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(fā)電機內(nèi)部的線圈繞組及定子鐵芯會產(chǎn)生較多的熱量，這些熱量主要通過閉式循環(huán)的氫氣系統(tǒng)帶走，熱氫通過發(fā)電機氫氣冷卻器進行冷卻。氫冷器一旦發(fā)生泄漏會引起氫氣壓力下降，氫冷器換熱效果變差，發(fā)電機線圈溫度上升，嚴重時會造成發(fā)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(fā)電機是上海汽輪發(fā)電機有限公司生產(chǎn)的QFSN-600-2三相同步汽輪發(fā)電機。發(fā)電機額定容量667MVA，額定功率600MW，額定功率因數(shù)0.9。

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

發(fā)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(jié)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(zhì)為閉式循環(huán)冷卻水，回水母管上設有閥門，通過調(diào)節(jié)氫冷器冷卻水量可以將發(fā)電機的冷氫溫度控制在40-45℃之間。

發(fā)電機氫氣系統(tǒng)參數(shù)限額具體見下表：

2事故發(fā)現(xiàn)及處理過程

2014年11月28日13時30分監(jiān)盤發(fā)現(xiàn)#2發(fā)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(fā)電機氫冷器水側(cè)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(xiàn)場打開發(fā)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(fā)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(fā)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(tài)。

該發(fā)電機氫冷器的水側(cè)冷卻介質(zhì)為閉式循環(huán)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(nèi)部一般會積存大量空氣，影響氫冷器的換熱效果，發(fā)電機兩端的冷氫溫度相差會比較大，經(jīng)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(tǒng)幾乎不存在從外界漏入空氣的可能性。

經(jīng)過數(shù)天的排氣操作可確認氫冷器水側(cè)原先積存的空氣已排盡，現(xiàn)氫冷器水側(cè)再次漏入氣體，懷疑氫冷器有可能發(fā)生泄漏，有部分氫氣漏進了閉式水側(cè)，從而導致氫冷器換熱效果變差，引起兩端溫差增大。根據(jù)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(zhì)是無法漏向高壓流體介質(zhì)的，不過閉式水經(jīng)過氫冷器調(diào)節(jié)閥節(jié)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(fā)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(fā)生泄漏，發(fā)電機內(nèi)部氫氣會漏進壓力稍低的閉式水側(cè)，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(fā)現(xiàn)發(fā)電機勵端和汽端冷氫溫度參數(shù)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(fā)現(xiàn)發(fā)電機兩端冷氫溫差又慢慢增大，04時40分發(fā)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(fā)電機兩端氫溫又逐漸恢復正常，因此判斷發(fā)電機勵端B氫冷器存在泄漏，隨即制訂相關反措，事故態(tài)勢發(fā)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(jiān)視氫壓、氫溫及氫氣純度等參數(shù)，檢查密封油系統(tǒng)是否運行正常，發(fā)現(xiàn)異常要及時調(diào)整分析，確保各參數(shù)在合理范圍內(nèi)。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(fā)電機的補氫量異常增大，應認真分析原因，必要時到現(xiàn)場查找氫氣漏點，將事故控制在萌芽狀態(tài)。巡檢人員每班對發(fā)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(xiàn)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(fā)電機氫冷器一旦發(fā)生泄漏，要加強監(jiān)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(fā)生積氫爆燃事故，汽機房動火檢修作業(yè)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(yè)，撤離現(xiàn)場。

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

（4）當發(fā)電機漏水報警并伴有定子接地報警時，應緊急停運發(fā)電機。

4結(jié)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(fā)生泄漏會引起嚴重的后果，生產(chǎn)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(fā)現(xiàn)其發(fā)生泄漏，需要生產(chǎn)運行人員在平時工作中加強參數(shù)監(jiān)視，善于異常分析，早發(fā)現(xiàn)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(fā)電有限公司主機規(guī)程。

[2] 國電銅陵發(fā)電有限公司輔機規(guī)程。