600MW超臨界機(jī)組氫冷器泄漏故障分析與處理

王建+蔣靜

摘 要 機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，發(fā)電機(jī)內(nèi)部的線(xiàn)圈繞組及定子鐵芯會(huì)產(chǎn)生較多的熱量，這些熱量主要通過(guò)閉式循環(huán)的氫氣系統(tǒng)帶走，熱氫通過(guò)發(fā)電機(jī)氫氣冷卻器進(jìn)行冷卻。氫冷器一旦發(fā)生泄漏會(huì)引起氫氣壓力下降，氫冷器換熱效果變差，發(fā)電機(jī)線(xiàn)圈溫度上升，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成發(fā)電機(jī)線(xiàn)圈燒壞。

關(guān)鍵詞 氫冷器 泄漏 措施

中圖分類(lèi)號(hào)：TK91 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1機(jī)組概況

國(guó)電銅陵電廠(chǎng)一期工程#1、2發(fā)電機(jī)是上海汽輪發(fā)電機(jī)有限公司生產(chǎn)的QFSN-600-2三相同步汽輪發(fā)電機(jī)。發(fā)電機(jī)額定容量667MVA，額定功率600MW，額定功率因數(shù)0.9。

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

發(fā)電機(jī)的四個(gè)角布置了四組氫氣冷卻器，停運(yùn)一組冷卻器機(jī)組最高可帶80%額定負(fù)荷，氫氣冷卻器采用繞片式結(jié)構(gòu)，兩端氫冷器冷卻水流量分別由兩個(gè)閥門(mén)站分路進(jìn)行控制，冷卻器進(jìn)出水管路對(duì)稱(chēng)布置，冷卻介質(zhì)為閉式循環(huán)冷卻水，回水母管上設(shè)有閥門(mén)，通過(guò)調(diào)節(jié)氫冷器冷卻水量可以將發(fā)電機(jī)的冷氫溫度控制在40-45℃之間。

發(fā)電機(jī)氫氣系統(tǒng)參數(shù)限額具體見(jiàn)下表：

2事故發(fā)現(xiàn)及處理過(guò)程

2014年11月28日13時(shí)30分監(jiān)盤(pán)發(fā)現(xiàn)#2發(fā)電機(jī)汽端冷氫與勵(lì)端冷氫溫度相差較大（勵(lì)端高于汽端5℃），因懷疑發(fā)電機(jī)氫冷器水側(cè)有未排盡的空氣積存，導(dǎo)致氫冷器熱阻增大、換熱不均，于是到現(xiàn)場(chǎng)打開(kāi)發(fā)電機(jī)勵(lì)端B氫氣冷卻器回水管排氣門(mén)進(jìn)行緊急排氣，14時(shí)40分發(fā)電機(jī)汽端冷氫與勵(lì)端冷氫溫度趨于正常。接下來(lái)的一段時(shí)間，只要手動(dòng)將氫冷器排氣門(mén)關(guān)閉，發(fā)電機(jī)兩端氫氣溫差又會(huì)逐漸變大，故#2機(jī)勵(lì)端B氫氣冷卻器回水管排氣門(mén)一直處于微開(kāi)狀態(tài)。

該發(fā)電機(jī)氫冷器的水側(cè)冷卻介質(zhì)為閉式循環(huán)冷卻水，機(jī)組啟動(dòng)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(huì)積存大量空氣，影響氫冷器的換熱效果，發(fā)電機(jī)兩端的冷氫溫度相差會(huì)比較大，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間排氣后兩端溫度會(huì)漸漸恢復(fù)正常，不過(guò)機(jī)組正常運(yùn)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(guò)數(shù)天的排氣操作可確認(rèn)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(jìn)了閉式水側(cè)，從而導(dǎo)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(jī)組正常運(yùn)行時(shí)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(wú)法漏向高壓流體介質(zhì)的，不過(guò)閉式水經(jīng)過(guò)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(shì)能做功到達(dá)汽機(jī)房13.7米層后，發(fā)電機(jī)氫冷器處的閉式水壓力已遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于氫氣壓力，一旦氫冷器發(fā)生泄漏，發(fā)電機(jī)內(nèi)部氫氣會(huì)漏進(jìn)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(yàn)證之前的分析判斷，2014年12月1日01時(shí)30分通過(guò)觀(guān)察發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)勵(lì)端和汽端冷氫溫度參數(shù)正常，于是就地將#2機(jī)勵(lì)端B氫氣冷卻器回水管排汽門(mén)關(guān)閉，觀(guān)察發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)兩端冷氫溫差又慢慢增大，04時(shí)40分發(fā)電機(jī)兩端溫差增至4℃，再次到就地打開(kāi)勵(lì)端B氫氣冷卻器回水管排氣門(mén)，此時(shí)排出了大量氣體，并且用氫氣檢漏儀檢測(cè)到排氣口有較大氫氣泄漏報(bào)警（最高達(dá)130lel%），一段時(shí)間后，發(fā)電機(jī)兩端氫溫又逐漸恢復(fù)正常，因此判斷發(fā)電機(jī)勵(lì)端B氫冷器存在泄漏，隨即制訂相關(guān)反措，事故態(tài)勢(shì)發(fā)展得到了有效控制。

3安全技術(shù)措施

（1）機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，運(yùn)行人員要加強(qiáng)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(yùn)行正常，發(fā)現(xiàn)異常要及時(shí)調(diào)整分析，確保各參數(shù)在合理范圍內(nèi)。平時(shí)做好補(bǔ)、換氫工作，及時(shí)記錄每次的補(bǔ)氫量，認(rèn)真比較每次補(bǔ)氫量變化，若某段時(shí)間發(fā)電機(jī)的補(bǔ)氫量異常增大，應(yīng)認(rèn)真分析原因，必要時(shí)到現(xiàn)場(chǎng)查找氫氣漏點(diǎn)，將事故控制在萌芽狀態(tài)。巡檢人員每班對(duì)發(fā)電機(jī)檢漏儀進(jìn)行一次放液檢查，如檢漏儀有水放出，應(yīng)及時(shí)匯報(bào)相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)；檢查確保現(xiàn)場(chǎng)瓶裝二氧化碳庫(kù)存充裕，備用良好，以備氫氣置換時(shí)，應(yīng)急使用。

（2）發(fā)電機(jī)氫冷器一旦發(fā)生泄漏，要加強(qiáng)監(jiān)視氫壓變化，定期檢測(cè)汽機(jī)房氫氣濃度，及時(shí)開(kāi)啟汽機(jī)房屋頂風(fēng)扇，防止汽機(jī)房發(fā)生積氫爆燃事故，汽機(jī)房動(dòng)火檢修作業(yè)須持動(dòng)火工作票。若漏氫量較大，應(yīng)要求檢修人員立即終止相關(guān)動(dòng)火檢修作業(yè)，撤離現(xiàn)場(chǎng)。

（3）隔離氫冷器的相關(guān)操作須遵循規(guī)程規(guī)定，發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，四組氫冷卻器應(yīng)投入運(yùn)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(yùn)行，發(fā)電機(jī)負(fù)荷限制在80%額定負(fù)荷內(nèi)，并確保發(fā)電機(jī)內(nèi)各點(diǎn)溫度不超限。

（4）當(dāng)發(fā)電機(jī)漏水報(bào)警并伴有定子接地報(bào)警時(shí)，應(yīng)緊急停運(yùn)發(fā)電機(jī)。

4結(jié)語(yǔ)

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(xiǎn)，氫氣一旦發(fā)生泄漏會(huì)引起嚴(yán)重的后果，生產(chǎn)人員應(yīng)引起高度重視。由于氫氣本身無(wú)色無(wú)味，不借助特殊儀器設(shè)備很難發(fā)現(xiàn)其發(fā)生泄漏，需要生產(chǎn)運(yùn)行人員在平時(shí)工作中加強(qiáng)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(yíng)得寶貴時(shí)間。

參考文獻(xiàn)

[1] 國(guó)電銅陵發(fā)電有限公司主機(jī)規(guī)程。

[2] 國(guó)電銅陵發(fā)電有限公司輔機(jī)規(guī)程。