淺議660MW發(fā)電機(jī)氫氣泄漏的原因及應(yīng)對(duì)策略

摘要：目前，660MW發(fā)電機(jī)已經(jīng)成為我國(guó)大部分發(fā)電企業(yè)進(jìn)行電力生產(chǎn)的主要設(shè)備，但是其運(yùn)行過(guò)程中固有的氫氣泄漏問(wèn)題依舊是企業(yè)安全生產(chǎn)的重大隱患。文章針對(duì)公司目前使用的660MW發(fā)電機(jī)，對(duì)其運(yùn)行環(huán)境以及導(dǎo)致氫氣泄漏的具體原因進(jìn)行了剖析，并且對(duì)不干擾發(fā)電機(jī)正常發(fā)電的前提下采取的堵漏技術(shù)和應(yīng)對(duì)措施以及其他維修手段進(jìn)行了闡述。

關(guān)鍵詞：660MW發(fā)電機(jī)；氫氣泄漏；發(fā)電企業(yè)；電力生產(chǎn)；電力設(shè)備 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類(lèi)號(hào)：TM311 文章編號(hào)：1009-2374（2016）10-0136-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.10.067

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)用電數(shù)量持續(xù)攀升，工農(nóng)業(yè)用電的總需求不斷創(chuàng)造新的記錄。在這種發(fā)展背景下，發(fā)電企業(yè)面臨的發(fā)電壓力也隨之而漲。目前大唐景泰發(fā)電廠使用的660MW發(fā)電機(jī)是國(guó)內(nèi)發(fā)電機(jī)組的主力機(jī)型之一，該設(shè)備發(fā)電量大、負(fù)荷能力強(qiáng)，一直是發(fā)電企業(yè)的首選。但是該機(jī)器也存在一定的缺點(diǎn)，比如氫氣泄漏問(wèn)題一直令發(fā)電企業(yè)感到棘手。如果機(jī)器設(shè)備大量漏氫，不僅會(huì)造成氫壓的下降、降低冷卻效果，還會(huì)對(duì)大電機(jī)組的負(fù)荷帶來(lái)威脅，后果嚴(yán)重的還會(huì)導(dǎo)致機(jī)組自燃、氫氣爆炸等嚴(yán)重事故。因此，筆者就根據(jù)自身的工作經(jīng)驗(yàn)對(duì)發(fā)電機(jī)組避免漏氫問(wèn)題提出了自己的看法。

1 660MW發(fā)電機(jī)氫系統(tǒng)密封方式

1.1 發(fā)電機(jī)冷卻方式

試驗(yàn)對(duì)象為QFSN-660-2型發(fā)電機(jī)，冷卻結(jié)構(gòu)主要有三部分組成，分別是定子冷卻水、定子冷卻通風(fēng)、轉(zhuǎn)子冷卻通風(fēng)系統(tǒng)。

1.1.1 定子冷卻水系統(tǒng)簡(jiǎn)介。定子水冷卻系統(tǒng)由定子水箱、離子交換器、出口濾網(wǎng)、壓力溫度調(diào)節(jié)閥、冷卻器、進(jìn)回水管、定子水泵等原件，水泵負(fù)責(zé)對(duì)定子水進(jìn)行升壓，進(jìn)入冷卻器之后完成熱交換環(huán)節(jié)，再對(duì)溫度和壓力進(jìn)行控制，保證其處于正常的范圍內(nèi)，讓冷卻水能順利進(jìn)入發(fā)電機(jī)，完成與定子熱棒的能量轉(zhuǎn)移，整個(gè)環(huán)節(jié)從勵(lì)磁端到水箱，應(yīng)注意定子冷卻水的導(dǎo)電效果和樹(shù)脂的功能，完成水質(zhì)凈化功能。

該系統(tǒng)在發(fā)電機(jī)組中保持了兩臺(tái)水泵，讓機(jī)器始終處于開(kāi)動(dòng)狀態(tài)。通過(guò)并聯(lián)的運(yùn)行方式啟動(dòng)循環(huán)水的冷卻模式，冷卻水量為210t/h-1，定子水的回水管道與水箱之間設(shè)立連接細(xì)管，彌補(bǔ)了氫氣泄漏之后的亂流問(wèn)題，讓所泄漏的氫氣通過(guò)細(xì)管歸納入水箱之內(nèi)，防止因虹吸效應(yīng)而導(dǎo)致的汽化問(wèn)題，同時(shí)在回水管與進(jìn)水管之間設(shè)立連接管，防止氣壓不對(duì)稱(chēng)引起的倒流問(wèn)題。

1.1.2 發(fā)電機(jī)氫氣冷卻系統(tǒng)。氫氣冷卻系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)子繞組和定子鐵芯等設(shè)備，其中冷卻介質(zhì)的重量對(duì)于冷卻效果有著極為明顯的影響作用，該系統(tǒng)采用氫氣為冷卻介質(zhì)，重量與冷卻效果成反比。該冷卻系統(tǒng)的缺點(diǎn)也較為明顯，就是有相當(dāng)大的危險(xiǎn)性，比如各種氣體的混合比例達(dá)到或超過(guò)臨界值后，遇到明火會(huì)發(fā)生爆炸，因此大多數(shù)氫氣冷卻系統(tǒng)的電機(jī)采用CO2為置換氣體并將外殼設(shè)計(jì)成防爆外殼。

1.2 氫系統(tǒng)密封方式

發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng)的作用是防止外界氣體進(jìn)入發(fā)電機(jī)內(nèi)部及阻止氫氣從機(jī)內(nèi)漏出，以保證電機(jī)內(nèi)部氣體的純度和壓力不變。大唐景泰發(fā)電廠QFSN-660-2型發(fā)電機(jī)采用雙流環(huán)式密封。雙流環(huán)式密封采用雙流環(huán)式密封瓦，它有兩套獨(dú)立的循環(huán)供油系統(tǒng)：一套為空側(cè)油系統(tǒng)；另一套為氫側(cè)油系統(tǒng)。其主要特點(diǎn)有：（1）氫側(cè)與空側(cè)各有一股油注入密封瓦，氫側(cè)油自成一個(gè)閉式循環(huán)系統(tǒng)，一方面避免了溶有空氣的空側(cè)油流入氫側(cè)，影響機(jī)內(nèi)的氫氣純度，另一方面氫側(cè)回油中的氫氣在任何時(shí)候也不排向大氣，都將回到機(jī)殼內(nèi)，氫側(cè)油流中溶有的氫氣如達(dá)到飽和后就不再繼續(xù)溶入。因此即使在高氫壓下，也不會(huì)出現(xiàn)耗氫過(guò)多的問(wèn)題。（2）在氫側(cè)進(jìn)油管上加裝油壓自動(dòng)平衡閥，調(diào)節(jié)氫側(cè)和空側(cè)之間的油壓，使之保持恒定和壓差在規(guī)定范圍之內(nèi)（氫側(cè)與空側(cè)密封油差壓≤±0.5kPa），從而使兩個(gè)回路之間的油量交換達(dá)到最小，大大減少空氣對(duì)氫氣的污染及降低耗氫量。

2 氫氣泄漏原因及應(yīng)急措施

2.1 氫氣泄漏的常見(jiàn)原因

2.1.1 外漏氫。“外漏氫”指的是發(fā)電機(jī)組本身存在的氫氣透過(guò)裂縫或者某些密封不嚴(yán)密的連接點(diǎn)進(jìn)入機(jī)體外部環(huán)境的泄漏現(xiàn)象。一般來(lái)講，氫氣具有密度低的特點(diǎn)，機(jī)組使用的純氫密度僅為空氣密度的7%左右，因此，氫氣在空氣中擴(kuò)散速度快，0.25米之外就難以看清氫氣泄漏的現(xiàn)象。但是這種泄漏的問(wèn)題對(duì)機(jī)組的危害較小，氫氣的擴(kuò)散導(dǎo)致了導(dǎo)熱性提高，除了會(huì)增加機(jī)組的負(fù)荷之外，幾乎不會(huì)有特別大的安全隱患。

2.1.2 內(nèi)漏氫。“內(nèi)漏氫”指的是機(jī)組的氫氣進(jìn)入空側(cè)或密封瓦座結(jié)合面的現(xiàn)象，主要是由于機(jī)組的油氫差壓閥出現(xiàn)故障或者質(zhì)量不過(guò)關(guān)而造成的。氫氣與密封瓦空側(cè)的回流油一同進(jìn)入主油箱，進(jìn)而在油箱內(nèi)混合成為具有爆炸能力的混合氣體。當(dāng)發(fā)電機(jī)組的定子繞組的空心導(dǎo)線內(nèi)水壓低于機(jī)內(nèi)的氫壓時(shí)，一旦空心導(dǎo)線的密閉性不完全，氫氣會(huì)進(jìn)入定子繞組空心導(dǎo)線內(nèi)冷水中，與冷水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成一種降低水循環(huán)流動(dòng)的物質(zhì)，減少了冷卻水的總量。當(dāng)然，氫氣由于某些原因進(jìn)入氫氣冷卻器的冷卻水或封閉母線里面也是內(nèi)漏氫的一種表現(xiàn)。

2.1.3 其他原因。除上述兩種原因之外，發(fā)電機(jī)組的其他原因也會(huì)造成氫氣的泄漏，比如密封瓦座襯墊的質(zhì)量與安裝技術(shù)不當(dāng)、密封瓦角度、密封瓦軸向與徑向之間的距離過(guò)大、發(fā)電機(jī)組裝注膠工藝等原因都會(huì)引起氫氣的泄漏，因此需要工作人員對(duì)發(fā)電機(jī)組在啟動(dòng)之前進(jìn)行嚴(yán)格仔細(xì)的運(yùn)檢，防止漏氫問(wèn)題。

2.2 緊急應(yīng)急措施

對(duì)于660MW發(fā)電機(jī)的氫氣泄漏問(wèn)題，除了及時(shí)聯(lián)系技術(shù)人員進(jìn)行維修鑒定之外，操作人員還要掌握一定的臨時(shí)維修技術(shù)和急應(yīng)急措施。這里筆者根據(jù)自身的工作經(jīng)驗(yàn)簡(jiǎn)單介紹兩種常見(jiàn)的應(yīng)急技術(shù)：（1）補(bǔ)膠處理：補(bǔ)膠指的是對(duì)機(jī)組的端蓋上的密封膠槽進(jìn)行補(bǔ)膠；（2）加罩處理：如果發(fā)電機(jī)下端蓋穩(wěn)釘處出現(xiàn)氫氣泄漏問(wèn)題，操作人員可采用加蓋處理緊急應(yīng)對(duì)。具體做法是：用手頭上現(xiàn)有的鋼板（最好為8～10mm）制作與機(jī)組形狀相符的鐵盒，頂端設(shè)置放氣閥門(mén)，用強(qiáng)力膠將鐵盒與發(fā)電機(jī)大蓋黏起來(lái)，最后用螺絲與膠皮墊將放氣閥門(mén)處進(jìn)行

密封。

3 氫氣泄漏的原因分析及處理

3.1 泄漏原因分析

如果出現(xiàn)氫氣泄漏問(wèn)題，要對(duì)機(jī)組氫氣泄漏的具體原因進(jìn)行分析。筆者認(rèn)為排查法比較適合原因的查找分析：（1）對(duì)機(jī)組運(yùn)行現(xiàn)狀進(jìn)行檢查，看是否在其限定的運(yùn)行負(fù)荷范圍內(nèi)，同時(shí)進(jìn)行空氣密閉性實(shí)驗(yàn)，對(duì)機(jī)組的日補(bǔ)氫量進(jìn)行測(cè)定，看是否存在超量現(xiàn)象；（2）對(duì)機(jī)組的發(fā)電機(jī)出線、閉冷水箱、氫冷器等處進(jìn)行檢查，同時(shí)仔細(xì)尋找氫氣系統(tǒng)、密封油系統(tǒng)的閥門(mén)、法蘭結(jié)合面處是否存在裂縫；（3）對(duì)發(fā)電機(jī)組的大端蓋螺栓結(jié)合面進(jìn)行氫氣檢測(cè)，看是否存在泄漏問(wèn)題，如果存在問(wèn)題進(jìn)行臨時(shí)應(yīng)急處理并跟進(jìn)后續(xù)的檢測(cè)，看是否能解決問(wèn)題；（4）對(duì)機(jī)組的主油箱排煙風(fēng)機(jī)出口、環(huán)形油箱以及排煙風(fēng)機(jī)入口管閥欄等處進(jìn)行檢測(cè)，看是否存在氫氣泄漏，清理入口管閥的油污、積水（人工抽水）。

3.2 處理方案

對(duì)于660MW發(fā)電機(jī)的氫氣泄漏事故，可以做以下處理。（1）在發(fā)電機(jī)組停機(jī)維修期間，更正環(huán)形油箱的排風(fēng)機(jī)的入口管道的坡道角度，做到排風(fēng)側(cè)管道高于油箱側(cè)管道，促進(jìn)管道內(nèi)積水的排泄順暢。同時(shí)根據(jù)需要加裝疏水罐和放水閥等設(shè)備，定期對(duì)管道內(nèi)的積水進(jìn)行清理。（2）在發(fā)電機(jī)組大修過(guò)程中，對(duì)發(fā)電機(jī)雙側(cè)的大端蓋與機(jī)體連接面的密封性進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)密封槽留有縫隙的，進(jìn)行二次封膠，防止氫氣通過(guò)密封槽泄漏進(jìn)入軸承箱，同時(shí)對(duì)于密封膠性能較差的給予更換密封膠的方式。注膠過(guò)程中嚴(yán)格關(guān)注出膠孔的狀態(tài)，確保出膠孔的膠完全沒(méi)有氣泡。

4 結(jié)語(yǔ)

當(dāng)前660MW發(fā)電機(jī)的氫氣泄漏問(wèn)題，在我國(guó)大部分發(fā)電企業(yè)都存在。因此，工作人員在遇到該問(wèn)題后，應(yīng)當(dāng)及時(shí)判斷出現(xiàn)問(wèn)題的部位和氫氣泄漏的類(lèi)型，如果條件允許可以采取帶壓堵漏的緊急應(yīng)對(duì)措施。同時(shí)，為了提高發(fā)電機(jī)組的安全運(yùn)行保障，工作人員還要嚴(yán)格按照發(fā)電機(jī)組的操作流程和使用規(guī)程進(jìn)行操作，并不斷學(xué)習(xí)機(jī)組的運(yùn)行原理，定期檢查和養(yǎng)護(hù)發(fā)電機(jī)組設(shè)備以及元器件，適時(shí)采用新的材料與工藝，盡可能消除氫氣泄漏的隱患。

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作者簡(jiǎn)介：李彪（1987-），男，甘肅會(huì)寧人，大唐景泰發(fā)電廠助理工程師，研究方向：集控運(yùn)行。

（責(zé)任編輯：周 瓊）