200MW發電機套管漏氫治理新思路

姜官平

(黑龍江省雙鴨山市大唐雙鴨山熱電有限公司,黑龍江雙鴨山　155100)

200MW發電機套管漏氫治理新思路

姜官平

(黑龍江省雙鴨山市大唐雙鴨山熱電有限公司,黑龍江雙鴨山155100)

發電機出線套管漏氫是困擾火電發電機組安全穩定運行的一大難題。此文主要針對大唐雙鴨山熱電有限公司發電機出線套管漏氫的處理過程進行了原因的分析和處理方法介紹,并通過對套管漏氫的徹底解決提出了一種新思路、新方法,進而保障了發電機的的安全、穩定運行。

發電機出線套管漏氫治理新思路

由于氫氣具有密度小，熱傳導率高等諸多優勢，所以現代大型發電機廣泛地采用氫氣作為冷卻介質來提高發電機效率，減小發電機尺寸、冷卻器的表面積及減小通風損耗，降低發電機運行所帶來的噪聲等。但是發電機出線套管漏氫一直是困擾機組安全穩定運行的一大難題，所以正確處理好出線套管漏氫問題成為發電機安全、經濟和高效運行的必要條件。

1　發電機漏氫概況及其研究

1.1發電機漏氫概況

大唐雙鴨山熱電有限公司裝有2臺國產200MW 汽輪發電機組，與其配套的是QFSN3-200-2型水氫氫發電機。2012年3月份，1號發電機出現氫壓下降加快、補氫頻繁的現象，日補氫量達到20m3。為防止發電機漏氫量進一步增大降低氫壓運行，但漏氫量沒有根本緩解并已超過發電機設計允許的漏氫量，同時在線漏氫檢測儀出現報警，機組在4月份為保證運行穩定進行了停備消缺處理。

1.2發電機漏氫位置查找程序

圖1　套管滲漏位置及現象

圖2　肥皂水復查滲漏位置

(1)現場檢查發電機汽、勵端端蓋的結合面，密封瓦與端蓋的結合面處，氫氣冷卻器與發電機本體的結合面處，轉子繞組正負極引出線密封處，檢查結果表明無滲漏點存在。(2)檢查發電機測溫元件接線板與發電機本體的密封結合面，汽、勵端人孔門密封結合面，定子冷卻水進出水管密封結合面，補、排氫管道密封結合面，發電機氫氣干燥器排污閥，以及采樣、測量管道等相關部件的密封面處，檢查結果表明表明無滲漏點存在。(3)檢查發電機出線套管及中性點套管時，通過在線漏氫檢測儀發現第7、8點存在漏氫現象，立即展開對此處進行全面檢查:使用測氫儀對發電機出線套管與發電機的密封結合面及出線罩排氣孔進行氫氣濃度測量，未發現明顯漏氫現象。對發電機中性點出線套管與發電機的密封結合面及中性點連接點外罩排氣孔進行氫氣濃度測量時，測氫儀出現報警情況顯示氫氣濃度超過100% 。證明中性點套管某處存在漏氫，將發電機出線箱外側保護板拆除后分別對A相、B相、C相套管密封墊處進行測量，測量結果顯示C相氫氣濃度達到100%，A、B相為0% ，并使用肥皂水進行確認。依據上述3個查詢程序的查詢結果，大唐雙熱的發電機漏氫點位置為發電機C相中性點套管下部密封處。如圖1、圖2所示:

1.3發電機套管漏氫原因分析

發電機出線套管頂部與底部分別都由密封墊密封，當出線套管頂部密封損壞時，發電機內的氫氣便會滲透進入套管內部，在套管內部產生與發電機內部同等氫壓，此時，套管底部密封圈將成為最后密封氫氣的屏障，但如果套管底部密封圈出現異常，出線套管將會出現漏氫現象。出線套管漏氫的原因主要包括以下幾點:

(1)固定法蘭與發電機本體之間螺絲沒有把緊或不均勻;密封墊質量較差、見油老化;(2)導電桿與瓷套之間的密封墊沒有把緊或老化;(3)導電桿與內冷水管的接頭焊接存在缺陷;絕緣引水管接頭工藝不良，沒有把緊、沒裝密封墊、接觸面損傷導致水接頭密封失效; (4)導電桿內部U型引水管連接螺母存在質量缺陷;(5)瓷套管存在裂紋;(6)導電部位施工工藝差，運行中發熱造成密封墊老化;(7)套管底部螺母在鎖緊后使密封墊移位或扭曲變形。(8)套管鋁制墊圈由于機組振動、電磁振動等原因導致緊力不足，致使銅墊圈與導電桿間存在縫隙。

基于發電機漏氫點的查找和漏氫原因的分析，只有通過對發電機中性點套管進行解體才能找到發電機出線套管漏氫的真實原因。

圖3　套管滲漏位置改造前后狀態

············

2　套管解體處理過程及處理措施

2.1處理過程

2012年4月10日，在1號機組停備期間對發電機進行了排氫置換，并對發電機定子內充入5 00g氟利昂后充入CO2將壓力提升至0.3Mpa，開打發電機出線箱蓋板后使用手持式鹵素檢測儀對中性點套管位置進行檢測，A、B相沒有報警C相有明顯警報聲確認發電機中性點引出線C相套管位置是真實漏泄點，并且漏泄點為密封平墊處。

初步分析認為C相中性點套管漏泄原因是由于長周期運行后機組振動、溫度變化等原因導致密封平墊與緊固法蘭盤松動產生氣隙引起，在排壓后使用專用套管拆除工具對套管密封墊緊固法蘭盤進行了緊固，共緊固半扣。再次充入氟利昂并將壓力提升至0.3Mpa后進行測量C相中性點套管位置仍存在報警，壓力在12小時內由0.30.3Mpa下降至0.2Mpa，懷疑密封橡膠墊存在老化變形情況。再次排壓后，使用專用工具將緊固法蘭盤拆下后對3層密封墊進行了全面檢查，密封墊完好無損未發生老化及變形，排除了密封墊的問題。

經過全面檢查和分析，最終認為套管下側的3層密封墊與導電桿之間均存在間隙，導電桿與瓷套之間是中空的沒有任何填充物，發電機本體內的氫氣可以很順利的從中間的縫隙中通過，由于導電桿與套管位置問題旋緊的密封墊仍不能有效的隔絕氫氣從而產生滲漏。

2.2套管漏氫處理措施

在套管與導電桿的空隙內填充703硫化硅橡膠粘合劑，增加一道密封使它的密封可靠性增強，并重新安裝密封墊并旋緊緊固法蘭盤，而由于此粘合劑有初膠力強、堆積性好、耐高溫、耐腐蝕等特性，在填充后可以在重力條件下在套管與導電桿之間形成一層新的密封墊，并且干固后膠層還具有彈性。從而有效隔絕氫氣起到了很好的密封作用。經過處理后，對發電機定子內充入500g氟利昂后充入CO2將壓力提升至0.3Mpa，在此使用鹵素檢測儀測量C相中性點套管密封墊處已無報警，壓力24小時保持0.3Mpa不變化，機組充氫后在線漏氫檢測儀第7、8點顯示值為0%，機組啟動后運行氫壓每小時泄漏量＜50pa。如圖3所示:

3　對發電機套管結構改造建議

大唐雙鴨山熱電有限公司發電機氫氣嚴重泄漏主要是發電機出線套管結構設計不合理造成的。雖然此不合理的設計在新機組安裝后短期內一般不會造成大的泄漏，但是經過一段時間的運行后，由于受熱和緊力變化，密封襯墊剛度、彈性逐漸下降，最終在氫氣壓力的擠壓作用下發生變形，形成了氫氣泄漏通道。根據此次的處理經過和總結下來的經驗，提出以下改造建議:

(1)發電機出線套管使用新型技術增強出線套管內外密封，在套管與導電桿之間灌注不固化液態絕緣密封膠。這樣即使發電機出線套管原有密封墊出現問題，也不會發生漏氫，而且導電桿不容易發生偏移。(2)出線套管由橡膠墊和橡膠圈進行密封，它所處的環境惡劣受高溫、油污影響嚴重長期運行容易發生老化、脆裂現象。因此要根據材料的性能對橡膠墊和橡膠圈確定合理的更換周期及時更換。另外可以將密封件由普通的丁氰橡膠改為高飽和氫化丁氰橡膠和氟橡膠使密封件的性能得以提高使用壽命得以延長。

4　結語

通過在大唐雙鴨山熱電有限公司1號發電機的出線套管上實施上述技術改進措施后未再發生過出線套管漏氫的問題。另外，此項技術改造措施投資很小具有在同類型機組上推廣的價值。

[1]劉晉陽,提運橋.氫冷發電機出線套管漏氫故障處理及改進[J].電力科學與工程,2011(4).

[2]QFSN3-200-2型水氫氫冷汽輪發電機技術說明書.

姜官平(1984—),男,黑龍江雙鴨山人,助理工程師,現就職于大唐雙鴨山熱電有限公司,檢修部電氣主管。