600MW超臨界機組氫冷器泄漏故障分析與處理

王建+蔣靜

摘 要 機組正常運行時，發電機內部的線圈繞組及定子鐵芯會產生較多的熱量，這些熱量主要通過閉式循環的氫氣系統帶走，熱氫通過發電機氫氣冷卻器進行冷卻。氫冷器一旦發生泄漏會引起氫氣壓力下降，氫冷器換熱效果變差，發電機線圈溫度上升，嚴重時會造成發電機線圈燒壞。

關鍵詞 氫冷器 泄漏 措施

中圖分類號：TK91 文獻標識碼：A

1機組概況

國電銅陵電廠一期工程#1、2發電機是上海汽輪發電機有限公司生產的QFSN-600-2三相同步汽輪發電機。發電機額定容量667MVA，額定功率600MW，額定功率因數0.9。

發電機采用水氫氫冷卻方式：定子線圈直接水冷，轉子線圈直接氫冷，轉子本體及定子鐵芯氫冷。發電機定子繞組端部為可伸縮固定結構，轉子設有滑移層、銅線防磨損墊條，適應調峰運行要求。

發電機的四個角布置了四組氫氣冷卻器，停運一組冷卻器機組最高可帶80%額定負荷，氫氣冷卻器采用繞片式結構，兩端氫冷器冷卻水流量分別由兩個閥門站分路進行控制，冷卻器進出水管路對稱布置，冷卻介質為閉式循環冷卻水，回水母管上設有閥門，通過調節氫冷器冷卻水量可以將發電機的冷氫溫度控制在40-45℃之間。

發電機氫氣系統參數限額具體見下表：

2事故發現及處理過程

2014年11月28日13時30分監盤發現#2發電機汽端冷氫與勵端冷氫溫度相差較大（勵端高于汽端5℃），因懷疑發電機氫冷器水側有未排盡的空氣積存，導致氫冷器熱阻增大、換熱不均，于是到現場打開發電機勵端B氫氣冷卻器回水管排氣門進行緊急排氣，14時40分發電機汽端冷氫與勵端冷氫溫度趨于正常。接下來的一段時間，只要手動將氫冷器排氣門關閉，發電機兩端氫氣溫差又會逐漸變大，故#2機勵端B氫氣冷卻器回水管排氣門一直處于微開狀態。

該發電機氫冷器的水側冷卻介質為閉式循環冷卻水，機組啟動初期，由于閉式水管道注水排氣不徹底等原因，管道內部一般會積存大量空氣，影響氫冷器的換熱效果，發電機兩端的冷氫溫度相差會比較大，經過一段時間排氣后兩端溫度會漸漸恢復正常，不過機組正常運行期間，閉式水系統幾乎不存在從外界漏入空氣的可能性。

經過數天的排氣操作可確認氫冷器水側原先積存的空氣已排盡，現氫冷器水側再次漏入氣體，懷疑氫冷器有可能發生泄漏，有部分氫氣漏進了閉式水側，從而導致氫冷器換熱效果變差，引起兩端溫差增大。根據分析，雖然機組正常運行時閉式水母管壓力一般維持在0.7Mpa左右，而氫氣壓力最高只有0.4Mpa左右，理論上低壓流體介質是無法漏向高壓流體介質的，不過閉式水經過氫冷器調節閥節流以及克服一定的沿程阻力和重力勢能做功到達汽機房13.7米層后，發電機氫冷器處的閉式水壓力已遠遠低于氫氣壓力，一旦氫冷器發生泄漏，發電機內部氫氣會漏進壓力稍低的閉式水側，從而造成氫冷器換熱效果下降。

為驗證之前的分析判斷，2014年12月1日01時30分通過觀察發現發電機勵端和汽端冷氫溫度參數正常，于是就地將#2機勵端B氫氣冷卻器回水管排汽門關閉，觀察發現發電機兩端冷氫溫差又慢慢增大，04時40分發電機兩端溫差增至4℃，再次到就地打開勵端B氫氣冷卻器回水管排氣門，此時排出了大量氣體，并且用氫氣檢漏儀檢測到排氣口有較大氫氣泄漏報警（最高達130lel%），一段時間后，發電機兩端氫溫又逐漸恢復正常，因此判斷發電機勵端B氫冷器存在泄漏，隨即制訂相關反措，事故態勢發展得到了有效控制。

3安全技術措施

（1）機組正常運行時，運行人員要加強監視氫壓、氫溫及氫氣純度等參數，檢查密封油系統是否運行正常，發現異常要及時調整分析，確保各參數在合理范圍內。平時做好補、換氫工作，及時記錄每次的補氫量，認真比較每次補氫量變化，若某段時間發電機的補氫量異常增大，應認真分析原因，必要時到現場查找氫氣漏點，將事故控制在萌芽狀態。巡檢人員每班對發電機檢漏儀進行一次放液檢查，如檢漏儀有水放出，應及時匯報相關領導；檢查確保現場瓶裝二氧化碳庫存充裕，備用良好，以備氫氣置換時，應急使用。

（2）發電機氫冷器一旦發生泄漏，要加強監視氫壓變化，定期檢測汽機房氫氣濃度，及時開啟汽機房屋頂風扇，防止汽機房發生積氫爆燃事故，汽機房動火檢修作業須持動火工作票。若漏氫量較大，應要求檢修人員立即終止相關動火檢修作業，撤離現場。

（3）隔離氫冷器的相關操作須遵循規程規定，發電機正常運行時，四組氫冷卻器應投入運行，使氫冷系統保持良好的換熱狀態。如一組氫冷器退出運行，發電機負荷限制在80%額定負荷內，并確保發電機內各點溫度不超限。

（4）當發電機漏水報警并伴有定子接地報警時，應緊急停運發電機。

4結語

氫氣是一種易燃易爆的氣體，遇到火種或熱源存在著火、爆炸的危險，氫氣一旦發生泄漏會引起嚴重的后果，生產人員應引起高度重視。由于氫氣本身無色無味，不借助特殊儀器設備很難發現其發生泄漏，需要生產運行人員在平時工作中加強參數監視，善于異常分析，早發現早處理，這樣才能防患于未然，從而為事故處理贏得寶貴時間。

參考文獻

[1] 國電銅陵發電有限公司主機規程。

[2] 國電銅陵發電有限公司輔機規程。