淺議660MW發電機氫氣泄漏的原因及應對策略

摘要：目前，660MW發電機已經成為我國大部分發電企業進行電力生產的主要設備，但是其運行過程中固有的氫氣泄漏問題依舊是企業安全生產的重大隱患。文章針對公司目前使用的660MW發電機，對其運行環境以及導致氫氣泄漏的具體原因進行了剖析，并且對不干擾發電機正常發電的前提下采取的堵漏技術和應對措施以及其他維修手段進行了闡述。

關鍵詞：660MW發電機；氫氣泄漏；發電企業；電力生產；電力設備 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM311 文章編號：1009-2374（2016）10-0136-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.10.067

隨著經濟的發展，我國用電數量持續攀升，工農業用電的總需求不斷創造新的記錄。在這種發展背景下，發電企業面臨的發電壓力也隨之而漲。目前大唐景泰發電廠使用的660MW發電機是國內發電機組的主力機型之一，該設備發電量大、負荷能力強，一直是發電企業的首選。但是該機器也存在一定的缺點，比如氫氣泄漏問題一直令發電企業感到棘手。如果機器設備大量漏氫，不僅會造成氫壓的下降、降低冷卻效果，還會對大電機組的負荷帶來威脅，后果嚴重的還會導致機組自燃、氫氣爆炸等嚴重事故。因此，筆者就根據自身的工作經驗對發電機組避免漏氫問題提出了自己的看法。

1 660MW發電機氫系統密封方式

1.1 發電機冷卻方式

試驗對象為QFSN-660-2型發電機，冷卻結構主要有三部分組成，分別是定子冷卻水、定子冷卻通風、轉子冷卻通風系統。

1.1.1 定子冷卻水系統簡介。定子水冷卻系統由定子水箱、離子交換器、出口濾網、壓力溫度調節閥、冷卻器、進回水管、定子水泵等原件，水泵負責對定子水進行升壓，進入冷卻器之后完成熱交換環節，再對溫度和壓力進行控制，保證其處于正常的范圍內，讓冷卻水能順利進入發電機，完成與定子熱棒的能量轉移，整個環節從勵磁端到水箱，應注意定子冷卻水的導電效果和樹脂的功能，完成水質凈化功能。

該系統在發電機組中保持了兩臺水泵，讓機器始終處于開動狀態。通過并聯的運行方式啟動循環水的冷卻模式，冷卻水量為210t/h-1，定子水的回水管道與水箱之間設立連接細管，彌補了氫氣泄漏之后的亂流問題，讓所泄漏的氫氣通過細管歸納入水箱之內，防止因虹吸效應而導致的汽化問題，同時在回水管與進水管之間設立連接管，防止氣壓不對稱引起的倒流問題。

1.1.2 發電機氫氣冷卻系統。氫氣冷卻系統包括轉子繞組和定子鐵芯等設備，其中冷卻介質的重量對于冷卻效果有著極為明顯的影響作用，該系統采用氫氣為冷卻介質，重量與冷卻效果成反比。該冷卻系統的缺點也較為明顯，就是有相當大的危險性，比如各種氣體的混合比例達到或超過臨界值后，遇到明火會發生爆炸，因此大多數氫氣冷卻系統的電機采用CO2為置換氣體并將外殼設計成防爆外殼。

1.2 氫系統密封方式

發電機密封油系統的作用是防止外界氣體進入發電機內部及阻止氫氣從機內漏出，以保證電機內部氣體的純度和壓力不變。大唐景泰發電廠QFSN-660-2型發電機采用雙流環式密封。雙流環式密封采用雙流環式密封瓦，它有兩套獨立的循環供油系統：一套為空側油系統；另一套為氫側油系統。其主要特點有：（1）氫側與空側各有一股油注入密封瓦，氫側油自成一個閉式循環系統，一方面避免了溶有空氣的空側油流入氫側，影響機內的氫氣純度，另一方面氫側回油中的氫氣在任何時候也不排向大氣，都將回到機殼內，氫側油流中溶有的氫氣如達到飽和后就不再繼續溶入。因此即使在高氫壓下，也不會出現耗氫過多的問題。（2）在氫側進油管上加裝油壓自動平衡閥，調節氫側和空側之間的油壓，使之保持恒定和壓差在規定范圍之內（氫側與空側密封油差壓≤±0.5kPa），從而使兩個回路之間的油量交換達到最小，大大減少空氣對氫氣的污染及降低耗氫量。

2 氫氣泄漏原因及應急措施

2.1 氫氣泄漏的常見原因

2.1.1 外漏氫。“外漏氫”指的是發電機組本身存在的氫氣透過裂縫或者某些密封不嚴密的連接點進入機體外部環境的泄漏現象。一般來講，氫氣具有密度低的特點，機組使用的純氫密度僅為空氣密度的7%左右，因此，氫氣在空氣中擴散速度快，0.25米之外就難以看清氫氣泄漏的現象。但是這種泄漏的問題對機組的危害較小，氫氣的擴散導致了導熱性提高，除了會增加機組的負荷之外，幾乎不會有特別大的安全隱患。

2.1.2 內漏氫。“內漏氫”指的是機組的氫氣進入空側或密封瓦座結合面的現象，主要是由于機組的油氫差壓閥出現故障或者質量不過關而造成的。氫氣與密封瓦空側的回流油一同進入主油箱，進而在油箱內混合成為具有爆炸能力的混合氣體。當發電機組的定子繞組的空心導線內水壓低于機內的氫壓時，一旦空心導線的密閉性不完全，氫氣會進入定子繞組空心導線內冷水中，與冷水發生化學反應，生成一種降低水循環流動的物質，減少了冷卻水的總量。當然，氫氣由于某些原因進入氫氣冷卻器的冷卻水或封閉母線里面也是內漏氫的一種表現。

2.1.3 其他原因。除上述兩種原因之外，發電機組的其他原因也會造成氫氣的泄漏，比如密封瓦座襯墊的質量與安裝技術不當、密封瓦角度、密封瓦軸向與徑向之間的距離過大、發電機組裝注膠工藝等原因都會引起氫氣的泄漏，因此需要工作人員對發電機組在啟動之前進行嚴格仔細的運檢，防止漏氫問題。

2.2 緊急應急措施

對于660MW發電機的氫氣泄漏問題，除了及時聯系技術人員進行維修鑒定之外，操作人員還要掌握一定的臨時維修技術和急應急措施。這里筆者根據自身的工作經驗簡單介紹兩種常見的應急技術：（1）補膠處理：補膠指的是對機組的端蓋上的密封膠槽進行補膠；（2）加罩處理：如果發電機下端蓋穩釘處出現氫氣泄漏問題，操作人員可采用加蓋處理緊急應對。具體做法是：用手頭上現有的鋼板（最好為8～10mm）制作與機組形狀相符的鐵盒，頂端設置放氣閥門，用強力膠將鐵盒與發電機大蓋黏起來，最后用螺絲與膠皮墊將放氣閥門處進行

密封。

3 氫氣泄漏的原因分析及處理

3.1 泄漏原因分析

如果出現氫氣泄漏問題，要對機組氫氣泄漏的具體原因進行分析。筆者認為排查法比較適合原因的查找分析：（1）對機組運行現狀進行檢查，看是否在其限定的運行負荷范圍內，同時進行空氣密閉性實驗，對機組的日補氫量進行測定，看是否存在超量現象；（2）對機組的發電機出線、閉冷水箱、氫冷器等處進行檢查，同時仔細尋找氫氣系統、密封油系統的閥門、法蘭結合面處是否存在裂縫；（3）對發電機組的大端蓋螺栓結合面進行氫氣檢測，看是否存在泄漏問題，如果存在問題進行臨時應急處理并跟進后續的檢測，看是否能解決問題；（4）對機組的主油箱排煙風機出口、環形油箱以及排煙風機入口管閥欄等處進行檢測，看是否存在氫氣泄漏，清理入口管閥的油污、積水（人工抽水）。

3.2 處理方案

對于660MW發電機的氫氣泄漏事故，可以做以下處理。（1）在發電機組停機維修期間，更正環形油箱的排風機的入口管道的坡道角度，做到排風側管道高于油箱側管道，促進管道內積水的排泄順暢。同時根據需要加裝疏水罐和放水閥等設備，定期對管道內的積水進行清理。（2）在發電機組大修過程中，對發電機雙側的大端蓋與機體連接面的密封性進行檢測，對密封槽留有縫隙的，進行二次封膠，防止氫氣通過密封槽泄漏進入軸承箱，同時對于密封膠性能較差的給予更換密封膠的方式。注膠過程中嚴格關注出膠孔的狀態，確保出膠孔的膠完全沒有氣泡。

4 結語

當前660MW發電機的氫氣泄漏問題，在我國大部分發電企業都存在。因此，工作人員在遇到該問題后，應當及時判斷出現問題的部位和氫氣泄漏的類型，如果條件允許可以采取帶壓堵漏的緊急應對措施。同時，為了提高發電機組的安全運行保障，工作人員還要嚴格按照發電機組的操作流程和使用規程進行操作，并不斷學習機組的運行原理，定期檢查和養護發電機組設備以及元器件，適時采用新的材料與工藝，盡可能消除氫氣泄漏的隱患。

參考文獻

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作者簡介：李彪（1987-），男，甘肅會寧人，大唐景泰發電廠助理工程師，研究方向：集控運行。

（責任編輯：周 瓊）