淺談汽輪發電機漏氫處置

陳衛勇

中圖分類號：TK26 文獻標識：A 文章編號：1674-1145（2016）06-000-02

摘 要 汽輪發電機氫冷系統是發電機的重要組成，用來冷卻發電機定子鐵心和轉子線圈。汽輪發電機氫冷系統可靠與否，對電廠的安全運行起著重要的作用。汽輪發電機漏氫是電廠系統中常見的故障，處置不當有發生火災和爆炸的風險，嚴重威脅汽輪發電機的安全運行。

關鍵詞汽輪發電機氫冷系統 故障處理

汽輪發電機氫冷系統是發電機的重要組成，用來冷卻發電機定子鐵心和轉子線圈。汽輪發電機氫冷系統可靠與否，對電廠的安全運行起著重要的作用。在此主要分析氫冷系統的功能，發生漏氫的原因，危害和查找漏氫的方法。

一、汽輪發電機氫冷系統的功能

發電機氫冷系統用于：保證發電機2MKА10在額定參數范圍內的運行，完成以下功能：直接冷卻發電機定子鐵心和轉子線圈；向發電機充注氫氣、氮氣或空氣；發電機運行期間保持額定氫壓，補償泄漏。

汽輪發電機用氫氣做冷卻介質有如下優點：氫氣密度小，大大降低了發電機風扇和通風系統等的摩擦損耗，提高了發電機的效率；氫氣傳熱系數大，導熱能力強，可提高發電機的單機容量和縮小發電機的體積；氫氣的絕緣性能好，電離現象微弱，可以延長線圈的使用壽命；由于氫氣密度小，且采用密閉循環系統后，可使機組噪音大大減小。

過渡工況下，在從發電機殼體充注或排放氣體（氫氣、氮氣、空氣）時，必須防止劇烈地改變氣體壓力，以避免油從軸密封進入定子內部。壓力變化速度不應超過0.098MPa/h。這在發電機運行期間進行排污吹掃或補充純氫時要尤為注意。

系統過渡運行工況：向發電機殼體內充注空氣（在發電機停運時）；用氮氣從發電機殼體內置換空氣（在準備向殼體充氫時）；向發電機殼體內充注氫氣（在準備投運汽輪發電機時）；用氮氣從發電機殼體內置換氫氣（在停運汽輪發電機時）。

二、水氫氫冷卻汽輪發電機容易漏氫的部位

氫氣是一種比空氣輕且滲透性很強的氣體，所以對發電機的嚴密性要求很高，以防氫氣向外泄漏。

水氫氫冷卻汽輪發電機容易漏氫的部位：

（1）端罩與機座結合面漏氫；

（2）端蓋與端罩及上下半端蓋結合面漏氫；

（3）端蓋及密封瓦座結合面漏氫；

（4）定子引出線或中性點套管漏氫；

（5）氫氣冷卻器上下法蘭與機殼結合面處橡膠墊腐蝕引起漏氫；

（6）焊縫焊接質量不良引起漏氫；

（7）轉子導電螺釘不嚴在運行中漏氫；

（8）氫氣供給系統管道、閥門、法蘭不嚴引起漏氫

（9）氫氣漏入定子繞組內冷水系統；

（10）密封瓦內部漏氫或者密封油系統管道、法蘭等部位；

（11）氫氣干燥器。

（12）氫濃度分析儀

氫氣系統泄漏率還可能與密封油的溶氫能力、裹攜氫氣泡的能力有關。氫氣泄漏通過氫密封罐隨密封油流入密封油箱，然后由排油煙風機進入大氣。

三、水氫氫冷卻汽輪發電機漏氫的危害，查找方法

氫氣在空氣中爆炸極限4一75%，當發電機漏氫時，會有爆炸和火災風險。同時會影響汽輪發電機的安全。

當汽輪發電機功率運行時，發生氫氣泄漏大于泄漏標準時（>5%體積/天），或突發大量漏氫事件，導致發電機內氫氣壓力急劇降低時，應當啟動漏氫處理組織機構，確保人身和設備安全。

漏氫處理具體措施：

（1）汽輪機操縱員密切監視發電機組的運行情況和氫氣泄漏趨勢，必要時通知現場操作員進行補氫，大量漏氫時機操密切監視氫氣壓力，同時檢查發電機診斷系統中各項參數（重點是發電機定子鐵芯、冷氫和熱氫溫度），如果發現發電機定子鐵芯以及冷、熱氫溫度上升，則機組應立即降負荷，如果負荷降低并沒有使溫度降低，發電機應該立即降負荷并解列。

當冷氫溫度超過50℃時，發電機禁止運行。

當冷氫溫度超過50℃時，發電機應該降負荷，并在出現信號后不超過5min內將發電機解列。

發電機熱氫溫度不應該超過75℃。

當任一溫度測點超過75℃時，應該降低發電機負荷，直到溫度≤75℃。

如果負荷降低并不能使熱氫溫度降低，發電機應該降功率 并在溫度達到85 ℃報警信號出現后不超過5min內將發電機解列。

如果溫度超過所列允許值，即：定子鐵芯——105℃；定子繞組——105℃；

那么發電機負荷應該降低，直到溫度不超過允許值。如果可能發電機應該停運，以查找溫升原因。

如果負荷降低并沒有使溫度降低，發電機應該立即降負荷并解列。

如果采取措施后不能消除故障當發電機定子鐵芯溫度≥120°С且相應保護未動作，發電機應該立即降負荷并解列。

（2）運行人員加強對發電機密封油系統，發電機定子冷卻水系統等內氫氣濃度變化的監測，每晝夜對密封油系統，定子冷卻水中氫含量進行一次化學分析。

定子冷卻水系統氣體捕集器內氫含量不允許超過20 %。當定子冷卻水系統氣體捕集器內氫含量超過3%，應：密切監視汽輪發電機的運行；

通過便攜表或手動取樣每1小時一次測量定子冷卻水系統氣體捕集器內氫含量；跟蹤定子繞組鐵芯溫度，確保發電機殼體內無液體；確保發電機殼體內氫壓至少比定子繞組入口冷卻水壓高0.02MPa。

如果不能消除漏點，應按規程盡可能在第一時間將發電機停運，但不晚于5晝夜。

（3）運行和維修查漏人員對氫氣相關系統（如發電機端蓋，氫氣系統儀表，法蘭，發電機下部法蘭，人孔等區域）進行漏氫點查找。

（4）為了防止氫氣積聚在汽機廠房上部，在測定氫氣濃度小于4%后，開啟汽輪機廠房天窗（如果是潮濕和下雨天氣，可以定期開啟）。

（5）禁止汽輪發電機廠房內所有人員使用手機等無線通訊設備，禁止在汽輪發電機廠房內進行任何動火，金屬敲擊和電氣操作。在汽輪機廠房入口設置安全警示區域，拉好警示帶，禁止無關人員進入。

（6）確認汽輪發電機廠房消防系統可用，在重要區域配備消防車，消防人員隨時待命。

四、結語

汽輪發電機漏氫的原因較復雜，當確認汽輪發電機漏氫時，要能夠及時正確的找到泄漏點，避免發生火災和爆炸的風險，避免降負荷和危害發電機組的安全運行。加強對汽輪發電機氫氣系統的維護，才能使安全工作落到實處。

參考文獻：

[1] 劉興華，張春，李九棟，王志鋒，宋長山.發電機漏氫分析與處理[J].寧夏電力，2011.03.

[2] 戴慶忠.全氫冷透平發電機[J].東方電氣評論，2004.01.

[3] 韓紅.改造發電機端蓋解決運行中漏氫問題[J].電機技術，2011.03.