淺談發(fā)電機(jī)漏氫原因分析及處理

常少杰

（山西大唐國(guó)際云岡熱電有限責(zé)任公司，山西 大同 037039）

發(fā)電機(jī)的正常運(yùn)行，所需要的必要條件為氫、冷卻水、密封油以及內(nèi)部冷水系統(tǒng)的正常工作。其中氫條件主要是保證發(fā)電機(jī)內(nèi)部的氫氣純度、濕度、溫度和壓力；冷卻水條件為控制冷卻水溫度和壓力；密封油條件主要是在缺氫時(shí)保證發(fā)電機(jī)內(nèi)的側(cè)壓與溫度；內(nèi)冷卻水系統(tǒng)是用于調(diào)節(jié)水壓力、流量和溫度等基本參數(shù)。

然而在發(fā)電機(jī)的運(yùn)行過(guò)程中，常會(huì)導(dǎo)致發(fā)電機(jī)漏氫。主要原因在于氫分子的密度小，擴(kuò)散能力強(qiáng)，另外密封油和內(nèi)部冷卻水系統(tǒng)的滲透會(huì)導(dǎo)致漏氫。在實(shí)際發(fā)電機(jī)的運(yùn)行中，氫的泄露為持續(xù)性的，然而氫氣無(wú)色無(wú)味，漏氫過(guò)程很難察覺。因此規(guī)定發(fā)電機(jī)的每天漏氫量在10 m3以內(nèi)，認(rèn)定為可控影響范圍。大于規(guī)定范圍時(shí)，將會(huì)影響電機(jī)組的運(yùn)行安全。

1 發(fā)電機(jī)漏氫原因分析

發(fā)電機(jī)漏氫主要源自于發(fā)電機(jī)的本體、氫系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)、密封油系統(tǒng)和內(nèi)部冷水系統(tǒng)。因此查找漏氫點(diǎn)應(yīng)主要針對(duì)以上關(guān)鍵部位進(jìn)行分析查找，并根據(jù)相應(yīng)情況給出相應(yīng)處理措施。發(fā)電機(jī)的漏氫原因主要有以下幾個(gè)方面。

1.1 發(fā)電機(jī)本體結(jié)構(gòu)所導(dǎo)致的漏氫

由于發(fā)電機(jī)密封性較差，一般是使用密封膠進(jìn)行密封，而且發(fā)電機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，其內(nèi)部溫度一般較高，這樣會(huì)導(dǎo)致密封膠稀化，使得機(jī)殼內(nèi)部與外部直接相通，從而導(dǎo)致氫氣的外漏。這種現(xiàn)象的發(fā)生主要是在發(fā)電機(jī)的本體與接線管箱體的結(jié)合處，其中氫氣管路、蘭盤和閥門處是本機(jī)結(jié)構(gòu)漏氫的主要存在點(diǎn)。在進(jìn)行本體結(jié)構(gòu)漏氫檢查時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)注意這些部位。對(duì)于此種漏氫的最佳處理方式為增強(qiáng)密封膠的抗高溫能力來(lái)提高發(fā)電機(jī)的密封效果，從而減少漏氫量。

1.2 發(fā)電機(jī)人孔門與蓋端的漏氫

與發(fā)電機(jī)的本體相連的有各個(gè)人孔門和發(fā)電機(jī)蓋端，用以方便檢修與操作，然而發(fā)電機(jī)蓋端和人孔門的連接處以及螺栓處都會(huì)導(dǎo)致漏氫的發(fā)生。這類問題的主要原因在于發(fā)電機(jī)的安裝質(zhì)量不足，導(dǎo)致一些連接處的安裝密封性出現(xiàn)問題。因此，必須加強(qiáng)發(fā)電機(jī)人孔門處的安裝質(zhì)量，在有必要的情況下，使用涂抹密封膠的辦法來(lái)增強(qiáng)密封效果。

1.3 發(fā)電機(jī)氫系統(tǒng)的管路漏氫

由于一些發(fā)電機(jī)在長(zhǎng)期運(yùn)作之后，難免會(huì)出現(xiàn)一些零件和材質(zhì)的老化，主要體現(xiàn)在固件的老化導(dǎo)致閥門和固定處出現(xiàn)了一定松動(dòng)，進(jìn)而導(dǎo)致氫系統(tǒng)中漏氫的發(fā)生。因此，要重點(diǎn)注意發(fā)電機(jī)的一些管道連接處的磨損以及管道腐蝕裂紋的產(chǎn)生，重點(diǎn)注意對(duì)來(lái)氫與回氫管的設(shè)備管路進(jìn)行排查。

對(duì)于此類原因所導(dǎo)致的漏氫應(yīng)通過(guò)研磨處理，定時(shí)更換密封墊防止機(jī)械老化導(dǎo)致的密封性變差問題。對(duì)于發(fā)電機(jī)的管路部位，應(yīng)使用無(wú)縫鋼管材質(zhì)，可有效地保障管路不被銹蝕。管路應(yīng)采取相應(yīng)的防震與防磨措施，減小電動(dòng)機(jī)工作過(guò)程中所導(dǎo)致的固件松動(dòng)，同時(shí)對(duì)于球閥問題也應(yīng)采取措施改善其密封性能。

1.4 發(fā)電機(jī)密封瓦中間環(huán)漏氫

這種漏氫產(chǎn)生的主要原因在于發(fā)電機(jī)組密封瓦中間環(huán)的連接處不嚴(yán)密所致。由于連接處的縫隙會(huì)導(dǎo)致氫氣漏至封油腔體中，且有部分氫氣甚至?xí)B入油體，而在機(jī)油的消耗過(guò)程中，由于氫氣的混入有可能導(dǎo)致爆炸發(fā)生，對(duì)發(fā)電機(jī)造成極大的安全隱患。

這類漏氫的產(chǎn)生影響著電動(dòng)機(jī)組的安全運(yùn)行，因此應(yīng)當(dāng)慎重處理。首先應(yīng)立即停止電動(dòng)機(jī)進(jìn)行檢修工作，對(duì)發(fā)電機(jī)密封瓦中間環(huán)應(yīng)進(jìn)行研磨處理，以便密封工作的進(jìn)行。對(duì)封油腔體內(nèi)的油應(yīng)進(jìn)行一定的擴(kuò)散，防止氫氣過(guò)于密集造成安全隱患。

1.5 密封油系統(tǒng)中的滲入導(dǎo)致漏氫

在電動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)行過(guò)程中，密封系統(tǒng)中的油壓需與氫系統(tǒng)中的壓力保持平衡，為了實(shí)現(xiàn)這種平衡，會(huì)導(dǎo)致氫系統(tǒng)中的部分氫氣進(jìn)入密封油系統(tǒng)，這樣就會(huì)導(dǎo)致氫氣的泄漏產(chǎn)生。

對(duì)于這種情況下的漏氫，可以通過(guò)漏氫儀在排煙機(jī)的出口處檢測(cè)出來(lái)。當(dāng)漏氫儀檢測(cè)出密封油系統(tǒng)中有氫氣滲入時(shí)，應(yīng)立即調(diào)節(jié)密封油系統(tǒng)的運(yùn)行工況，對(duì)密封油系統(tǒng)中的油壓進(jìn)行控制，保證兩個(gè)系統(tǒng)之間的相互平衡。

1.6 發(fā)電機(jī)內(nèi)冷卻水系統(tǒng)所導(dǎo)致的漏氫

在發(fā)電機(jī)組的正常運(yùn)行過(guò)程中，內(nèi)冷卻水系統(tǒng)的水壓會(huì)低于氫系統(tǒng)中的壓力，且氫氣的密度小，滲透性極強(qiáng)，由于壓力的作用，會(huì)有部分氫氣滲入到冷卻水系統(tǒng)；與此同時(shí)，部分氫氣會(huì)通過(guò)發(fā)電機(jī)的內(nèi)冷水管壁進(jìn)入冷卻水系統(tǒng)之中。由此可見，冷卻水系統(tǒng)中含有部分氫氣是正?，F(xiàn)象，然而當(dāng)漏氫量達(dá)到一定程度時(shí)，會(huì)影響到發(fā)電機(jī)的正常運(yùn)行。因此應(yīng)使用漏氫儀觀測(cè)冷水系統(tǒng)的排氣閥的漏氫量，一旦漏氫量超標(biāo)，應(yīng)力計(jì)就會(huì)調(diào)節(jié)冷水系統(tǒng)的水壓，減緩氫氣的流入與滲入。

1.7 氫冷器漏氫

氫冷器漏氫的主要原因在于氫冷器的長(zhǎng)時(shí)間工作導(dǎo)致的機(jī)器疲勞損傷，其自身的轉(zhuǎn)換率與性能不斷下降，當(dāng)接近使用年限時(shí)，其漏氫量會(huì)慢慢增加。

這一類漏氫問題的監(jiān)測(cè)方法簡(jiǎn)單，就是使用漏氫儀在氫冷器的空氣管處進(jìn)行檢測(cè)。當(dāng)發(fā)現(xiàn)漏氫量較大時(shí)，應(yīng)立即停止發(fā)電機(jī)的運(yùn)作。通常情況下，當(dāng)冷卻管的氫氣滲漏量超過(guò)總量的5%時(shí)，應(yīng)立即進(jìn)行檢修，一般是將氫冷器進(jìn)行更換。

2 發(fā)電機(jī)的漏氫查找與處理方法

發(fā)電機(jī)各個(gè)系統(tǒng)之間的連接處以及管道的連接處，是漏氫產(chǎn)生的主要部位，然而漏氫產(chǎn)生時(shí)，由于氫氣自身的特點(diǎn)，導(dǎo)致很難發(fā)現(xiàn)漏氫點(diǎn)。對(duì)于發(fā)電機(jī)的漏氫查找方法，現(xiàn)總結(jié)出以下幾點(diǎn)。

①首先分析發(fā)電機(jī)自身的系統(tǒng)分部，逐步尋找漏氫點(diǎn)。切忌在漏氫點(diǎn)查找中盲目進(jìn)行，甚至進(jìn)行一些拆卸等不必要的工作。通過(guò)系統(tǒng)鎖定漏氫點(diǎn)的大致范圍之后，進(jìn)行相應(yīng)的漏氫原因分析，同時(shí)有針對(duì)性地?cái)M定處理方案。②應(yīng)當(dāng)重視對(duì)于發(fā)電機(jī)自身的修護(hù)與檢測(cè)。對(duì)于一些固件部位所導(dǎo)致的漏氫，應(yīng)進(jìn)行及時(shí)的維修，不可維修時(shí)，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行更換。

產(chǎn)生漏氫的主要原因在于發(fā)電機(jī)工作過(guò)程中導(dǎo)致固件之間的松動(dòng)，進(jìn)而影響了發(fā)電機(jī)的密封性。因此，應(yīng)定時(shí)進(jìn)行固件的固定與注鉸工作的進(jìn)行，保證其發(fā)電機(jī)整體的密封性完好。造成漏氫的另一主要原因在于工作過(guò)程中，由于種種因素的綜合作用致使各系統(tǒng)之間的壓力穩(wěn)定性出現(xiàn)了不平衡，對(duì)于這一原因所導(dǎo)致的漏氫，應(yīng)及時(shí)調(diào)整各系統(tǒng)之間壓力的穩(wěn)定，保證發(fā)電機(jī)的正常運(yùn)行。

3 發(fā)電機(jī)漏氫實(shí)例探析

某發(fā)電廠汽輪機(jī)所使用的是水-氫-冷發(fā)電機(jī)，其中一些主要參數(shù)如下：氫氣額定壓力為0.4 MPa，發(fā)電機(jī)內(nèi)部容量大小為110 m3，其設(shè)計(jì)漏氫量為11.3 m3。然而，一次檢修發(fā)現(xiàn)其漏氫量為40 m3，顯然嚴(yán)重超出設(shè)計(jì)值。

通過(guò)停機(jī)檢修，對(duì)所有可能存在的漏氫點(diǎn)進(jìn)行了一一排查，結(jié)果發(fā)現(xiàn)其密封油系統(tǒng)出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象，且平衡閥出現(xiàn)磨損嚴(yán)重，其他部位一切良好。通過(guò)進(jìn)一步調(diào)整密封油系統(tǒng)的參數(shù)，觀察密封油系統(tǒng)參數(shù)與正常運(yùn)行之間的關(guān)系，并通過(guò)以下措施對(duì)密封油系統(tǒng)作了一些調(diào)整。

①調(diào)解密封油系統(tǒng)的油氫差壓以及空側(cè)密封油壓參數(shù)，具體數(shù)值分別為0.084～0.095 MPa、060～0.65 MPa。②調(diào)解氫側(cè)的密封油泵的出口壓力在0.65～0.68 MPa。③更換磨損的平衡閥，有效消除卡澀現(xiàn)象。

通過(guò)使用上述處理措施之后，其密封油系統(tǒng)運(yùn)行良好，整個(gè)機(jī)組運(yùn)行基本穩(wěn)定，漏氫量得到了有效控制。

4 結(jié)束語(yǔ)

發(fā)電機(jī)的正常工作離不開發(fā)電機(jī)各系統(tǒng)之間的平衡與協(xié)調(diào)，當(dāng)發(fā)電機(jī)中漏氫量超過(guò)一定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，其運(yùn)行的安全性與經(jīng)濟(jì)性都會(huì)受到影響，因此對(duì)于漏氫的及時(shí)處理顯得非常有必要。發(fā)電機(jī)漏氫的主要原因在于發(fā)電機(jī)的長(zhǎng)久工作導(dǎo)致的老化，使得其工作效率與性能降低，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行固件的部分更換，確保發(fā)電機(jī)的漏氫量在可控范圍；還有就是由于發(fā)電機(jī)工作過(guò)程中產(chǎn)生的振動(dòng)引起固件之間的密封性變差導(dǎo)致漏氫產(chǎn)生，這類漏氫問題應(yīng)通過(guò)定時(shí)檢查與維護(hù)來(lái)達(dá)到減小漏氫的目的；另外，發(fā)電機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中各系統(tǒng)之間壓力的穩(wěn)定也是減小漏氫的辦法?？傊?，在實(shí)際發(fā)電機(jī)工作過(guò)程中，應(yīng)及時(shí)對(duì)漏氫進(jìn)行處理，否則會(huì)影響發(fā)電機(jī)的安全生產(chǎn)。

[1]王彬，張勇.國(guó)產(chǎn)QFSN-600-2YHG型汽輪發(fā)電機(jī)漏氫原因分析及處理[J].沈陽(yáng)工程學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2013.