發(fā)電機(jī)定子冷卻水系統(tǒng)漏氫分析及處理

胡杰

摘 要：600MW及以上大容量發(fā)電機(jī)組冷卻方式一般都釆用水氫氫冷卻方式，氫氣的缺點(diǎn)是如果達(dá)到它本身的爆炸極限的話（4%～76%），它會(huì)很危險(xiǎn)。發(fā)電機(jī)漏氫是氫冷發(fā)電機(jī)普遍存在的問題，一旦 漏氫將給機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行帶來危害。本文根據(jù)機(jī)組運(yùn)行時(shí)定子冷卻水系統(tǒng)發(fā)生漏氫的現(xiàn)象，針對(duì)漏氫程度分別處理，包括停機(jī)后氫氣置換處理，防止發(fā)生氫氣嚴(yán)重泄露至爆炸極限，以至影響主設(shè)備安全。

關(guān)鍵詞：定子冷卻水；漏氫；原因；措施；氫氣置換

發(fā)電機(jī)在運(yùn)行中產(chǎn)生磁感應(yīng)的渦流損失和線阻損失，這部分能量損失轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃浚拱l(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子和定子發(fā)熱。發(fā)電機(jī)線圈的絕緣材料因溫度升高而引起絕緣強(qiáng)度降低，會(huì)導(dǎo)致發(fā)電機(jī)絕緣擊穿事故的發(fā)生。合適的冷卻方式能有效地帶走各種損耗所產(chǎn)生的熱能，將電機(jī)各部分的溫升控制在允許范圍內(nèi)，保證電機(jī)安全可靠地運(yùn)行。

發(fā)電機(jī)的漏氫部位有很多種，定子內(nèi)冷水管路漏氫是其中一種。正常運(yùn)行時(shí)，定子冷卻水壓低于氫壓，是防止發(fā)電機(jī)定子線棒或引出管等發(fā)生滲漏時(shí)，定子冷卻水會(huì)進(jìn)入發(fā)電機(jī)，破壞降低發(fā)電機(jī)絕緣，引起發(fā)電機(jī)定子接地及發(fā)電機(jī)進(jìn)水事故。

但運(yùn)行中若發(fā)生定子線圈沙眼或水電接頭焊縫，將造成氫氣進(jìn)入內(nèi)冷水中。定子冷卻水系統(tǒng)漏入氫氣將給機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行帶來危害：不能保證氫壓的額定值，從而影響發(fā)電機(jī)的出力；消耗氫氣過多，造成制氫頻繁，成本高；發(fā)電機(jī)系統(tǒng)可能著火.爆炸，造成主設(shè)備損壞以至機(jī)組停機(jī)。

當(dāng)發(fā)生發(fā)電機(jī)定子冷卻水漏氫時(shí)，通過其發(fā)生的現(xiàn)象進(jìn)行分析判斷并采取有效的安全措施，以保證設(shè)備的安全，防止事故擴(kuò)大。

定子冷卻水漏氫的現(xiàn)象為：

1）漏氫量增加且隨著定冷水壓的波動(dòng)而波動(dòng)；2）漏氫量隨著定子冷卻水的溫度波動(dòng)而波動(dòng)；3）在定冷水箱排空氣門處用測氫儀檢測有漏氫現(xiàn)象；4）用測氫儀對(duì)發(fā)電機(jī)本體進(jìn)行全面測試，并對(duì)小漏點(diǎn)加堵，仍有漏氫現(xiàn)象，而且漏氫量大時(shí)需每8小時(shí)補(bǔ)氫一次。

發(fā)電機(jī)定子冷卻水漏氫的主要原因有：1.安裝質(zhì)量問題；2.定子線圈處在強(qiáng)大的交變電動(dòng)力作用下，電動(dòng)力大小一般與電流平方成正比，而發(fā)電機(jī)線圈端部是固定相對(duì)薄弱的地方，隨著交變電磁力的作用，不可避免要產(chǎn)生振動(dòng)，加劇了引水管與引出線接頭之間的磨損；3.隨著電網(wǎng)容量的增大，負(fù)荷峰谷差越來越大，對(duì)引出線接頭的磨損也起到了促進(jìn)作用。

當(dāng)定子冷卻水漏氫時(shí)，如果是大量漏氫無法控制，則應(yīng)立即故障停機(jī)處理， 如果發(fā)生微量漏氫，為確保發(fā)電機(jī)安全運(yùn)行，則應(yīng)采取相關(guān)控制措施，并盡快安排停機(jī)處理。具體控制措施如下：

1）控制發(fā)電機(jī)氫壓在0.35～0.38Mpa運(yùn)行，保持氫氣壓力大于定子冷卻水壓力0.05Mpa以上。氫壓0.35Mpa、冷氫溫度48℃以下，發(fā)電機(jī)定子電流不允許超過18090A。

2）各值安排專人、專用PGP連續(xù)監(jiān)視發(fā)電機(jī)各定子線棒溫度，每小時(shí)打印定子線棒溫度一次，溫度異常增加時(shí)要分析原因，并匯報(bào)相關(guān)專業(yè)技術(shù)人員，定子線棒層間最高與最低溫度間的溫差達(dá)8℃或定子線棒引水管出水溫差達(dá)8℃時(shí)應(yīng)立即降低機(jī)組負(fù)荷，并匯報(bào)相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)。定子線棒溫差達(dá)14℃或定子引水管出水溫差達(dá)12℃，或任一定子槽內(nèi)層間測溫元件溫度超過90℃或出水溫度超過85℃時(shí)，應(yīng)立即停機(jī)處理。

3）不進(jìn)行導(dǎo)致定子冷卻水流量、壓力大幅波動(dòng)的操作，如倒泵、倒換水冷卻器等。

4）加強(qiáng)對(duì)發(fā)電機(jī)定冷水壓力、流量、定冷水泵電流及定冷水箱水位的監(jiān)視，當(dāng)發(fā)電機(jī)定冷水進(jìn)水壓力、流量及定冷水泵電流同時(shí)出現(xiàn)間歇性波動(dòng)現(xiàn)象，通過提高定子冷卻水箱水位后，波動(dòng)現(xiàn)象消除，為防止該現(xiàn)象發(fā)生定冷水箱水位經(jīng)常維持高水位運(yùn)行：即通過手動(dòng)開啟定冷水補(bǔ)水電磁閥，當(dāng)其出現(xiàn)高水位報(bào)警信號(hào)時(shí)會(huì)自動(dòng)聯(lián)關(guān)補(bǔ)水電磁閥，待高水位信號(hào)消失后20min左右再次手動(dòng)開啟補(bǔ)水電磁閥進(jìn)行補(bǔ)水（注意：當(dāng)手動(dòng)開啟補(bǔ)水電磁閥后應(yīng)嚴(yán)密觀察其在高水位信號(hào)出現(xiàn)時(shí)應(yīng)及時(shí)聯(lián)關(guān)，如未聯(lián)關(guān)應(yīng)手動(dòng)關(guān)閉，防止出現(xiàn)滿水現(xiàn)象）。

5）每2小時(shí)對(duì)油水探測器排水一次，記錄排水情況，發(fā)現(xiàn)水量異常增加應(yīng)立即匯報(bào)相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)，并進(jìn)行故障停機(jī)。

6）每2小時(shí)對(duì)發(fā)電機(jī)電子間及6.9m發(fā)電機(jī)射頻監(jiān)視儀、漏氫檢測儀檢查一次，發(fā)現(xiàn)異常立即匯報(bào)相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)。

7）對(duì)定子冷卻水水箱進(jìn)行連續(xù)排氫，每2小時(shí)檢查一次，每班由化學(xué)運(yùn)行班測量定子冷卻水水箱氫氣濃度一次。保持發(fā)電機(jī)汽機(jī)房屋頂風(fēng)機(jī)連續(xù)運(yùn)行，排氫期間嚴(yán)禁#2機(jī)汽機(jī)房進(jìn)行動(dòng)火工作。

8）化學(xué)每4小時(shí)測量發(fā)電機(jī)定子冷卻水水質(zhì)一次，并及時(shí)向值長匯報(bào)測量結(jié)果，控制冷卻水水質(zhì)電導(dǎo)率<1.5us/cm，PH值7.0-9.0。

9）保證氫氣純度≥96%、露點(diǎn)-25～-5℃。

10）每天白班由汽機(jī)運(yùn)行專責(zé)組織對(duì)發(fā)電機(jī)集水環(huán)排氣一次，如有氣體應(yīng)及時(shí)匯報(bào)相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)。

同樣停機(jī)后處理前的氫氣置換也很重要，發(fā)電機(jī)定冷水系統(tǒng)漏氫情況下氫氣置換原則：

1）發(fā)電機(jī)組停機(jī)后暫不停定冷水系統(tǒng)，定冷水箱頂部排氣閥維持全開狀態(tài)，并對(duì)發(fā)電機(jī)回氣門前放水門（防虹吸門）進(jìn)行一次排氣操作，解除定冷水泵聯(lián)鎖，維持密封油系統(tǒng)正常運(yùn)行。

2）采取先降低定冷水系統(tǒng)壓力至0.2Mpa左右（通過調(diào)整再循環(huán)門或關(guān)小出口門，注意定子冷卻水泵不過流），再緩慢降低氫壓至0.25Mpa，再依次降低水壓和氫壓，在降壓過程中始終保持氫壓高于水壓0.035Mpa以上，當(dāng)水壓降至0.1Mpa以下時(shí)，停運(yùn)定冷水系統(tǒng)，關(guān)閉發(fā)電機(jī)定冷水進(jìn)出水門，待氫壓降至0.1Mpa以下時(shí)，開始進(jìn)行CO2置換氫氣。

3）CO2置換氫氣排死角過程中，注意各油水探測器中有無水排出，同時(shí)增加開啟發(fā)電機(jī)回氣門前放水門（防虹吸門）進(jìn)行排死角操作，注意事項(xiàng)：在增開發(fā)電機(jī)回氣門前放水門（防虹吸門）進(jìn)行排死角，閥門開度不能過大，排氣時(shí)間約3分鐘左右，并注意發(fā)電機(jī)氣壓的變化。

4）在CO2置換氫氣排死角時(shí)，重新開啟發(fā)電機(jī)定冷水進(jìn)出水門，維持原定冷水出口門及再循環(huán)門開度不變，啟動(dòng)定冷水系統(tǒng)運(yùn)行（A泵）打循環(huán)1小時(shí)再停運(yùn)，定冷水箱內(nèi)的氣體用注水閥法進(jìn)行置換。

5）空氣置換CO2排死角時(shí)同樣按上述方法操作。

6）空氣置換CO2后，沖壓至0.3Mpa，啟動(dòng)定冷水系統(tǒng)運(yùn)行，并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)換水沖洗。

結(jié)語

正確的處理措施，既能保證機(jī)組的安全，又能在安全的前提下維持設(shè)備的正常運(yùn)行，一定程度上保證了機(jī)組及系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性，尤其是在系統(tǒng)負(fù)荷緊張及事故處理時(shí)，尤顯重要。