結(jié)

總之，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，我們?cè)诜治龊吞幚韱?wèn)題的過(guò)程中要不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)四個(gè)氣密性試驗(yàn)把關(guān)，減少了化學(xué)制氫量，保證了機(jī)組運(yùn)行安全。以上是對(duì)目前國(guó)內(nèi)采用水氫氫冷卻方式的發(fā)電機(jī)氫氣系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)的漏氫問(wèn)題進(jìn)行了簡(jiǎn)單的分析，希望對(duì)讀者有所幫助。

參考文獻(xiàn)：

[1]《東方汽輪機(jī)股份有限公司汽輪發(fā)電機(jī)氫油水控制系統(tǒng)說(shuō)明書(shū)》

[2]《東方汽輪機(jī)股份有限公司汽輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)說(shuō)明書(shū)》