發(fā)電機氫氣系統(tǒng)常見泄漏原因分析及防范措施

摘要：對采用水氫氫冷卻方式的發(fā)電機，發(fā)電機漏氫量的大小直接影響到發(fā)電機組的安全穩(wěn)定運行，這也是發(fā)電機安評的一個重要指標;本文著重介紹了國內(nèi)絕大多數(shù)熱力發(fā)電廠的發(fā)電機的常見漏氫原因分析，給國內(nèi)發(fā)電企業(yè)氫冷機組漏氫治理提供借鑒。

關(guān)鍵詞：發(fā)電機;漏氫;原因分析;防范措施

1發(fā)電機漏氫的危害

（1）不能保證發(fā)電機氫壓，從而影響發(fā)電機的出力;

（2）造成氫氣濕度過大或發(fā)電機進水、進油，損壞發(fā)電機定、轉(zhuǎn)子繞組絕緣，嚴重時引發(fā)相間或?qū)Φ囟搪肥鹿?

（3）消耗氫氣過多，補氫操作頻繁，運行成本高;

（4）發(fā)電機系統(tǒng)可能著火、爆炸，造成設(shè)備嚴重損壞。

2、發(fā)電機漏氫部位

發(fā)電機漏氫部位歸納起來講總歸有兩部分;一是氫冷發(fā)電機內(nèi)部本體結(jié)構(gòu)部件的漏氫，二是發(fā)電機外部附屬系統(tǒng)的漏氫。氫冷發(fā)電機本體結(jié)構(gòu)部件的漏氫涉及四個系統(tǒng);包括：水電連接管和發(fā)電機線棒的水內(nèi)冷系統(tǒng)，發(fā)電機密封瓦及氫側(cè)回油管接頭的油系統(tǒng)，發(fā)電機氫氣冷卻器的循環(huán)水系統(tǒng)，發(fā)電機人孔、端蓋、手孔、二次測量引出線端口、出線套管法蘭及瓷套管內(nèi)部密封、出線罩、氫冷器法蘭、轉(zhuǎn)子導(dǎo)電桿等的氫密封系統(tǒng)。發(fā)電機外部附屬系統(tǒng)的漏氫包括氫管路閥門及表計、氫油差壓調(diào)系統(tǒng)、氫油分離器、氫器干燥裝置、氫濕度監(jiān)測裝置、絕緣過熱檢測裝置等。

3發(fā)電機氫氣泄漏原因分析

3.1"發(fā)電機定冷水系統(tǒng)方面

由于正常運行時定冷水壓低于氫壓，因此一旦發(fā)電機內(nèi)部定冷水系統(tǒng)泄漏，這時漏氫就會產(chǎn)生，氫從發(fā)電機內(nèi)漏至定冷水系統(tǒng)，造成定冷水水箱壓力升高而自動從排氮回路排出。

主要位置及原因：定子線棒的接頭封焊處定子線棒的接頭封焊處漏水，其原因是焊接工藝不良，有虛焊，砂眼漏水;空心導(dǎo)線斷裂漏水，斷裂部位有的在繞組的端部，有的在槽內(nèi)直線換位處，其原因主要是空心銅線材質(zhì)差：繞組端部處固定不牢，產(chǎn)生高頻振動時，使導(dǎo)線換位加工時產(chǎn)生的裂紋進一步擴大和發(fā)展;引水管漏水，絕緣引水管本身磨破漏水的一個原因是引水管材質(zhì)不良，管內(nèi)壁有沙眼，另一個原因是絕緣引水管過長，運行中引水管與發(fā)電機內(nèi)端蓋等金屬部分摩擦而導(dǎo)致水管磨破漏水;引水管連接管螺母有松動導(dǎo)致水管漏水;引水管和金屬壓接頭處存在制造缺陷，壓接部分漏氫。

3.2"發(fā)電機密封油系統(tǒng)方面

密封瓦的間隙直接影響到發(fā)電機的漏氫量，密封瓦的檢修是發(fā)電機檢修很關(guān)鍵的一步，必須嚴格把關(guān)過程控制。發(fā)電機采用單流環(huán)式油密封，通過差壓閥自動跟蹤控制油壓使氫油差壓保持0.056±0.02MPa，密封瓦的氫側(cè)與空側(cè)共用一路進油，分兩路回油，兩股油流在密封瓦中央分開，各自成為獨立的油路循環(huán)系統(tǒng)。

主要位置及原因：瓦座密封條質(zhì)量有問題造成密封條老化，是瓦座漏氫的主要原因;密封瓦磨損或變形導(dǎo)致密封性能下降或破壞;密封瓦和軸頸損傷造成密封瓦間隙過大，是造成漏氫的又一原因;密封油系統(tǒng)平衡閥工作不正常情況下，如溶解大量氫氣的氫側(cè)油油壓大于空側(cè)油油壓，而空側(cè)油向外界分離并排出氫氣，造成氫氣泄漏;氫側(cè)油回油箱自動補、排氫閥不正常，造成氫側(cè)油往空側(cè)油竄，引起較大的攜帶漏氫;密封瓦磨損或密封瓦卡澀造成密封油系統(tǒng)運行不正常、氫系統(tǒng)密封不足漏氫，并通過密封瓦漏至外端軸承室，空側(cè)密封油回油箱;密封瓦支座和發(fā)電機端蓋或中間環(huán)之間的密封墊子密封或注膠被破壞，同樣通過密封瓦也會漏至外端軸承室。

3.3"氫氣冷卻器方面

主要位置及原因：氫冷器內(nèi)管子漏氫，正常運行時氫壓是大于冷卻水壓，這種情況下漏氫會造成氫冷卻器虹吸的破壞;氫氣冷卻器結(jié)合面螺栓未緊固或緊固方法不對;氫氣冷卻器結(jié)合面密封墊老化變質(zhì)失效;氫氣冷卻器內(nèi)銅管因長期腐蝕有滲漏。

3.4"發(fā)電機機殼結(jié)合面方面

機殼結(jié)合面主要包括：端蓋與機座的結(jié)合面、上下端蓋的結(jié)合面、固定端蓋的螺孔、出線套管法蘭與套管臺板的結(jié)合面及進出風(fēng)溫度計的結(jié)合面等。

主要位置及原因：結(jié)合面螺栓未緊固或者緊固方法不對;結(jié)合面密封墊老化變質(zhì)失效;密封填料老化變質(zhì)失效。

3.5"轉(zhuǎn)子漏氫

發(fā)電機轉(zhuǎn)子勵磁線圈引線緊固螺栓密封泄漏導(dǎo)致轉(zhuǎn)子漏氫。發(fā)電機轉(zhuǎn)子勵磁線圈引線是通過轉(zhuǎn)子中心從勵磁機轉(zhuǎn)子引來的，它在發(fā)電機轉(zhuǎn)子表面存在一緊固密封點。

主要位置及原因：密封瓦座襯墊制作和安裝工藝不良，如上下半搭接不良或裝復(fù)時移位造成錯口漏氫;密封瓦平行度以及密封瓦軸向和徑向間隙未達到要求;發(fā)電機大端蓋、中間環(huán)、密封瓦安裝錯位導(dǎo)致密封不嚴;發(fā)電機注膠注得不好;法蘭墊子未安裝好;密封面清理不徹底。

3.6"熱工測溫元件接線柱板

主要原因：發(fā)電機熱工測溫元件接線柱采用錐形結(jié)構(gòu)，通過套在錐形接線柱的橡膠絕緣套來保證測溫元件接線柱的對地絕緣性能和對氫氣的密封性能。在實際檢修過程中往往會造成橡膠絕緣套擠壓變形，再加上錐型橡膠墊長期在發(fā)電機內(nèi)受到高溫和油浸的作用，非常容易老化松動，起不到應(yīng)有的密封效果。

防范措施：將發(fā)電機熱工元件接線盤更換為帶航空插頭的接線盤，將發(fā)電機熱工測溫元件接線板密封墊更換為O型密封圈，有效控制和預(yù)防發(fā)電機的漏氫。

3.7"發(fā)電機外部附屬系統(tǒng)的漏氫方面

主要位置及原因：氫氣管道及閥門法蘭螺栓未緊固或者緊固方法不對;氫氣管道及閥門法蘭結(jié)合面密封墊老化變質(zhì)失效;氫油分離器、氫器干燥裝置、氫濕度監(jiān)測裝置、絕緣過熱檢測裝置中接頭不嚴。

4"異常漏氫的處理措施

（1）密封油系統(tǒng)攜帶漏氫可以通過調(diào)整密封油運行工況來減小漏氫。調(diào)整密封油差壓閥，確保油氫差壓正常。

（2）發(fā)電機端蓋、閥門法蘭以及相連的管道排污管等泄漏可以通過緊法蘭、閥門更換、發(fā)電機大端蓋法蘭注膠等進行漏氫臨時處理，在機組小修、大修或停機時進行徹底處理。

（3）密封瓦存在卡澀的可以拆除瓦上外油擋，通過密封瓦檢查孔檢查。如不行則需進行氣體置換后解體發(fā)電機密封瓦座，測量密封瓦的軸向、徑向間隙，如磨損量超出規(guī)定值，應(yīng)進行更換。密封瓦磨損漏氫需停機后進行檢查、修刮、甚至更換處理。密封瓦密封墊子問題也需停機后進行檢查、更換、注膠處理。

（4）定冷水系統(tǒng)漏氫處理必須停機消缺。在機組運行期間保證氫水差壓，確保氫壓大于水壓，防止水漏人發(fā)電機內(nèi)。

（5）發(fā)電機氫冷器氫泄漏時應(yīng)在停機后進行分管子查漏，如少量管子漏則進行堵管，大量管子漏則應(yīng)考慮更換氫冷器，其他組氫冷器考慮做防腐處理。

（6）發(fā)電機轉(zhuǎn)子勵磁線圈引線緊固螺栓密封泄漏需停機處理此處密封，更換其密封填料。

5"總結(jié)

總之，發(fā)電機氫系統(tǒng)涉及的范圍比較廣，漏氫原因較復(fù)雜，我們在分析和處理問題的過程中要不斷總結(jié)經(jīng)驗，通過四個氣密性試驗把關(guān)，減少了化學(xué)制氫量，保證了機組運行安全。以上是對目前國內(nèi)采用水氫氫冷卻方式的發(fā)電機氫氣系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)的漏氫問題進行了簡單的分析，希望對讀者有所幫助。

參考文獻：

[1]《東方汽輪機股份有限公司汽輪發(fā)電機氫油水控制系統(tǒng)說明書》

[2]《東方汽輪機股份有限公司汽輪發(fā)電機結(jié)構(gòu)說明書》