氫冷發(fā)電機(jī)漏氫原因及處理

江蘇華電揚(yáng)州發(fā)電有限公司 范文江

氫冷發(fā)電機(jī)漏氫原因及處理

江蘇華電揚(yáng)州發(fā)電有限公司 范文江

為提高發(fā)電機(jī)的冷卻效率，現(xiàn)代大型發(fā)電機(jī)一般采用全氫氣冷卻方式或水氫冷卻方式。一旦運(yùn)行中發(fā)生漏氫，一方面將引起發(fā)電機(jī)內(nèi)氫壓下降，冷卻效果變差，發(fā)電機(jī)氫冷各部件溫升增加，使得發(fā)電機(jī)壽命降低；另一方面有可能引起著火、爆炸，導(dǎo)致設(shè)備的嚴(yán)重?fù)p壞。故應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)發(fā)電機(jī)氫冷系統(tǒng)的維護(hù)，減少發(fā)電機(jī)漏氫情況的發(fā)生，以保證發(fā)電機(jī)的安全運(yùn)行。本文對氫冷發(fā)電機(jī)可能漏氫的機(jī)殼結(jié)合面、密封油系統(tǒng)、定子繞組、氫氣冷卻器、管道及閥門、轉(zhuǎn)子中心孔等方面進(jìn)行分析并提出處理方法，以期達(dá)到快速判斷、處理漏氫，保障機(jī)組的安全運(yùn)行。

發(fā)電機(jī)；漏氫；處理

1 漏氫原因及處理

由于產(chǎn)品質(zhì)量不合格、安裝檢修工藝不良、設(shè)備老化、運(yùn)行調(diào)整等原因，發(fā)電機(jī)先后發(fā)生過不同原因的漏氫。通過分析，發(fā)現(xiàn)其既有偶然性，也有一定的規(guī)律性，現(xiàn)將漏氫的原因及處理方法介紹如下：

1.1 機(jī)殼結(jié)合面

機(jī)殼結(jié)合面主要包括：兩側(cè)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、出線套管法蘭與套管臺板的結(jié)合面等、氫溫表、氫壓表等。為防止這些部位漏氫，應(yīng)注意以下事項(xiàng)：

（1）端蓋與機(jī)座、上下端蓋結(jié)合面處結(jié)合面積大，密封難度大，是密封的薄弱環(huán)節(jié)。所心在檢修過程中，不能傷及密封面；對結(jié)合面采用的密封材料的規(guī)格、耐熱性能、耐油性能、彈性及耐腐蝕性能進(jìn)行嚴(yán)格驗(yàn)收。經(jīng)驗(yàn)表明采用一次成形的氟橡膠密封條，密封膠采用硅橡膠密封膠，能有效解決大端蓋結(jié)合面的漏氫問題。

（2）緊端蓋螺絲時，應(yīng)均勻緊固，防止出現(xiàn)緊偏，以保證結(jié)合面嚴(yán)密。要檢查水平、垂直中分面的間隙，在把緊1/3螺栓狀態(tài)下，用0.03 mm塞尺檢查應(yīng)不入。

（3）由于受定子端部漏磁影響，定子出線套管法蘭與套管臺板的結(jié)合面溫度較高，加上竄入機(jī)內(nèi)的密封油腐蝕，使得該處的密封材料易老化變質(zhì)失效。因此，應(yīng)采用耐油橡膠圈和橡膠墊加以雙重密封。

1.2 密封油系統(tǒng)

（1）密封油壓力設(shè)定不合理。根據(jù)密封瓦的結(jié)構(gòu)及運(yùn)行參數(shù)設(shè)定，運(yùn)行中的密封油壓應(yīng)大于氫壓一個定值，以確保發(fā)電機(jī)內(nèi)氫氣不外漏，同時還應(yīng)防止密封油進(jìn)入機(jī)內(nèi)。在雙流環(huán)式密封瓦結(jié)構(gòu)的密封油系統(tǒng)中，差壓閥和平衡閥必須動作靈活，跟蹤性能良好。運(yùn)行中差壓閥控制密封油壓大于氫壓一個恒定值；平衡閥控制氫側(cè)密封油與空側(cè)密封油壓盡量相等，二者差值不超過廠家規(guī)定。我廠330MW發(fā)電機(jī)規(guī)程規(guī)定：運(yùn)行中的密封油壓大于氫壓0.085MPa；空、氫側(cè)密封油壓差值控制在0～490Pa.。

（2）密封瓦處漏氫。密封瓦座與端蓋的垂直結(jié)合面是較易漏氫的部位之一，對該處的密封質(zhì)量必須嚴(yán)格把關(guān)。上、下半端蓋組裝時，接縫應(yīng)對齊，防止錯口使密封墊受力不均。對發(fā)電機(jī)密封瓦法蘭面所使用的密封材料（包括墊、圈、條等），必須進(jìn)行檢驗(yàn)合格后方可使用。嚴(yán)禁使用合成橡膠、再生橡膠制品。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，密封材料勿重復(fù)使用，宜一次性使用，以確保結(jié)合面嚴(yán)密不漏。同時密封瓦的間隙必須調(diào)整合格。

（3）嚴(yán)格執(zhí)行檢修流程，提高檢修工藝，做好差壓閥和平衡閥的檢修、調(diào)試工作，保證其運(yùn)行中的設(shè)定合理、動作靈活可靠，確保氫氣不外漏，機(jī)油不內(nèi)流。

（4）嚴(yán)格監(jiān)視密封油箱的油位，防止?jié)M油進(jìn)入機(jī)內(nèi)或無油時跑氫。滿油現(xiàn)象在發(fā)電機(jī)進(jìn)行氣體置換時容易發(fā)生。因?yàn)榘l(fā)電機(jī)處于高位，而密封油箱一般設(shè)置在0米，在發(fā)電機(jī)氣體置換時由于機(jī)內(nèi)壓力較低，不滿足密封油箱浮子閥自動控制油位的條件（油位高時，浮子閥打開后氣壓不足以克服油位差形成的靜壓，造成油無法正常排出），此時需運(yùn)行人員至就地用快排門進(jìn)行控制。

1.3 發(fā)電機(jī)定子線圈（定子水內(nèi)冷型）

（1）對于定子繞組采用水內(nèi)冷的發(fā)電機(jī)，定子線棒絕緣引水管是發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水回路中最易漏水的薄弱環(huán)節(jié)，所以安裝時絕緣引水管不得交叉接觸，引水管之間、引水管與端罩之間應(yīng)保持足夠的絕緣距離，大修時對引水管必須做詳細(xì)檢查，確保引水管無任何傷痕、水漬。按照DL/T607《汽輪發(fā)電機(jī)漏水、、漏氫的檢驗(yàn)》要求，大修期間必須對內(nèi)冷水系統(tǒng)進(jìn)行密封性試驗(yàn)。當(dāng)對水壓試驗(yàn)結(jié)果不確定時，宜用氣密性試驗(yàn)查漏。

（2）備用中的水內(nèi)冷發(fā)電機(jī)應(yīng)定期對定子線棒進(jìn)行反沖洗，并定期檢查和清洗濾網(wǎng)，以防止水路堵塞過熱損壞定子線圈造成的泄漏。

（3）運(yùn)行規(guī)程規(guī)定發(fā)電機(jī)氫壓必須大于內(nèi)冷水壓0.05～0.1MPa，以防止定子線圈漏水至機(jī)內(nèi)造成發(fā)電機(jī)損壞事故。

1.4 氫氣冷卻器

（1）氫氣冷卻器也是發(fā)電機(jī)容易漏氫的設(shè)備。冷卻管、結(jié)合面以及結(jié)合面上的螺絲都有漏氫的可能，因此應(yīng)重點(diǎn)檢查，并單獨(dú)進(jìn)行水壓試驗(yàn)。試驗(yàn)壓力一般為0.6 MPa，30 min無滲漏為合格。

（2）如發(fā)現(xiàn)銅管有滲漏，應(yīng)行封堵。每臺冷卻器堵塞的滲漏銅管不能超過總數(shù)的5%，如超過則應(yīng)更換。

（3）運(yùn)行規(guī)程規(guī)定發(fā)電機(jī)氫壓必須大于氫冷器冷卻水壓0.05MPa及以上，以防止氫冷器泄漏時冷卻水漏至機(jī)內(nèi)造成發(fā)電機(jī)損壞事故。

1.5 氫氣管道及閥門

（1）嚴(yán)格質(zhì)量把關(guān)。氫管路采用質(zhì)量好的且符合國家設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的管道及閥門，以減少管路泄漏和閥門內(nèi)漏、外漏的可能。

（2）為避免因氫氣泄漏造成燃燒和爆炸事故的發(fā)生，按照國家氫氣站設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，氫氣管道的管材應(yīng)采用無縫鋼管，不采用具有焊縫的焊接鋼管、電焊鋼管等。

（3）氫氣閥門宜采用球閥、截止閥，材質(zhì)要求如下：

設(shè)計(jì)壓力（MPa）材 料＜0.1閥體采用球墨鑄鐵或鑄鋼；密封面采用合金鋼或與閥體一致。0.1～2.5閥體采用鑄鋼；閥桿采用碳鋼；密封面采用合金鋼或與閥體一致。＞2.5閥體、閥桿、密封面均采用不銹鋼

備注：閥門的密封填料應(yīng)采用石墨處理過的石棉或聚四氟乙稀材料。

（4）氫氣管道的連接應(yīng)采用焊接或其它有效防止泄漏的連接方式。

（5）氫氣管路安裝結(jié)束后應(yīng)進(jìn)行強(qiáng)度試驗(yàn)并吹掃，直至出口無鐵銹、無塵土、無垢物為止。

1.6 轉(zhuǎn)子中心孔

氫氣外漏途徑是經(jīng)護(hù)環(huán)處的導(dǎo)電螺釘進(jìn)入轉(zhuǎn)子中心孔，再從滑環(huán)處的導(dǎo)電螺釘或中心孔兩側(cè)堵板處漏出。因這種漏氫在運(yùn)行中無法處理，因此每次大修中應(yīng)加強(qiáng)對護(hù)環(huán)處、滑環(huán)處導(dǎo)電螺釘及轉(zhuǎn)子中心孔堵板的密封情況檢查，并做氣密試驗(yàn)，確保此處嚴(yán)密不漏。

2 發(fā)電機(jī)氣密性試驗(yàn)

新安裝、大修后或氣密部件異動后（如：發(fā)電機(jī)大端蓋拆裝）的發(fā)電機(jī)在投運(yùn)前應(yīng)做氣密性試驗(yàn)。試驗(yàn)要求持續(xù)24h，按式計(jì)算靜止?fàn)顟B(tài)下的發(fā)電機(jī)漏氣量應(yīng)滿足表1的合格標(biāo)準(zhǔn)。

V ——發(fā)電機(jī)充氫容積（m3）

P1、P2——測試開始和結(jié)束時機(jī)內(nèi)的氫壓表讀數(shù)（Mpa）

B1、B2——測試開始和結(jié)束時的大氣絕對壓力 （Mpa）

T1、T2——測試開始和結(jié)束時機(jī)內(nèi)氣體的平均溫度(℃)

H ——測試持續(xù)時間 （h）

△V ——換算到規(guī)定狀態(tài)時的漏氣量(m3/d)

表1 整體氣密性試驗(yàn)每晝夜最大允許漏氣量（0.1MPa，20℃）

總之，氫系統(tǒng)作為發(fā)電機(jī)的重要組成部分，應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)程規(guī)定進(jìn)行檢修以及運(yùn)行的調(diào)整，氣密性試驗(yàn)不合格的發(fā)電機(jī)嚴(yán)禁投入運(yùn)行。運(yùn)行中還應(yīng)檢測氫冷發(fā)電機(jī)油系統(tǒng)、主油箱內(nèi)、封閉母線外殼內(nèi)的氫氣含量，超過1%時應(yīng)及時查漏消缺；內(nèi)冷水箱中含氫超過2%應(yīng)加強(qiáng)對發(fā)電機(jī)的監(jiān)視，超過10%應(yīng)及時停機(jī)消缺。運(yùn)行中一旦發(fā)現(xiàn)氫系統(tǒng)泄漏，應(yīng)即處理，確保機(jī)組的安全運(yùn)行。

[1]汽輪發(fā)電機(jī)運(yùn)行規(guī)程國家電力公司,1999.

[2]防止電力生產(chǎn)重大事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求,國家能源局,2014.