600MW汽輪發電機漏氫原因分析及處理

山西大唐國際運城發電有限責任公司 董滿利

600MW汽輪發電機漏氫原因分析及處理

山西大唐國際運城發電有限責任公司 董滿利

本文介紹了哈爾濱電機廠600MW 汽輪發電機發生氫氣泄漏時的處理經過，對引起發電機出現氫氣泄漏的原因進行了深入地探討，并提出了處理方法及改進措施。

發電機；氫氣泄漏；分析；處理

0 引言

某公司安裝有2臺哈爾濱電機廠生產的600 MW汽輪發電機組，與其配套的是QFSN-600-2YHG型水內冷發電機。該發電機冷卻方式為定子繞組（包括定子線圈、定子引線、定子出線）水內冷，定子鐵心和轉子繞組氫內冷。由于氫氣具有密度小，熱傳導率高(較空氣大6倍)的特點，所以，發電機采用氫冷可提高發電機效率，使發電機尺寸減小，冷卻器的表面減小，通風損耗減小，發電機運行噪聲降低等，因此，現代大型發電機廣泛采用氫氣進行冷卻。維持氫冷發電機的正常運行的必要條件是維持氫系統各部件工作正常。其主要指標有保證機內氫氣壓力，保證機內冷氫溫度、濕度以及溫差正常，保證機內氫氣純度等。但由于氫氣擴散快、滲透能力強，加上密封油、冷卻水攜帶漏氫等原因，在實際運行過程中發電機內氫氣一般是在持續外漏，但規程要求每天補氫量不大于10m3,即為合格。否則，將嚴重影響發電機組的安全經濟穩定運行。由于氫氣無色無味，所以氫氣的查漏比較困難，特別是在看不到和檢測不到的地方，漏點更加難以查找。

該公司的兩臺發電機組均安裝了漏氫在線檢測裝置，設有八個檢測點，分別是：發電機出口封閉母線A、B、C三相各一點，出線套管箱兩點，汽側、勵磁回油管道上各一點，定冷水箱上部排空門處一點。

1 容易發生漏氫的部位和檢測

從發電機結構看，氫系統泄漏的地方和檢測辦法如下：

1.1 發電機端蓋、閥門法蘭以及相連的排污管泄漏

可以利用手持式氫氣檢漏儀在懷疑部位進行檢測，在排氫口進行測量可以發現管路閥門的內漏。

1.2 密封油系統攜帶漏氫

正常情況下密封油系統氫、空兩側油壓相等，若平衡閥工作不正常，氫側油壓大于空側油壓，將使氫氣進入空側密封油中，造成氫氣泄漏。這種情況下，可以分析密封油系統的運行工況，在排煙風機出口進行漏氫量的檢測。

1.3 密封瓦磨損或密封瓦卡澀造成漏氫

密封瓦磨損或密封瓦卡澀造成密封油系統運行不正常、氫系統密封不足漏氫，并通過密封瓦串至軸瓦腔室內，在排煙風機出口處及主機潤滑油箱內部都可能測量到氫氣。

1.4 密封墊子的密封或注膠被破壞而造成漏氫

密封瓦支座和發電機端蓋或中間環之間的密封墊損壞，注膠不實，密封不嚴，也會向軸瓦腔室內泄漏，同樣在排煙風機出口處及主機潤滑油箱內部測量到氫氣。

1.5 定冷水系統漏氫

由于正常運行時定冷水壓低于氫壓，因此一旦發電機內部定冷水系統泄漏，氫氣就會從發電機內漏至定冷水系統。這種情況下，可在定冷水箱上報的排空門處檢測漏氫量。

1.6 氫冷器內管子漏氫

這一類型的漏氫可以在停機后采用隔離氫冷器，對其進行打壓的辦法進行氫氣泄漏檢測。

1.7 轉子漏氫

發電機轉子繞組引線的導電螺釘密封泄漏導致轉子漏氫。如這一點漏氫，可通過轉子氣密試驗進行檢查。

1.8 檢修工藝不良導致漏氫

（1）密封瓦座襯墊制作和安裝工藝不良，如上下半搭接不良或裝復時移位造成錯口漏氫；

圖1 中間環發生泄漏的部位

圖2 發生泄漏的波紋管

（2）密封瓦水平度以及密封瓦軸向和徑向間隙未達到要求；

（3）發電機大端蓋、中間環、密封瓦安裝錯位導致密封不嚴；

（4）發電機大端蓋結合面注膠不實；

（5）管道、閥門等法蘭墊子安裝不好；

（6）密封面清理不徹底。

2 異常漏氫的查找處理實例

該公司兩臺機組自投產以來，專業人員高度重視發電機漏氫的查找治理工作，總結投產以來的查漏工作經驗，暴露的漏氫點主要歸納為如下幾點：

2.1 發電機本體漏氫

2.1.1 由于某些發電機密封膠耐熱性能較差，在較高的運行環境溫度下，造成密封膠稀化、外流，致使端面密封溝槽漏空，使機殼內部氫氣外漏。此種現象主要體現在發電機汽勵兩側上下大端蓋結合面、發電機本體與出線套管箱體的結合面等處。此類漏氫處理通過結合面的二次注膠孔補膠及采用性能更好的密封膠即可解決。

2.1.2 發電機本體各人孔門結合面及緊固螺栓漏氫。這類問題的發生主要是由于密封墊采用不當，安裝質量不高造成。加強安裝、檢修工藝，密封墊制作工藝，螺栓要緊力均勻，必要時可在結合面涂抹平面密封膠。

2.2 發電機氫系統設備管路、閥門、法蘭等漏氫

這類漏氫主要是由于安裝檢修工藝、閥門質量不好內漏造成。發電機的油水分離器、氫干燥器、絕緣過熱裝置、來氫回氫總管等設備的管路、法蘭處應做為平時檢查的重點部位。

2.3 發電機中間環漏氫

該公司1號發電機組勵磁密封瓦中間環下結合面由于制造廠家工藝不良，表面有局部凹陷，（故障部位見圖1）造成氫氣從結合面漏至密封油腔體內，發電機補氫量超標。后經小修解體，對中間環結合面進行重新處理，并對密封槽進行完全注膠后，漏氫點消失。針對該類缺陷，應加強設備制造、出廠過程中的驗收工作。

2.4 發電機定冷水系統漏氫

該公司2號發電機組在運行中出現定冷水箱漏氫在線檢測裝置報警，同時機組日補氫量增大，補氫頻繁，工作人員立即用手持式氫氣檢漏儀對定冷水系統進行檢查，當檢查至定冷水箱上部排空門時，檢漏儀報警強烈，判斷發電機定冷水系統內漏。停機后，拆除發電機外部定子線棒冷卻水進出管道，對發電機本體進行水壓試驗，打壓至0.3 MPa，10 min后降到0.2 MPa，壓力無法保持，同時從汽側油水分離器中排出大量油水混合物，進一步確認漏點在發電機本體內部，后將汽側上端蓋拆除，進一步查找發現發電機汽側定冷水匯流管的一段長約600 mm的金屬波紋管漏水（故障部位見圖2）。將其拆除后，繼續對定子線棒打壓試驗，未發現泄漏。

圖3 帶壓堵漏絲堵加工圖

3 經驗和教訓

由于發電機氫氣系統與許多系統有聯系，且受到多種因素的影響，出現泄漏的機率很大，往往比較隱蔽，難以直接發現漏點，總結以下幾點以供參考：

3.1 出現漏氫首先應分析系統，采取排除法進行查找，遵循先系統，后本體的原則，逐漸縮小范圍。

3.2 在初步鎖定漏點范圍后，首先應進行原因分析，擬定處理方案和可能采取的對策，再進行有目的地處理，這樣可以少走彎路。

3.3 發電機檢修安裝工藝較高，應引起充分的重視。諸如人孔門漏氫、系統管路法蘭漏氣都是完全可以避免的，在安裝檢修中一定要注意工藝水平，密封墊制作必須規范，螺栓緊固壓力必須均勻、密封溝槽必須充分注膠等。同時密封過程中應充分考慮設備運行時的各項參數，如溫度、壓力等。選用的密封材料性能必須滿足發電機的運行工況，以便達到更好的密封效果。

3.4 針對運行中端蓋密封膠稀化，造成漏氫這一故障，一方面可采用耐熱性能較高的新型密封材料，另一方面結合實際進行技術改造，將原有的端蓋注膠孔螺栓更換為帶壓注膠絲堵（絲堵見圖3），解決了運行中發現漏膠而無法補充的難題。

3.5機組檢修過程中，控制漏氫方面應著重把好壓力試驗關,四個氣密試驗必須合格，即定冷水系統的氣密試驗、轉子中心孔的氣密試驗，氫氣冷卻器的氣密試驗、回裝后的整體氣密試驗。

4 結束語

發電機氫系統涉及的范圍比較廣，漏氫原因較復雜，通過對漏氫點的檢測及處理，成功地解決了機組異常漏氫的故障，減少補氫量，保證了機組的安全穩定運行。