氢冷发电机漏氢原因分析及处理

氢冷发电机漏氢原因分析及处理

朱敬伟

大唐长春第三热电厂

摘要：目前，我国的机械工程建设的发展迅速，氢冷发电机指利用氢气冷却发电机的机器。采用氢气作为冷却介质，具有其他冷却介质不可比拟的优势。氢气的比重小、流动扩散性强，能大幅度提高散热能力，在大容量发电机中，出于发电机制造成本、维护管理等考虑，其体积受到限制，造成发热量的急剧增加。因此，除水电机组外，均普遍采用氢气作为冷却介质，其冷却能力达到空气的七倍。在提高冷却能力的同时，由于氢气的渗透能力强，氢冷发电机会不可避免地存在漏氢问题，从而漏氢量的大小是氢冷发电机的主要技术指标。氢气泄漏导致氢压下降，使得发电机冷却能力下降，严重漏氢时，由于氢气的危险性，还会造成着火、氢爆等安全事故。解决漏氢问题，维持氢系统的工作正常是保证氢冷发电机正常运行的必要条件。因此，必须对漏氢问题进行分析，采取一定的预防措施，尽量避免漏氢问题的产生。

关键词：氢冷发电机；漏氢原因；分析及处理

引言

发电机漏氢的途径，归纳起来有2种：1）漏到大气中。氢气是一种易燃易爆的危险性气体在空气中的爆炸极限是4%～75.6%，如果氢气泄漏并不能及时排放时，会在厂房内聚积与空气混合，有可能发生氢爆的危险。此时能够通过各种检漏方法找到漏点加以消除，如发电机端盖、出线罩、发电机机座、氢气管路系统、测温元件接线柱板等处的漏氢。2）漏到发电机油水系统中，造成绝缘降低的故障。如氢气通过密封瓦漏入密封油系统、氢气由转子经护环处的导电螺钉进入转子中心孔，再从滑环处的导电螺钉或中心孔两侧堵板处漏出等，漏点位置不易查找，检查处理较为复杂，且处理时间较长。而且漏氢量的大小直接影响发电机的冷却和机组的安全运行，因此控制氢气泄露成为汽轮发电机组检修、安装工作的一项重点。发电机漏氢作为氢冷发电机运行中发生频率较高，且危害性很大的事件，日补氢量超标，严重影响着机组的安全运行。本文就某火力发电厂一起水氢氢冷发电机漏氢事件，分析探讨氢冷发电机运行中遇到漏氢故障后的原因分析方法和检查处理手段。

1施工方案及技术要求

1）发电车间接到停机指令，安排好机组采用滑参数停机，把缸温降到350℃以下；投盘车后，发电车间负责把发电机内氢气置换成空气。2）观察漏氢自动巡检装置检测内冷水箱氢含量是否有变化，如氢含量降低，说明氢气漏入定冷水系统的判断正确；依据发电机内的压力运行人员注意调整定冷水泵出口压力，对发电机底部进行排污，观察是否有水流出。3）根据缸温情况，发电车间安排人工盘车，检修车间负责拆发电机人孔们，进入发电机内检查漏点，运行人员配合调整定冷水压力，查到漏点为止；进入发电机的人员必须穿蛤蟆服，检查完出来清点工具，防止异物落入发电机内；根据检查漏点位置情况，决定是否需拆励端端盖；如不需要拆励端端盖能处理漏点，立即处理（发电机厂专业技术人员指导，检修车间负责）。运行、检修人员应配合好，确保转子不发生弯曲。4）如需拆励端端盖才能处理，停止交流润滑油泵、盘车运行，检修车间负责拆励端端盖，端盖拆除后立即处理漏点（发电机厂专业技术人员指导，检修车间负责），漏点处理完后，必须保持24h干燥，24h后，启动定冷水泵作水压试验，压力0.35～0.4MPa，全面检查定冷水系统是否有漏点，水压试验合格后，回装励端端盖和人孔们；回装前清点工具，防止异物落入发电机内。5）对发电机作气密性试验，向发电机内充入空气，压力升至运行时的工作压力0.3MPa，维持时间不少于12h，运行人员每小时抄表，监视发电机内压力变化情况，发电机气密性试验合格后，发电车间做好氢气的置换。6）检修工作结束后，立即投入连续盘车，做好开机前的准备工作。

2漏氢原因分析

2.1端盖与密封瓦结合面漏氢

发电机密封瓦故障，包括卡涩、磨损及绝缘不合格等，会使得密封间隙变大，造成密封油压力下降，导致漏氢。出现这种问题时，氢气会泄露到外端轴承室，利用氢系统检漏仪可以检测到。在组装上下半端盖时，法兰接缝必须要对齐，当出现错口不平时，会使得密封垫受力不均，从而造成间隙变大。另外，对于上下端盖水平法兰结合面与密封瓦座的密封沟之间的出口位置，要采取密封措施，以避免密封胶的进入。

2.2定冷水系统漏氢

在发电机的正常运行过程中，为避免冷却水系统漏水，需要设定定冷水压低于氢压，内冷水箱在正常运行过程中，由于氢气的强渗透能力，会造成水箱内部含有少量氢气。长期的运行过程中，定子绝缘会受潮，最严重时会引起定子绝缘的击穿。而定冷水系统产生泄漏时，漏氢问题就会出现，造成内冷水箱中含氢量突然增大。

2.3转子与定子漏氢

从励磁机转子引来的励磁绕组的引线，由于需要经过转子中心，因此在转子表面上需要一紧固密封点进行密封。密封发生松动，就会形成漏氢现象，这种情况下，在发电机励磁线圈对轮和转子气密试验孔处可以测量到漏氢。滑环处的导电螺杆发生氢气漏出，这一过程是动态的，在运行中难以解决。对于定子引出线套管与瓷套法兰之间的松动，由于密封不严，也会产生漏氢。针对套管瓷件与铜法兰之间的灌装处，应加强检查，避免松落的出现。此外，在结构上，可将瓷件结合面的圆柱面改进为锥面结构，同时以环氧树脂进行浇装，由此减少定子处的漏氢。

3优化措施分析

3.1运行期间

1）运行人员应监视发电机线棒温度、线棒出水温度，有异常时引起高度重视。发电机运行期间，运行人员定期检查油水检漏仪是否有积水现象，定期对氢冷器排空，看是否有气体排出，并检查氢冷器出水总管的漏氢检漏是否有报警信号，并要密切监视发电机的定冷水质，如出现异常，通知相关专业要查明原因并及时消除。2）运行要严格控制发电机各系统运行参数，保证氢压高于内冷水压至少0.05MPa，氢压高于氢冷器冷却水压，防止由于发电机内部水系统某部位的损坏，出现向发电机内漏水。3）发电机运行期间，还要多关注汽侧空侧回油氢检漏点是否报警，油压是否在额定范围内，油压的跟踪情况，排烟风机管路口氢气的浓度，确认是否大量氢气漏入油系统中。

3.2结合面位置处

发电机的各结合面处应该严格密封，其中励磁系统侧、上下端盖及汽轮机侧端盖与机座的结合部位的结合面积大，是密封的薄弱环节。对这些部位应该加强检修，在检修过程中，不能伤及密封面，且要采用符合要求的密封材料。紧固端盖螺栓时，为保证结合面位置紧密贴合，应采取规范操作，保证把合力的均匀，避免紧偏的出现，在把紧1/3螺栓状态下，用0.03mm塞尺检查应不入。

3.3密封油系统

依据密封瓦的结构及运行参数，设定合理的密封油压力，采用双流环式密封瓦进行密封的机构中，要保证差压阀及平衡阀动作的灵活性，同时具备良好的跟踪性能。在设备运行中，密封油压大于氢压的恒定值，通过差压阀来控制实现；而平衡阀则控制氢侧与空侧密封油压相等。在检修的过程中，要提高差压阀和平衡阀的检修和调试的工艺水平，保证运行中的动作灵活可靠，同时确保合理的设定值，达到氢气不外漏和机油不内流的作用。要严格监视油箱中的油位，避免出现满油进入机内或缺油漏氢现象的出现。

结语

当发电机发生漏氢故障后，检查处理的周期较长，对发电厂的安全稳定运行影响比较大，建议在安装过程中应加强过程控制、严把质量关，确保发电机本体及氢气系统安装工艺，保证密封油的清洁度。在运行过程中，当发现氢冷发电机有漏氢事件发生时，应加强设备巡视，缩短检测周期，当漏氢量明显增加或遇到检修机会时应立即安排检查处理。在处理过程中，一定要严格执行检修工艺纪律，保证检修质量，提高检修工艺水平。同时加强技术监控管理，做到精细化检修，才能保证发电机安全、经济、高效运行。

参考文献

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