發電機氫氣系統安全運行分析

涂海彬

摘要：對采用水氫氫冷卻方式的發電機，發電機漏氫量的大小直接影響到發電機組的安全穩定運行，這也是發電機安評的一個重要指標；本文著重介紹了對于1000MW的水-氫-氫冷卻系統的發電機組常見漏氫原因分析，給國內發電企業氫冷機組漏氫治理提供借鑒。

關鍵詞：發電機；漏氫；密封；氣密性試驗；氫壓；安全

1.前言

氫氣具有導熱性高、流動性強、密度小、不助燃等優點，是目前大型汽輪發電機主要采用的冷卻介質。但同時氫氣又是一種可燃氣體，因此，控制好運行機組的氫氣品質是確保氫冷發電機安全經濟運行的重要前提。

2.提高氫冷發電機氣密性試驗真實性？

2.1 提高發電機氣密性試驗的重視程度？

從施工策劃上保證充足的時間進行汽輪發電機氣密性試驗：在汽機專業施工組織設計中，對汽輪發電機氣密性試驗進行專項策劃；從人力資源和機具上保證上述作業的順利開展；從施工組織和管理上保證上述安裝工作的順利開展和及時驗收。

從作業過程上保證汽輪發電機氣密性試驗的真實性：對作業人員進行專項交底和培訓，讓參加試驗的每一個作業人員經交底和培訓后熟悉發電機密封系統結構、密封油系統、氫氣干燥器、與發電機本體相關的定子冷卻水系統、發電機定子線圈溫度引出線和套管密封位置，掌握如何通過油―氫差壓閥來調整油氫差壓值在規定范圍內，如何從現場記錄實驗數據等。對整個作業過程進行全面交底。

2.2 發電機氣體泄漏試驗

1）檢漏范圍：包括本機來氫管道總閥門后的全部氫冷系統、密封油系統。

2）檢漏方法：先充入干燥空氣用肥皂水檢漏，并處理漏點后，再充入SF6氣體，然后用鹵素檢漏儀進行檢漏；在未檢出泄漏點后再用壓力降低法進行靜態氣密性試驗，檢查整體泄漏，并計算出氫冷系統每天的泄漏量。

3.發電機漏氫

3.1 機殼結合面

機殼結合面主要包括：端蓋與機座的結合面、上下端蓋的結合面、固定端蓋的螺孔、出線套管法蘭與套管臺板的結合面及進出風溫度計的結合面。（1）端蓋與機座的結合面及上下端蓋的結合面結合面積大，密封難度大，是防漏的薄弱環節。在檢修回裝時，應對結合面進行詳細檢查清擦，對不平的部位涂密封膠校平。在解體及回裝的過程中所做的標記不能傷及密封面。對所采用的硅橡膠密封條的尺寸、耐熱性能、耐油性能、彈性及耐腐蝕性能進行嚴格驗收。（2）固定端蓋的螺孔，有的可能在制造加工過程中穿透，而后經過補焊處理。這些補焊的金屬有可能在運行中受振脫開，成為漏氫點，因此在檢修時應加強檢查。緊端蓋螺絲時，應用力均勻，保證結合面嚴密。（3）出線套管法蘭與套管臺板的結合面是防止漏氫的關鍵部位。由于該處受定子端部漏磁影響，溫度較高，加上機內進油的腐蝕，因此，該處需用耐油橡膠圈和橡膠墊加以雙重密封。由于漏入機內的密封油多積存于此，因而該處的密封材料易老化變質失效，每次大修時必須進行檢查。

3.2密封油系統

（1）密封瓦座與端蓋的垂直結合面是較易漏氫的部位之一，對該處的密封墊質量必須嚴格把關。上、下半端蓋組裝時，接縫應對齊，防止由于錯口使密封墊受力不均。（2）密封瓦與軸和瓦座的間隙必須調整合格，瓦與軸的徑向間隙，雙側應控制在0.2～0.25mm；密封瓦與瓦座的軸向間隙按0.15mm控制。（3）防止密封油進入機內，應控制好內油檔及密封油擋板的徑向間隙；下間隙不大于0.05mm，上間隙不大于0.25mm，左右間隙不大于0.15mm。（4）嚴格執行壓差閥及平衡閥的檢修工藝，做好調試工作，保證空側油壓高于機內氫壓0.05MPa左右，并使氫側油壓能跟蹤空側油壓變化，盡量保持兩者差值不變，避免由于氫側油壓超出空側油壓，造成氫側回油量大量增加，來不及排走，漏入機內，同時，造成氫側油竄入空側，帶走大量的氫氣。（5）嚴格監視密封油箱的油位，防止油滿罐時進入機內或空罐時向外跑氫。正常運行時應保持較低位置。

3.3轉子部分

（1）氫氣由轉子外漏是經護環處的導電螺釘進入轉子中心孔，再從滑環處的導電螺釘或中心孔兩側堵板處漏出。因這種漏氫在運行中無法處理，因此每次大修都必須對轉子進行風壓查漏試驗。（2）轉子漏氫是動態的，也就是說，可能在大修試驗時不漏，但由于導電螺釘的膠層受熱變形或密封墊受熱老化，彈性不足，在高速轉動的運行中發生泄漏。因此，每次大修必須對4個導電螺釘進行檢查，對出現異常的部件進行更換。（3）大修中應首先加強對護環處導電螺釘的密封檢查，切斷轉子漏氫的源頭。其次，檢查滑環處導電螺釘及汽端中心孔堵板的密封情況，把好轉子漏氫的第二關。最后通過在轉子勵端中心孔堵板處通入干燥清潔的壓縮空氣，用無水酒精滴在導電螺釘部位的方法進行檢查。密封試驗合格后，回裝轉子勵端中心孔堵板，應確保此處嚴密不漏。

3.4氫氣冷卻器

（1）氫氣冷卻器是氫氣可漏點最多的設備，結合面的每一條螺絲及每根銅管都有漏氫的可能，因此應重點檢查，并單獨進行水壓試驗。試驗壓力為0.5MPa，30min不漏為合格。（2）檢修冷風器時，應防止將水管側小堵板裝到另一側的大堵頭上，造成水短路，直接將一組冷風器退出，影響發電機的冷卻效果和出力。（3）防止局部水短路。在更換水管側大堵頭和小堵板的密封墊時，應防止進、出水室的密封墊壓不到位，或是上下水室分割面端部不平，造成進出水的局部短路，影響發電機冷卻效果。另外，更換的水室密封墊厚薄應適當，避免由于冷風器整體長度的變化造成在回裝冷風器堵板時密封不嚴。（4）減少冷風器的漏風率，提高冷卻效果。檢修中應檢查擋封條，損壞的要及時更換。（5）檢修時放在室外的冷風器，應做好防塵措施，防止散熱片受到污染。另外，對于冷風器散熱片表面的油污可用高溫熱蒸汽吹凈，效果很好。

4.漏氫處理

4.1 漏氫注意事項

1）檢查人員要有高度的責任心耐心及豐富的檢查經驗。

2）查漏工作中可能會有登高作業情況，必須做好防止人身高空墜落的安全防護措施，使用合格的腳手架。

3）嚴禁在工作中攜帶火種，嚴禁在漏氫區域進行動火作業。

4）正確使用檢漏儀器和檢漏工具，避免儀器因錯誤使用損壞。

5）至少兩人一起工作，相互監護。工作班成員情深狀態良好。

4.2 漏氫檢查方法

1）漏氫檢測儀檢測：用檢測儀對懷疑漏氫的部位進行檢測，檢測中應是探頭距測點5至10厘米緩慢移動檢查，當測到氫氣時，儀器會報警并顯示測定數值。此法對發電機水、油系統檢測漏氫非常有效。

2）普通檢測法：將洗滌靈水或肥皂水用噴壺或其它器皿均勻噴在疑似漏點處，用眼觀察有無氣泡生出或變大。此法簡單、方便、效果直觀。使用較普遍。但無法對氫氣冷卻器的排及釘子內冷水箱是否含氫進行檢測。

4.3 發電機漏氫的預防

除了在發電機運行中對發電機進行定期的漏氫檢查外，在發電機檢修中嚴把質量關，嚴格按標準質量要求進行安裝，按試驗標準驗收是發電機避免出現漏氫的關鍵和重點。

5.總結

對于1000MW的水-氫-氫冷卻系統的發電機組，氫氣系統的安全運行對機組的安全、可靠、穩定運行非常重要，任何一點的泄漏，將可能造成不堪設想的后果。雖然發電機漏氫是一種普遍現象，但只要定期對發電機氫壓曲線加強監視分析，并制定合理的檢查解決方案，對可能存在漏氫點進行檢查，是可以保證發電機氫壓穩定運行的。因此，無論是在設備制造，安裝或是在檢查修理工作中，每一道工序都必須按照相關標準對設備進行認真檢查和嚴格的質量驗收。

參考文獻：

[1]哈爾濱電機廠QFSN-300-2型汽輪發電機產品說明書.

[2]《汽輪發電機漏水、漏氫的檢驗》DL/T607-1996.