某國產亞臨界600MW水氫冷發電機組出線盒漏氫治理分析

朱勇

摘 要：本文簡述了哈爾濱電機廠有限責任公司生產的QFSN-600—2YHG型電站用600MW水氫冷汽輪發電機組出線盒漏氫的原因，并對漏氫原因進行分析，找出了徹底解決出線盒漏氫治理的方案。

關鍵詞：發電機組；出線盒；漏氫；原因；處理方法

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.24.007

1 系統簡介

某電廠#1、#2機組為2臺亞臨界600MW機組，#3機組為超臨界600MW機組，三臺機組的發電機均為為哈爾濱電機廠有限責任公司生產的QFSN-600—2YHG型電站用600MW水氫冷汽輪發電機組，該電機采用水氫氫的冷卻方式。定子繞組為水冷，轉子繞組為氫氣內冷，鐵芯為氫氣外部冷卻。范圍包括主機和輔機兩大部分。主機部分包括發電機及刷架隔音罩裝配；輔機包括外部氫氣控制系統、外部密封油控制系統、繞組冷卻水控制系統以及勵磁控制系統。該電機采用水氫氫的冷卻方式。定子繞組為水冷，轉子繞組為氫氣內冷，鐵芯為氫氣外部冷卻。在機組的啟停和運行的工況下，發電機內的氣體轉換、自動維持氫壓的穩定以及監測發電機內部氣體的壓力均由氫氣控制系統中的氣體控制站來實現和保證，氣體控制站為集裝型式。另外，氫氣控制系統中還設有氫氣干燥器、氫氣純度分析儀、氫氣溫濕度儀等主要設備以監測和控制機內氫氣的純度、溫濕度等指標以確保發電機安全滿發運行。

在機組的啟停和運行的工況下，發電機內的氣體轉換、自動維持氫壓的穩定以及監測發電機內部氣體的壓力均由氫氣控制系統中的氣體控制站來實現和保證，氣體控制站為集裝型式。

發電機內部氫氣由裝在轉子兩端的風扇強制循環，并通過設置在定子機座上部的4組氫氣冷卻器進行冷卻。氫氣系統由發電機定子外殼、端蓋、氫氣冷卻器、密封瓦以及氫氣管路構成全封閉氣密結構。作為水氫氫冷卻方式機組，發電機漏氫，一直是困擾各個機組安全穩定運行的一大難題。為保證發電機正常運行時，每晝夜（24小時）的氫氣漏量不超過設計規定的11m3/d，對發電機氣密試驗的合格標準規定如表1：

2 發電機漏氫狀況

某電廠#2機組自2006年投產，在投產的前幾年，發電機漏氫量都較少，在合格范圍內。自2013年1月份開始，運行中發電機漏氫量開始上升，由10m3/d逐漸上升至20m3/d，基本上每天都必須補充一次氫；在2013年7月份大修后，發電機進行氣密試驗時，計算漏氫量達到了300m3/d，使得機組不具備開機條件，嚴重制約了公司安全生產，根據該電廠多年來的查找漏點經驗，經過不斷對比和查處確定了對設備外漏和內漏的處理方案。本文對此次氫氣漏量超標的治理過程典型設備進行了詳細的敘述，以總結相關治理經驗，為今后遇到類似的技術問題提供解決方法

3 漏氫原因分析以及處理方法

該電廠#2機組運行狀態時在漏氫量開始上升后，檢修人員對發電機進行整體系統檢漏，在對發電機本體部分氫氣密封瓦以及氫氣系統管道內漏、各連接焊接部分進行細致檢修和治理后，該機組泄漏未有明顯好轉，在對發電機各連接部分進行深入檢測時檢修人員發現發電機定子與三項出線盒結合面在圓弧拐角處螺栓連接均有有油污滲出痕跡，用氦質譜儀檢測后證實該處有氫氣泄漏，儀器顯示泄漏量明顯，接近該儀器設計最上限值。經過綜合分析確認該出線盒為主要泄漏點，檢修人員通過螺栓緊固和高壓注膠槍進行密封膠注入該部件內部密封膠槽后效果不明顯。該出線盒與發電機定子用螺栓連接，兩結合面有一密封膠槽，早機組安裝過程中，安裝單位預先填入密封膠，發電企業在機組投產后需定期進行密封膠壓力注入。在運行過程中如果該膠槽中的密封膠出現問題，在進行注膠過程中會有大量氫氣從該部位噴出，因此需密切進行監測，（見圖1）。此電廠該機組已運行接近7年，出現盒結合面的密封膠為建設安裝單位注入，其后幾年檢修人員只進行定期補膠，無法經行整圈密封膠更換，由于受到機組頻繁啟停溫差膨脹以及出線罩內部結構安裝不合理等因素影響因此出線罩內部密封膠已出現固化、失效，導致無法進行有效密封。

此次出線盒漏氫共進行了3次治理：

第一次：在發現出線盒存在漏氫時，因機組在運行中，故只能是對出線盒進行注膠處理。出線盒在汽端和勵端均有兩個注膠孔，當往汽端注膠孔進行注膠時，密封膠根本無法注進去，說明汽端密封膠已完全固化；而當往勵端注膠孔進行注膠時，注膠槍無法穩壓，檢查發現注入的密封膠從螺栓孔以及結合面漏出，經過對比發現安裝單位所預先填入的密封膠與后期運行過程中電機制造企業提供的密封膠是不同系列產品。從顏色和手感顆粒度上有明顯區別。通過單側注膠將舊膠全部擠出更換新膠后，發電機漏氫量有好轉，但是用儀器檢測，出線盒處仍存在漏氫現象。發電機整體泄漏量仍舊超標嚴重。故擬在大修中對出線盒進行徹底處理。

第二次：在2013年4月至7月的大修中，為徹底密封處理出線盒的漏氫現象，對發電機出線盒進行內部化學焊接處理，也即將內部出現盒與發電機定子的結合面進行封焊。但在大修后進行發電機氣密試驗時，發電機漏氫量達到300m3/d，較處理前大大增加，檢查發現大量氣體從出現盒的連接螺栓處沖出，對出線盒進行注膠，效果不明顯；直接對連接螺栓進行緊力調整，也無法完成密封；后來在螺栓頭部下面加一平面銅質墊片，然后將螺栓緊固，靠壓縮銅墊片將螺栓孔處的泄漏點消除，處理完后，檢測螺栓孔處無泄漏，此處理方法只能是作為臨時性的處理辦法。

第三次：2014年1月，此機組進行小修，在小修中，該電廠制定此次出線盒漏氫的徹底處理方案，將出線盒與發電機定子結合面密封槽內殘留固化密封膠全部進行更換，注入新膠后在結合面內壁進行氬弧焊封焊密封處理，同時對內部由于設計或安裝原因遺留的結合面縫隙加入金屬填充物電焊密封處理。處理過程如下：拆除出線盒6.9米出線盒人孔門，將3相引出線夾板裝置拆除，人員進入夾板裝置上方，檢查上次化學焊的效果，發現結合面環線位置封焊較好，但是在中間加強筋下方有較大間隙，當外部注膠打到一定壓力時密封膠可從該縫隙流入出線盒內部，這也是導致漏氫的主要原因之一。由于該位置位于出線盒內部位置比較隱蔽，故上次處理未進行焊接，因此該區域是發生泄漏的主要原因之一；此次首先是將化學焊打磨掉，在打磨前做好保護措施，防止粉塵等雜物進入發電機定子膛內；考慮到中間加強筋下方因間隙較大，無法直接進行電焊，故在間隙處塞入一尺寸合適的圓鋼，然后上下方進行封焊處理，同時結合面環線位置全部進行封焊，示意圖見圖2。

此次處理后，在小修后進行氣密試驗時，對出現盒進行檢漏，未發現泄漏點。

4 處理實際效果

通過第三次檢修處理，此電廠該機組發電機出線盒在進行整體氣密時各項指標均達優良水平，經過連續三個月的運行監測未再發生泄漏，目前機組運行中，發電機的漏氫量為10m3/d，達到合格范圍，使該機組順利進入集團公司優良標準機組序列。

5 結語

發電機系統出現泄漏超標后，在對整體系統進行仔細排查過程中要有針對性的進行系統的分析，不能盲目的進行簡單處理，做好針對性的處理方案特別是要加強檢修工藝質量，通過對設備的系統分析加強檢修工藝以及確保密封材料優良，氫氣系統泄漏就能得到很好的解決和治理，很多問題就能得到有效的解決和處理。

通過對出線盒與發電機定子結合面的封焊與密封材料的選取，徹底解決了發電機出線盒漏氫這一疑難問題，此現象在同類型發電機組上普遍存在。對于剛投產的機組，當發現此類問題時，因為此時出線盒處的密封膠未發生硬化失效現象，一般對出線盒進行注膠即可進行密封處理；而對于投產年限較久的機組，當出現上述現象時，可借鑒本文所給出的處理方案進行漏氫治理。

參考文獻：

[1]600MW機組集控運行主機技術標準（Q/CDT-JZSPC 101 07 001-2012）[S].中國大唐華銀金電，2012（01）.

[2]陶遠欽.汽輪發電機氫氣系統運行以維護[M].中國電力出版社.