330MW发电机中性点出线套管漏氢分析及处理

330MW发电机中性点出线套管漏氢分析及处理

陈华鑫

陈华鑫（大唐鲁北发电有限责任公司山东滨州251909）

【摘要】目前国内330MW火力发电机多使用水氢氢冷方式冷却，然而发电机漏氢是影响多数发电企业安全生产的重要因素，中性点出线套管漏氢更是发电机漏氢问题中的难题。因此，对于出线套管漏氢问题的分析及处理成为机组安全运行的保障。

【关键词】发电机、中性点出线套管、漏氢、分析及处理

中图分类号：Ｇ71文献标识码：Ａ文章编号：ISSN1004-1621（2015）08-022-02

引言：

我厂装备两台330MW（QFSN-330-2）汽轮发电机组，发电机由北京北重汽轮电机有限责任公司生产。发电机冷却方式为水-氢-氢冷，定子绕组及出线采用水内冷，转子绕组采用氢内冷，定子铁芯采用氢气表面接触冷却。氢气循环系统为封闭式自循环，运行时氢气额定压力为0.3Mpa。氢气虽然具有良好的导热能力，但是极易燃易爆，同时也是渗透能力特别强的气体。因此一旦发生泄漏，便会对机组安全运行构成很大威胁。发电机出线套管漏氢一般不能被提前发现，由于套管处于发电机底部，漏氢后氢气容易在发电机底部聚集，极易产生爆炸。另外套管漏氢处理难度大，工期长，本文将会重点对发电机中性点出线套管漏氢进行分析及处理。

1、发电机漏氢概况及其分析

1.1发电机漏氢概况

大唐鲁北发电有限责任公司（鲁北热电）的发电机为QFSN-330-2水氢氢冷发电机。2014年02月07日，2号发电机出现氢压下降加快，频繁补氢的现象，计算后每日漏氢量达到40m?左右。为确定是否因氢气压力过大造成漏氢现象，决定降低发电机氢气压力运行(压力保持在0.26MPa～0.28MPa之间)，但压力降低后机组漏氢量没有明显下降。现发电机漏氢量已超过发电机设计允许值，频繁补氢增加了发电运行成本，且伴随漏氢还带来了运行安全方面的隐患。

1.2发电机常见漏氢点

常见漏氢部位：

（1）发电机汽侧及励侧大端盖结合面

发电机汽侧及励侧大端盖由端盖边缘螺栓均匀把紧，且结合面内有一道10mm*10mm沟槽，沟槽内加注密封胶起到密封氢气的作用。可能发生漏氢的原因：1、端盖螺栓没有上紧或紧固不均匀；2、结合面注胶沟槽内密封胶不严密；3、结合面不平整。

（2）发电机各个人孔门、手孔门

发电机人孔、手孔门由一圈螺栓把紧，结合面加密封垫进行密封。这些部位发生漏氢原因：1、端盖螺栓没有上紧或紧固不均匀；2密封垫老化或断裂。

（3）发电机出线罩及出线套管

出线罩焊口结合处易发生漏氢。出线套管发生漏氢的原因：1、出线套管与本体连接的法兰螺栓没有把紧或紧固不均匀。2、法兰内槽密封垫变形、老化或腐蚀；3、导电杆与瓷套连接不严密；4、瓷套内部存在裂纹；5、导电部位工艺存在问题，热胀冷缩导致不同材质间出现空隙。

（4）发电机二次管路，及辅助设备

连接发电机本体的各个水、气、油管路焊接口，一次门、二次门法兰螺栓处都是可能发生漏点的位置。

辅助设备包括氢气干燥器、氢气纯度仪等设备，此类设备连接管路及内部器件，表计都可能发生漏氢。

（5）发电机内部冷却水管及接头

发电机内部定子冷却水管数量多、分布广，运行中发生漏氢的原因：1、绝缘引水管接头装配工艺不良，运行中由于振动造成接头松动或出现裂纹；2、绝缘引水管老化，发生裂纹断裂。但由于发电机内部定冷水压力低于氢气压力，一旦出现细小漏点，便会发生氢气内漏。

（6）发电机底部测温航空插头

此部位发生漏亲的原因:1、航空插头底座法兰盘螺栓发生松动或紧固不均匀；2、法兰结合处密封垫材质不合格或发生变形、老化。

（7）密封瓦处

密封瓦处漏氢原因较多，主要有以下原因：1、密封油供应异常、油路堵塞造成密封油缺失导致漏氢；2、密封瓦磨损或变形导致密封性能下降或破坏；3、密封瓦与密封支座配合不当，造成密封瓦卡死，密封失效；4、结合面衬垫出现间隙；5、密封支座、中间环或端盖上下中分面出现间隙，密封胶失效。

1.3发电机漏氢部位查找

(1)现场检查发电机汽，励端端盖的结合面处，密封瓦与端盖的结合面处，氢气冷却器与发电机本体的结合面处，检查结果表明无漏氢情况。

(2)检查发电机底部埋入式测温电阻引出线，接线板与发电机本体的密封结合面，汽，励端入孔门密封结合面，定子冷却水进出水管密封结合面，补、排氢管道密封结合面，发电机氢气纯度在线监测装置、氢气干燥器循环装置、绝缘过热装置氢气管道一道门，二道门，发电机氢气排污管，以及采样，测量管道等相关部件的密封面处，检查结果表明无漏氢情况。

(3)检查发电机底部出线套管及中性点套管区域时，通过在氢气检漏仪发现有报警现象，因此重点对此部位进行全面检查。

A．使用氢气检漏仪对发电机出线罩与发电机的密封结合面进行氢气浓度测量，未发现漏氢现象。

B．对发电机中性点出线套管与发电机的连接处区域进行检查，当检测到发电机中心点出线套管时氢气检漏仪出现报警情况，显示浓度读数超过7%（仪表满表代表实际氢气浓度4%）。为了进一步确认渗漏点的位置，分别对A相，B相，C相套管进行测量，测量结果发现B相套管上部氢气浓度最高，高达14%，A相、C相上部无漏氢现象对进一步通过对中性点出线套管与发电机的密封结合面检查发现发电机漏氢点处于发电机中性点B相套管与发电机结合面密封处。

1.3发电机漏氢原因分析

发电机出线套管中部与出线罩由密封垫密封，是密封发电机出线罩内氢气的屏障，但如果套管中部密封圈出现异常，出线套管将会出现漏氢现象，出线套管漏氢的原因主要包括以下几点：

(1)套管密封垫老化，变形导致其密封性能下降，导致漏氢。

(2)如套管中冷却水达不到冷却效果，因热胀冷缩原理将套管底部压紧螺母随导电杆向下移动，对于螺母上部的O型圈及密封平垫将无法压紧套箍，套管密封垫结合面出现间隙。

(3)套管有细微裂纹，氢气从套管裂纹处渗出。

(4)套管底部螺母锥端紧定螺钉的紧力作用下，致使密封垫移位或扭曲变形。

基于发电机漏氢点的查找和漏氢原因的分析，只有通过对发电机中性点套管进行解体才能找到发电机出线套管漏氢的真实原因。

2、套管解体查找漏点及故障处理办法分析

(1)2013年10月21日，对发电机中性点套管底部密封进行过一次解体，停机后，打开发电机中性点封闭母线检修专用盖板，针对上面的分析进行仔细检查，发电机内氢压为O.1MPa时，用氢气检漏仪对B相套管密封圈与发电机结合处进行测量，含有少量氢气现象，氢气检漏仪指示为4%。初步分析认为密封平垫由于温度变化加速橡胶平垫老化变形所致，随即决定更换中性点套管密封垫圈，更换新的密封垫圈，O型圈后将其回装，且回装时充分注意了螺栓紧固等工艺要求。回装后系统发电运行了3个月左右时间，当氢压升至0.30MPa时，氢压平稳保持，漏氢率维持在6-12m?/d。

(2)2014年01月25日，2号发电机组停机临修，检修完成起机后3天出现发电机漏氢量再次增大（约40m?/d），在机组处于运行状态的情况下，对发电机进行漏点检查，发现发电机中性点出线套管B相漏氢。

密封垫圈的尺寸材质的使用都有很严格的要求，密封圈处在套管中部与出线罩结合面之间，平垫的厚度，内径的大小都将决定密封效果。分析认为密封圈垫没有压紧，当氢压升至0.30MPa时，在（氢）气压挤压作用下致使密封圈垫移位，使密封圈与套管、平面之间形成间隙，进而导致无法起到密封作用。鉴于对前3个月的运行情况来看，螺栓没有压紧的可能性极小，那么致使螺栓发生松动的原因可能是由于长期运行中振动大造成，运行中各部件处于热态，没有产生泄露的缝隙。一旦机组停机，温度降低，密封垫及法兰冷缩，导致缝隙的产生，再加之密封油流入缝隙，浸泡密封垫，加速了密封垫的老化及损坏，再次起机后产生漏氢现象。（可采取措施：均匀紧固密封面法兰螺栓，若无法处理漏氢点，则更换合适尺寸及最佳材质的密封垫，可解决密封垫漏氢问题。）

出线套管导电杆与磁套管之间一周应紧密结合，没有间隙。第一次解体密封属于冷态密封，密封后发电机运行时，导电杆温度迅速上升，在热胀冷缩作用下压紧螺母随导电杆向下移动，致使导电杆移位与套管结合面出现缝隙。（可采取措施：更换中性点出线套管，以解决套管漏氢现象。）

3经验和教训

由于发电机氢气系统与许多系统有联系，且受到多种因素的影响，出现泄漏的机率很大，往往比较隐蔽，难以直接发现漏点，结合本次事件经过和实际情况，提出了4点漏氢事件处理时的注意事项。

(1)出现漏氢首先应分析系统，采取排除法进行查找，遵循先系统，后本体的原则，这样可以逐渐缩小范围，迅速找到漏点，避免盲目的拆卸检查和不必要的工作。

(2)在初步锁定漏点范围后，首先应进行原因分析，拟定处理方案和可能采取的对策，再进行有目的地处理，这样可以少走弯路，第1次解体时因为对发电机结构了解不足，分析不透，可能存在技术上的欠缺。

(3)发电机检修安装工艺较高，应引起充分的重视。

a.密封衬垫制作必须规范，要在现场进行试拼合，即使是厂家提供的也不例外，密封衬垫必须干燥12h以上。

b.密封平垫O型密封圈，铝制平垫以及螺母之间的配合必须保证符合制造厂的要求，尤其是上下错位不能超出规定的范围（包括密封垫圈之间的间隙），这关系到密封垫的压紧情况，充分起到良好的密封作用。

c．密封过程中应充分考虑设备运行时的各项参数，如温度，压力等，做到密封与运行工况相近，达到更好的密封效果。

d．分析和解决问题时不盲目迷信厂家的设计和意见，应本着实事求是的态度大胆否定，小心求证。