發(fā)電機(jī)氫冷系統(tǒng)運(yùn)行故障分析與處理

吳濤

摘 要：田灣核電站發(fā)電機(jī)采用水氫氫冷卻方式，即用水冷卻發(fā)電機(jī)定子線棒，氫氣冷卻發(fā)電機(jī)定子鐵芯和轉(zhuǎn)子。但氫氣的缺點(diǎn)是滲透性強(qiáng)，容易從設(shè)備中泄漏出來，其次是氫氣與氧氣、空氣混合后的爆炸范圍廣（空氣中氫的爆炸范圍是氫含量4%～75%），有爆炸危險(xiǎn)。發(fā)電機(jī)運(yùn)行過程中如果冷卻介質(zhì)異常，可能導(dǎo)致發(fā)電機(jī)降功率或停機(jī)，某些故障可能導(dǎo)致人員和機(jī)組的安全受到威脅。該文從運(yùn)行的角度分析了氫冷系統(tǒng)的可能故障類型，促成原因及相應(yīng)的處理措施，使大家對(duì)氫冷系統(tǒng)的故障有一個(gè)更加深刻的了解。最后闡述了氫氣系統(tǒng)起火爆炸時(shí)，電站工作人員應(yīng)如何進(jìn)行處理。

關(guān)鍵詞：發(fā)電機(jī) 氫氣 故障分析 處理 火災(zāi) 安全

中圖分類號(hào)：TK91 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）06（c）-0097-02

1 氫氣的作用及危害

田灣核電站發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)有專門的發(fā)電機(jī)冷卻系統(tǒng)。田灣核電站發(fā)電機(jī)為水氫氫冷卻方式，用水冷卻發(fā)電機(jī)定子線棒，氫氣冷卻發(fā)電機(jī)定子鐵芯和轉(zhuǎn)子。作為氣體冷卻介質(zhì)需要有兩個(gè)條件：（1）換熱效率高；（2）機(jī)械損失小。

氫氣是一種易燃易爆氣體，在氫氣和空氣混合時(shí)當(dāng)氫含量在4%～75%的范圍內(nèi)，且又有火花或溫度在700℃以上時(shí)，就有可能爆炸。

2 氫冷系統(tǒng)運(yùn)行故障類型及處理方法

2.1 氫氣壓力下降

當(dāng)計(jì)算的氫氣泄漏量大于2%/天時(shí)，根據(jù)漏氫處理應(yīng)急預(yù)案要組織人員進(jìn)行查漏。據(jù)統(tǒng)計(jì)發(fā)電機(jī)常見的氫氣泄漏點(diǎn)有：（1）氫氣干燥器底部疏水閥；（2）與氫氣系統(tǒng)相連閥門法蘭；（3）氫氣純度儀前排氣閥門法蘭；（4）發(fā)電機(jī)密封油氫氣側(cè)回油窺視孔法蘭；（5）發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)連續(xù)吹掃流量計(jì)及其相連軟管；（6）氫氣干燥器前的排氣閥；（7）氫氣干燥器流量計(jì)外漏；（8）氫純度分析儀軟管連接頭；（9）發(fā)電機(jī)靠勵(lì)磁機(jī)側(cè)密封軸瓦螺栓；（10）窺視孔；（11）發(fā)電機(jī)端蓋及其螺栓；（12）發(fā)電機(jī)下部法蘭；（13）發(fā)電機(jī)人孔；（14）密封油閥門；（15）氫氣干燥器疏油閥；（16）發(fā)電機(jī)振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)貫穿件。

2.2 氫氣濕度過高

田灣核電站發(fā)電機(jī)內(nèi)部氫氣濕度的正常運(yùn)行的范圍為0.9%～25%。氫氣濕度大于25%但低于30%，發(fā)電機(jī)運(yùn)行每年不超過3次，每次不超過3天。不論是何種原因引起的發(fā)電機(jī)氫氣濕度上升，都要及時(shí)降低發(fā)電機(jī)的濕度，可以投運(yùn)氫氣干燥器磁力風(fēng)機(jī)，降低氫氣的濕度。必要時(shí)用干燥的新氫氣頻繁地吹掃發(fā)電機(jī)。氫氣濕度過高的可能原因及處理方法如下。

制氫站氫氣濕度超標(biāo)；對(duì)發(fā)電機(jī)補(bǔ)氫管線進(jìn)行濕度化驗(yàn)，判斷濕度是否超標(biāo)。氫氣冷卻器泄漏；從氫冷器排氣閥出口檢測(cè)冷卻水中是否含有氫氣，如果確定某個(gè)冷卻器泄漏，當(dāng)氫冷器漏水量超過每班500 cm3時(shí)，應(yīng)切除氫冷器，發(fā)電機(jī)降功率到60%額定值。在不超過24 h前提下，盡可能停運(yùn)發(fā)電機(jī)，消除氫冷器泄漏點(diǎn)或更換備用氫冷器。氫氣干燥器運(yùn)行不正常；定子冷卻水漏向氫氣側(cè)，確認(rèn)氫氣補(bǔ)集器內(nèi)是否有氣泡，如有氣泡，檢測(cè)確認(rèn)是否為氫氣。如確認(rèn)是氫氣，依據(jù)發(fā)電機(jī)規(guī)程進(jìn)行操作。密封油中水含量超標(biāo)；對(duì)密封油進(jìn)行取樣，水含量超標(biāo)，投入密封油濾油機(jī)，同時(shí)進(jìn)一步查找密封油水含量超標(biāo)原因。

2.3 氫氣的純度下降

氫氣純度直接影響發(fā)電機(jī)的效率，氫氣純度下降則氣體密度增加，可引起通風(fēng)損耗增加，即發(fā)電機(jī)效率下降，最終使得電廠的經(jīng)濟(jì)利益受到一定影響。當(dāng)發(fā)電機(jī)氫氣純度下降接近98%時(shí)，組織現(xiàn)場(chǎng)人員進(jìn)行發(fā)電機(jī)氫氣排污。影響發(fā)電機(jī)氫氣純度的主要因素主要有以下幾個(gè)方面：

（1）發(fā)電機(jī)氣體置換時(shí)，死角置換不徹底；

（2）若有氮?dú)饨尤霘湎到y(tǒng)時(shí)，誤開相關(guān)閥門；

（3）發(fā)電機(jī)氫氣冷卻器泄漏，氫氣濕度上升而造成純度下降；

（4）測(cè)量?jī)x表出現(xiàn)問題；

（5）氫站所制氫氣品質(zhì)差；

（6）發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng)運(yùn)行不正常。

針對(duì)以上幾種原因，為防止發(fā)電機(jī)氫氣純度降低，我們?cè)谏a(chǎn)運(yùn)行中應(yīng)從以下幾個(gè)方面入手，保證發(fā)電機(jī)氫氣純度在規(guī)定范圍內(nèi)。

（1）發(fā)電機(jī)進(jìn)行氣體置換時(shí)，置換過程中對(duì)死角氣體進(jìn)行吹掃，基本可以排除發(fā)電機(jī)氣體置換時(shí)死角置換不徹底的問題。

（2）檢查無氮?dú)庀到y(tǒng)接入發(fā)電機(jī)氫氣系統(tǒng)，發(fā)電機(jī)經(jīng)氮?dú)庵脫Q后及時(shí)將氮?dú)馀c氫氣系統(tǒng)隔離。

（3）正常情況下，發(fā)電機(jī)內(nèi)氫氣壓力略高于發(fā)電機(jī)氫氣冷卻器內(nèi)冷卻水的壓力。

（4）對(duì)于儀表故障可以通過儀控人員校表，再結(jié)合化學(xué)科取樣測(cè)量，基本可以判斷是否測(cè)量?jī)x表故障的情況。

（5）氫站所制氫氣品質(zhì)差，通過補(bǔ)排氫則無法提高氫氣純度，若發(fā)生發(fā)電機(jī)氫氣純度低，通過補(bǔ)排氫長(zhǎng)時(shí)間無法使氫氣純度提高，則應(yīng)考慮氫站制氫原因。

（6）發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng)運(yùn)行情況，是影響發(fā)電機(jī)氫氣純度的一個(gè)重要因素，因此維持密封較低含水量，控制密封油溫度處于規(guī)定范圍的較低水平，也是保證發(fā)電機(jī)內(nèi)氫氣純度的重要環(huán)節(jié)。

3 發(fā)電機(jī)著火及氫氣爆炸原因及處理方法

3.1 發(fā)電機(jī)著火原因

發(fā)電機(jī)漏氫，并遇有明火。

發(fā)電機(jī)氫純度下降，含氧量超標(biāo)達(dá)到臨界以上，同時(shí)，機(jī)械部分碰撞、摩擦產(chǎn)生火花或達(dá)到氫自燃溫度。

3.2 發(fā)電機(jī)著火處理方法

若發(fā)生因漏氫引發(fā)發(fā)電機(jī)氫系統(tǒng)著火時(shí)，值班人員應(yīng)盡快采取隔離氣源措施，及時(shí)聯(lián)系場(chǎng)內(nèi)消防隊(duì)迅速組織、調(diào)集消防人員趕赴事故現(xiàn)場(chǎng)組織火災(zāi)撲救。

若火情無法控制，且存在爆炸危險(xiǎn)時(shí)，疏散值班人員和周邊工作人員，確保人員和設(shè)備的安全，同時(shí)要保障其他機(jī)組安全運(yùn)行。

發(fā)電機(jī)明顯著火或爆炸時(shí)，應(yīng)立即破壞真空緊急停機(jī)，并進(jìn)行以下操作。

（1）立即隔絕空氣，可以往泄漏點(diǎn)覆蓋石棉布或者往火苗上噴射惰性氣體。

（2）關(guān)閉補(bǔ)氫閥門，隔離系統(tǒng)。

（3）開啟發(fā)電機(jī)的應(yīng)急排氫閥門進(jìn)行發(fā)電機(jī)應(yīng)急排氫氣降壓至0.0147～0.0196 MPa。

（4）確保現(xiàn)場(chǎng)人員安全的情況下命令現(xiàn)操根據(jù)正常運(yùn)行規(guī)程將發(fā)電機(jī)內(nèi)氫氣置換成氮?dú)狻?/p>

（5）在機(jī)內(nèi)氫氣未排完之前，應(yīng)繼續(xù)保持密封油泵運(yùn)行。

（6）停機(jī)過程中加強(qiáng)汽機(jī)及發(fā)電機(jī)本體參數(shù)的監(jiān)視。

參考文獻(xiàn)

[1] 田灣汽輪發(fā)電機(jī)漏氫處理應(yīng)急預(yù)案 （ATO-0-MKA00-001）[Z].

[2] 田灣核電站發(fā)電機(jī)氫冷系統(tǒng)運(yùn)行規(guī)程 （SOP-1-MKG00-001）[Z].

[3] 田灣核電站汽輪發(fā)電機(jī)運(yùn)行規(guī)程（SOP-1-MKA00-001）[Z].