發電機漏氫原因分析及對策

申盛，張現紅

（大唐洛陽首陽山發電有限公司鄂電項目部，河南 偃師 471900）

湖北能源集團鄂州電廠#1 發電機系東方電機廠生產的QFSN-330-2-20 型汽輪發電機，冷卻方式為：定子繞組為水內冷， 轉子繞組為氫內冷，定子鐵芯為氫外冷，額定氫壓0.30MPa, 運行中維持在0.30～0.27MPa；軸密封采用雙流環密封瓦油密封系統。機組于1998 年12 月低投產，2018 年3 月30 日停機進行A 級檢修，至6 月3 日并網發電，大修中做發電機氣密性試驗合格，從6 月3 日15 時發電機并網至6 月6 日12 時發電機補氫量正常，之后發電機氫壓下降較快，補氫量逐步增大，從開始每12h 補氫一次，到停機前達到每4h 補氫一次，最高達每日補氫30m3。發電機漏氫給機組安全經濟穩定運行造成了較大的隱患。

1 原因分析

發電機漏氫的原因很多，一般來說，常見的主要有如下幾種。

（1）氫冷發電機內部及本體結構部件的漏氫。

①水電連接管和發電機線棒的水內冷系統。

②發電機密封瓦及氫側回油管接頭的油系統。

③發電機氫氣冷卻器的閉式水系統。

④發電機人孔、端蓋、手孔、二次測量引出線端口、出線套管法蘭及瓷套管內部密封、出線罩、氫冷器法蘭、轉子導電桿等的氫密封系統。

（2）發電機外部附屬系統的漏氫。

①氫氣系統管道、閥門漏氫，比如管道裂縫、閥門門桿泄漏、排污門、取樣門自身內漏、表計接頭等。

②發電機本體端蓋、人孔、手孔外漏。

③氫油差壓調系統。

④隔氫防爆裝置焊縫、連接法蘭等。

⑤氫氣干燥裝置系統閥門、接口、管道焊縫等。

⑥氫濕度監測裝置系統閥門、接口、管道焊縫等。

⑦絕緣過熱檢測裝置。

2 現場診斷

（1）情況了解。5 月30～31 日，1#發電機氣密試驗合格，氣壓保持在0.3011MPa；6 月1 日置換氫氣合格，6 月2～4 日發電機沖轉啟機階段，氫壓基本保持在0.25～0.28MPa 左右，檢查不漏；6 月5 日14 點氫壓提到0.3MPa 運行。經與甲方點檢員及運行人員溝通，了解到6月3 日機組啟動后，發電機密封油勵側空側油壓比氫側油壓低0.008MPa（設計要求空側油壓與氫側油壓差值不大于0.0015MPa）。

（2）經查閱大修記錄，汽、勵端密封瓦徑向間隙均符合廠家要求，設計值0.18～0.23mm，實測汽端0.19mm，勵端0.18mm。兩側密封瓦均更換新瓦。

（3）實地檢測及調整試驗：發現發電機氫氣泄漏量增大后從6月4日開始連續幾日，我們多次用肥皂水、漏氫檢測儀對所有可能漏氫的部位進行了一一檢測排查。

①空側密封油防爆隔氫風機出口氫含量剛發現氫氣泄漏時為30%，最高時達到65%。判斷漏氫為密封瓦處漏氫進入隔氫防爆裝置后有防爆風機排入大氣。

②為了使發電機勵側密封油空側油壓比氫側油壓略高，配合運行調整勵側平衡閥旁路門使氫側密封油油壓降低。由于用勵側平衡閥旁路門節流，在機組運行過程中容易操作不當造成氫側密封油斷油，故進行了微量調整，調整到發電機密封油勵側空側油壓與氫側油壓相等，調整完畢后測量密封油隔氫防爆風機出口含氫量沒有變化，這就排除了由于發電機勵側密封油空側油壓比氫側油壓低引起從密封瓦處泄漏氫氣的可能。

③當氫壓為0.265MPa 時配合運行調整空側密封油壓使其比原來值升高0.013MPa，測量密封油隔氫防爆風機出口含氫量沒有變化，排除了空側密封油壓低造成密封瓦處泄漏氫氣的可能。

④測得1＃機定冷水箱含氫量與2＃機（同類型機組）定冷水箱含氫量一致。

⑤發電機本體各外漏處以及氫氣系統管路、閥門、表計均無泄漏現象。

⑥分別打開四組氫冷器冷卻水排空門，均無明顯排氣現象，用檢測儀檢測，排放口含氫量為0。

⑦發電機轉子在大修中做了氣密性試驗，試驗結果合格，因此可以排除轉子導電螺釘處泄漏的可能。

⑧查封閉母線外圍及出線結合面，無泄漏現象。

⑨拆除發電機勵端及機端小端蓋，用可燃氣體報警儀測的勵端處有報警，機端無報警。

綜上所述，造成1#發電機漏氫的原因可能為：第一，發電機勵端密封瓦漏氫，第二，密封瓦垂直結合面墊子損壞氫氣泄漏；第三，密封瓦連接的氫氣管道泄漏。理由為我們分別測1、2＃機密封油箱排煙風機出氣管口含氫量，2＃機含量0%，1＃機含量18%，最高時達到30%。這差異說明＃1 機密封油系統卸油箱內含氫量比較大, 漏點就在密封油系統中。

3 對策

3.1 運行、維護對策

（1）嚴密監視氫壓、氫溫的變化，在發電機負荷、氫溫、水溫相對穩定的情況下，如氫壓發生大幅度下降，應全面檢查氫氣系統，并通知氫站測漏，當漏氫量危及機組安全運行時應匯報值長申請停機。

（2）嚴密監視密封油系統運行情況，尤其油氫差壓，確保密封油系統穩定運行。

（3）認真做好日漏氫量的計算工作，并繪制曲線，嚴密觀察漏氫情況，如發現氫壓低與0.27MPa 時及時進行補氫。

（4）檢修人員加強對氫氣系統的檢漏工作，發現問題及時處理。正常情況下每天一次，重點檢測密封油隔氫防爆風機出口，如發現漏氫曲線明顯下降趨勢應連續檢漏，直至氫壓趨于穩定為止。

3.2 處理方案

鑒于以上情況，建議1＃機組停運進行檢查處理。

（1）機組停運前準備一套發電機密封瓦（汽、勵）、兩套密封瓦座密封瓦橡膠密封墊。金相檢查備件密封瓦無裂紋，測量密封瓦內徑符合標準。

（2）停機后勵側密封瓦泄漏檢查檢修方案。

①待汽缸溫度降低到220°時，運行人員通知檢修人員，拆6#瓦外油擋及小端蓋，對回油口進行有效遮擋，防止工器具及零部件掉入回油管內，拆除6#瓦上瓦枕。在拆除6#瓦瓦枕時，檢修人員要用塑料布進行遮擋，防止潤滑油濺出軸承室外，如潤滑油泄漏量大，檢修人員不能有效遮擋潤滑油外濺時，應及時通知運行人員停運盤車及油系統，并確保相關系統停運后25min 內恢復拆除的部件或做好擋油措施，再通知運行恢復油系統和盤車運行；盤車停運時，現場檢修人員在汽機大軸左右兩側做好180°的記號標識，再次啟動盤車后按運行要求進行大軸翻轉。

②當6#瓦瓦枕拆除后，電氣人員將發電機內空氣壓力升高至0.35MPa，并充入氟利昂，用鹵素儀檢測勵端密封瓦泄漏情況，機務檢修人員外觀檢查密封瓦垂直結合面墊子情況。

③如發現異常進行下一步工作：更換密封瓦垂直結合面墊子；更換（或檢修）密封瓦；拆除勵發聯軸器螺栓；電氣檢修人員拆除勵磁機刷架；（前三項工作需停運油系統和盤車后進行）。

④待缸溫降至150℃時，停止盤車運行，停潤滑油系統約30min，檢修人員將6＃瓦進油管法蘭加裝堵板后，恢復潤滑油系統運行。

⑤運行停止密封油系統及頂軸油系統運行后，進行如下工作：拆除支持軸瓦下瓦；拆密封瓦垂直結合面螺絲及水平結合面螺絲，取出密封瓦上瓦殼和下瓦殼；檢查密封瓦間隙和墊子情況；拆密封瓦水平結合面螺絲，取出密封瓦；研刮新密封瓦直到合格；回裝，順序與解體順序相反。

⑥待氣缸溫度降至120℃時，停潤滑油系統運行，將6＃瓦進油法蘭堵板取出，恢復正常，以上工作正常進行。

4 處理情況

（1）#1 機組停運后，發電機內氫氣置換后，充入空氣，汽缸溫度降低到220℃時拆6#瓦外油擋及小端蓋后，用手伸入密封瓦端蓋處感覺到密封油箱回氫管至密封瓦接頭處有氣流吹手。

（2）拆除6#瓦瓦枕后發現密封油箱回氫管至密封瓦銅管彎頭處破裂，漏氣嚴重。

（3）拆除該銅管后，將密封瓦上接口處安裝堵頭，發電機內部充空氣升壓至0.35MPa，空氣內充入氟利昂，用鹵素儀檢查發電機線棒和線棒接頭、水電連接管、引出線的連接部分等各處無泄漏點，DCS 上顯示氣壓曲線沒下降趨勢。計算24h 漏氫量為2m3

（4）更換該段銅管，連接完畢后發電機內部充空氣升壓至0.35MPa，空氣內充入氟利昂，用鹵素儀檢查發電機線棒和線棒接頭、水電連接管、引出線的連接部分等各處無泄漏點，DCS 上顯示氣壓曲線沒下降趨勢，24h 氣壓下降0.02MPa，計算漏氫量為2.3m3。

5 結語

通過本次1#發電機漏氫原因分析及泄漏點處理，認為有效控制氫冷發電機漏氫問題應從以下幾方面著手。

5.1 在備件上嚴把質量關

治理漏氫首先要從備件的質量上入手，多調研國內其它電廠所用備件和密封件的情況，將好的品牌備件的廠家記下來，根據自己所用備件的型號和運行工況告訴廠家，使之所供備件真正做到品質優良適合本廠發電機所需的工況備件，在備件上作到“該換必換、換必換好”。

5.2 制定詳盡的漏氫處理方案

發電機漏氫治理的質量不僅僅要求在解體后回裝中把關, 更主要的是從檢修前的漏氫量情況分析、修前運行中漏點仔細查找、根據漏氫的情況分析漏氫部位, 制訂出詳細的處理預案, 作到“解體前有目的, 回裝中有重點”。只有有了詳細周密的處理方案作為檢修的指導性文件，才能在檢修過程中井然有序地順利找到漏氫根源，一次性處理好了這些漏點，真正作到檢修的有的放矢，既能縮短檢修工期，又能保證了檢修質量。

5.3 嚴格控制檢修過程質量

有了前兩項作為保障，更應該注重的就是檢修過程質量控制，備件再好，處理方案再周密，如果檢修過程控制不好，結果也無保證。因此，處理漏氫問題必須在檢修過程質量上“嚴”字當頭，從細節著手。

6 結語

發電機漏氫治理是一項系統而又繁瑣的工作，需要我們檢修電氣、汽機專業和運行人員團結合作，共同的不斷跟蹤記錄分析，確定漏氫的根源和途徑，制定詳細的治理方案，并嚴密控制處理過程質量，這樣才能達到理想的效果。通過本次1#發電機漏氫原因分析，我們也得到了一定的經驗，并吸取了造成此次漏氫的教訓，為保證今后在工作中不再犯類似錯誤，保證機組安全經濟穩定運行奠定了基礎。