氫冷發(fā)電機(jī)現(xiàn)場整體氣密試驗簡析

郭海

【摘 要】氫氣密度小，而風(fēng)摩損耗和通風(fēng)損耗與冷卻氣體的密度成正比，故氫冷發(fā)電機(jī)風(fēng)摩損耗和通風(fēng)損耗低;氫氣還有更高的導(dǎo)熱系數(shù)和表面散熱系數(shù)，因此氫冷發(fā)電機(jī)單位體積有效材料的輸出功率比用空氣冷卻的發(fā)電機(jī)大，發(fā)電機(jī)的最大有效輸出功率也更大。氫氣冷卻已是大型發(fā)電機(jī)中常用的冷卻方式，而漏氫則成為氫冷發(fā)電機(jī)組運行的重大安全隱患。為保障氫冷發(fā)電機(jī)安全、穩(wěn)定運行，氫冷發(fā)電機(jī)充氫運行前必須要進(jìn)行嚴(yán)格的氣密試驗考核，本文介紹了氫冷發(fā)電機(jī)現(xiàn)場進(jìn)行整體氣密試驗的方法及過程。

【關(guān)鍵詞】氫冷發(fā)電機(jī);氣密試驗;泄漏量;溶解量

中圖分類號： TM31文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 2095-2457（2019）33-0084-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.33.040

0 引言

為了更好的冷卻發(fā)電機(jī)，人們在很長一段時間里一直在尋找冷卻效果比空氣更好的氣體，研究證明氫氣是最適合的冷卻氣體，也是用作大容量發(fā)電機(jī)冷卻介質(zhì)的最適合的氣體。由于氫氣可能發(fā)生爆炸的純度范圍為5%-70%（氫氣與空氣混合比），為了氫冷發(fā)電機(jī)的安全運行，防止氫爆，在發(fā)電機(jī)第一次充氫之前就必須進(jìn)行氣密試驗，如果試驗不合格即說明發(fā)電機(jī)存在漏點，是不允許向機(jī)內(nèi)充入氫氣的，因此用空氣進(jìn)行整體氣密試驗時必須將所有的漏點處理好。整體氣密試驗是在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子靜止?fàn)顟B(tài)下進(jìn)行，也可以在盤車狀態(tài)進(jìn)行（只是會多消耗一些儀用壓縮空氣），此試驗正常情況下需要7天左右。

1 試驗前應(yīng)具備的條件

1.1 密封膠的注入

使用注膠槍向汽、勵端端蓋及出線罩的注膠槽內(nèi)注入密封膠。

1.2 確認(rèn)密封油管道沖洗工作已結(jié)束，密封油系統(tǒng)、氫氣系統(tǒng)和二氧化碳系統(tǒng)均已達(dá)到運行條件。

2 試驗前的準(zhǔn)備工作

2.1 氣密試驗應(yīng)準(zhǔn)備的工具及材料

肥皂水、毛刷、手電筒、鹵素檢漏儀、氟里昂氣體（CCL2F2，必要時準(zhǔn)備）等。

2.2 在發(fā)電機(jī)機(jī)座上連接一塊數(shù)字壓力表以監(jiān)視機(jī)內(nèi)氣壓（若已安裝氫氣壓力/純度監(jiān)測裝置，可在該裝置上讀取機(jī)內(nèi)氣壓）

2.3 將供氫管上的活動管拆除，從此處將儀用空氣引入到發(fā)電機(jī)內(nèi)

2.4 參照“氫氣系統(tǒng)圖”，確認(rèn)已將所有的閥門調(diào)整到工作狀態(tài)位置

2.5 向發(fā)電機(jī)內(nèi)充入空氣之前，測量定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組的絕緣電阻

2.6 啟動密封油系統(tǒng)，檢查備用密封油泵和事故密封油泵，確認(rèn)都能正常工作

3 開始試驗

3.1 向機(jī)內(nèi)充入干燥、清潔的儀用壓縮空氣

3.2 將發(fā)電機(jī)內(nèi)的氣壓升到0.5bar（0.5Kg/cm2），查找較大的漏點

3.3 如果沒有發(fā)現(xiàn)漏點，向發(fā)電機(jī)內(nèi)充入氟里昂氣體（CCL2F2），使機(jī)內(nèi)氣壓上升0.04bar（0.04Kg/cm2）

3.4 繼續(xù)向發(fā)電機(jī)內(nèi)充入儀用空氣，直到額定壓力。在升壓的過程中注意觀察差壓閥的自動跟蹤情況，用鹵素檢漏儀或肥皂水檢查所有的把合面和管道接口，看有無泄漏點，并對所有的泄漏點進(jìn)行及時處理

主要檢查部位如下：

（1）發(fā)電機(jī)端蓋與機(jī)座把合面，發(fā)電機(jī)各人孔蓋板處、各管道連接法蘭處。

（2）氫氣冷卻器汽勵端水箱與機(jī)座安裝面。

（3）氫氣系統(tǒng)、二氧化碳系統(tǒng)、密封油系統(tǒng)中的設(shè)備及管道、閥門、表計接頭等部位。

（4）發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子集電環(huán)導(dǎo)電螺釘處（必要時檢查）。

（5）測溫接線板處。

3.5 將所有的泄漏點處理好，機(jī)內(nèi)壓力升到額定值。每隔1小時記錄下面的數(shù)據(jù)

（1）發(fā)電機(jī)內(nèi)氣壓

（2）大氣壓

（3）發(fā)電機(jī)內(nèi)氣體溫度（發(fā)電機(jī)冷、熱風(fēng)溫度，共4點，取其平均值）

4 泄漏量的計算

4.1 按下式計算出總的泄漏量

L1——氣體泄漏量換算到給定狀態(tài)（P0=0.1MPa，t0=20℃）下的值m3/d

T0——給定狀態(tài)下大氣絕對溫度T0=273+t0=293K

P0——給定狀態(tài)下大氣絕對壓力，P0=0.1MPa

△t——試驗連續(xù)進(jìn)行的時間，小時h

P1——試驗開始時機(jī)內(nèi)氣體壓力（表壓），MPa

P2——試驗結(jié)束時機(jī)內(nèi)氣體壓力（表壓），MPa

B1——試驗開始時當(dāng)?shù)卮髿饨^對壓力，MPa

B2——試驗結(jié)束時當(dāng)?shù)卮髿饨^對壓力，MPa

t1——試驗開始時機(jī)內(nèi)氣體的平均溫度，℃

t2——試驗結(jié)束時機(jī)內(nèi)氣體的平均溫度，℃

V——發(fā)電機(jī)的充氣容積為115m3（包括氫氣系統(tǒng)）。

4.2 按下式計算出氣體容入密封油的溶解量

QH=1.44×P×10.2×q×V0×0.4（m3/day）（2）

QH—溶解量，P—機(jī)內(nèi)絕對壓力（MPa），q—氫側(cè)密封油回油量（L/min）

V0—溶解率（cc空氣（氫氣）/cc油），與密封油溫度有關(guān)（參照表1）

0.4—空氣的溶解和分解系數(shù)（注：用氫氣試驗時，此系數(shù)為0.7）

4.3 計算出泄漏量L2

泄漏量L2=L1-QH（m3/day）（3）

要求：按公式（1）、公式（2）和公式（3）進(jìn)行氣體泄漏量L2的計算。用空氣進(jìn)行氣密試驗時，要求24小時的泄漏量L2不大于1立方米，即≤1m3/day。注：由于此公式中溶解量是按理想氣體狀態(tài)下完全溶解的理想狀態(tài)計算值，故泄漏量L2若出現(xiàn)負(fù)值是可能的，試驗是合格的。注：電廠投產(chǎn)后氫氣泄漏量也可以用上面的公式進(jìn)行試算。

5 結(jié)束語

氫冷發(fā)電機(jī)整體氣密試驗是現(xiàn)場發(fā)電機(jī)現(xiàn)場安裝、調(diào)試過程中的關(guān)鍵節(jié)點工作，經(jīng)驗表明按照上述發(fā)電機(jī)整體氣密試驗的步驟、方案及要求投產(chǎn)后的機(jī)組，發(fā)電機(jī)漏氫量都在合格范圍內(nèi)，甚至可以達(dá)到良好、優(yōu)秀的考核等級。

【參考文獻(xiàn)】

[1]JBT 6227-2005_氫冷電機(jī)氣密封性檢驗方法及評定.

[2]Q1233-480MW級全氫冷發(fā)電機(jī)產(chǎn)品說明書.

[3]AQ9-600MW級汽輪發(fā)電機(jī)安裝說明書.