發(fā)電機(jī)漏氫原因分析及對策

申盛，張現(xiàn)紅

（大唐洛陽首陽山發(fā)電有限公司鄂電項目部，河南 偃師 471900）

湖北能源集團(tuán)鄂州電廠#1 發(fā)電機(jī)系東方電機(jī)廠生產(chǎn)的QFSN-330-2-20 型汽輪發(fā)電機(jī)，冷卻方式為：定子繞組為水內(nèi)冷， 轉(zhuǎn)子繞組為氫內(nèi)冷，定子鐵芯為氫外冷，額定氫壓0.30MPa, 運(yùn)行中維持在0.30～0.27MPa；軸密封采用雙流環(huán)密封瓦油密封系統(tǒng)。機(jī)組于1998 年12 月低投產(chǎn)，2018 年3 月30 日停機(jī)進(jìn)行A 級檢修，至6 月3 日并網(wǎng)發(fā)電，大修中做發(fā)電機(jī)氣密性試驗合格，從6 月3 日15 時發(fā)電機(jī)并網(wǎng)至6 月6 日12 時發(fā)電機(jī)補(bǔ)氫量正常，之后發(fā)電機(jī)氫壓下降較快，補(bǔ)氫量逐步增大，從開始每12h 補(bǔ)氫一次，到停機(jī)前達(dá)到每4h 補(bǔ)氫一次，最高達(dá)每日補(bǔ)氫30m3。發(fā)電機(jī)漏氫給機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定運(yùn)行造成了較大的隱患。

1 原因分析

發(fā)電機(jī)漏氫的原因很多，一般來說，常見的主要有如下幾種。

（1）氫冷發(fā)電機(jī)內(nèi)部及本體結(jié)構(gòu)部件的漏氫。

①水電連接管和發(fā)電機(jī)線棒的水內(nèi)冷系統(tǒng)。

②發(fā)電機(jī)密封瓦及氫側(cè)回油管接頭的油系統(tǒng)。

③發(fā)電機(jī)氫氣冷卻器的閉式水系統(tǒng)。

④發(fā)電機(jī)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)。

（2）發(fā)電機(jī)外部附屬系統(tǒng)的漏氫。

①氫氣系統(tǒng)管道、閥門漏氫，比如管道裂縫、閥門門桿泄漏、排污門、取樣門自身內(nèi)漏、表計接頭等。

②發(fā)電機(jī)本體端蓋、人孔、手孔外漏。

③氫油差壓調(diào)系統(tǒng)。

④隔氫防爆裝置焊縫、連接法蘭等。

⑤氫氣干燥裝置系統(tǒng)閥門、接口、管道焊縫等。

⑥氫濕度監(jiān)測裝置系統(tǒng)閥門、接口、管道焊縫等。

⑦絕緣過熱檢測裝置。

2 現(xiàn)場診斷

（1）情況了解。5 月30～31 日，1#發(fā)電機(jī)氣密試驗合格，氣壓保持在0.3011MPa；6 月1 日置換氫氣合格，6 月2～4 日發(fā)電機(jī)沖轉(zhuǎn)啟機(jī)階段，氫壓基本保持在0.25～0.28MPa 左右，檢查不漏；6 月5 日14 點氫壓提到0.3MPa 運(yùn)行。經(jīng)與甲方點檢員及運(yùn)行人員溝通，了解到6月3 日機(jī)組啟動后，發(fā)電機(jī)密封油勵側(cè)空側(cè)油壓比氫側(cè)油壓低0.008MPa（設(shè)計要求空側(cè)油壓與氫側(cè)油壓差值不大于0.0015MPa）。

（2）經(jīng)查閱大修記錄，汽、勵端密封瓦徑向間隙均符合廠家要求，設(shè)計值0.18～0.23mm，實測汽端0.19mm，勵端0.18mm。兩側(cè)密封瓦均更換新瓦。

（3）實地檢測及調(diào)整試驗：發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)氫氣泄漏量增大后從6月4日開始連續(xù)幾日，我們多次用肥皂水、漏氫檢測儀對所有可能漏氫的部位進(jìn)行了一一檢測排查。

①空側(cè)密封油防爆隔氫風(fēng)機(jī)出口氫含量剛發(fā)現(xiàn)氫氣泄漏時為30%，最高時達(dá)到65%。判斷漏氫為密封瓦處漏氫進(jìn)入隔氫防爆裝置后有防爆風(fēng)機(jī)排入大氣。

②為了使發(fā)電機(jī)勵側(cè)密封油空側(cè)油壓比氫側(cè)油壓略高，配合運(yùn)行調(diào)整勵側(cè)平衡閥旁路門使氫側(cè)密封油油壓降低。由于用勵側(cè)平衡閥旁路門節(jié)流，在機(jī)組運(yùn)行過程中容易操作不當(dāng)造成氫側(cè)密封油斷油，故進(jìn)行了微量調(diào)整，調(diào)整到發(fā)電機(jī)密封油勵側(cè)空側(cè)油壓與氫側(cè)油壓相等，調(diào)整完畢后測量密封油隔氫防爆風(fēng)機(jī)出口含氫量沒有變化，這就排除了由于發(fā)電機(jī)勵側(cè)密封油空側(cè)油壓比氫側(cè)油壓低引起從密封瓦處泄漏氫氣的可能。

③當(dāng)氫壓為0.265MPa 時配合運(yùn)行調(diào)整空側(cè)密封油壓使其比原來值升高0.013MPa，測量密封油隔氫防爆風(fēng)機(jī)出口含氫量沒有變化，排除了空側(cè)密封油壓低造成密封瓦處泄漏氫氣的可能。

④測得1＃機(jī)定冷水箱含氫量與2＃機(jī)（同類型機(jī)組）定冷水箱含氫量一致。

⑤發(fā)電機(jī)本體各外漏處以及氫氣系統(tǒng)管路、閥門、表計均無泄漏現(xiàn)象。

⑥分別打開四組氫冷器冷卻水排空門，均無明顯排氣現(xiàn)象，用檢測儀檢測，排放口含氫量為0。

⑦發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子在大修中做了氣密性試驗，試驗結(jié)果合格，因此可以排除轉(zhuǎn)子導(dǎo)電螺釘處泄漏的可能。

⑧查封閉母線外圍及出線結(jié)合面，無泄漏現(xiàn)象。

⑨拆除發(fā)電機(jī)勵端及機(jī)端小端蓋，用可燃?xì)怏w報警儀測的勵端處有報警，機(jī)端無報警。

綜上所述，造成1#發(fā)電機(jī)漏氫的原因可能為：第一，發(fā)電機(jī)勵端密封瓦漏氫，第二，密封瓦垂直結(jié)合面墊子損壞氫氣泄漏；第三，密封瓦連接的氫氣管道泄漏。理由為我們分別測1、2＃機(jī)密封油箱排煙風(fēng)機(jī)出氣管口含氫量，2＃機(jī)含量0%，1＃機(jī)含量18%，最高時達(dá)到30%。這差異說明＃1 機(jī)密封油系統(tǒng)卸油箱內(nèi)含氫量比較大, 漏點就在密封油系統(tǒng)中。

3 對策

3.1 運(yùn)行、維護(hù)對策

（1）嚴(yán)密監(jiān)視氫壓、氫溫的變化，在發(fā)電機(jī)負(fù)荷、氫溫、水溫相對穩(wěn)定的情況下，如氫壓發(fā)生大幅度下降，應(yīng)全面檢查氫氣系統(tǒng)，并通知氫站測漏，當(dāng)漏氫量危及機(jī)組安全運(yùn)行時應(yīng)匯報值長申請停機(jī)。

（2）嚴(yán)密監(jiān)視密封油系統(tǒng)運(yùn)行情況，尤其油氫差壓，確保密封油系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

（3）認(rèn)真做好日漏氫量的計算工作，并繪制曲線，嚴(yán)密觀察漏氫情況，如發(fā)現(xiàn)氫壓低與0.27MPa 時及時進(jìn)行補(bǔ)氫。

（4）檢修人員加強(qiáng)對氫氣系統(tǒng)的檢漏工作，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。正常情況下每天一次，重點檢測密封油隔氫防爆風(fēng)機(jī)出口，如發(fā)現(xiàn)漏氫曲線明顯下降趨勢應(yīng)連續(xù)檢漏，直至氫壓趨于穩(wěn)定為止。

3.2 處理方案

鑒于以上情況，建議1＃機(jī)組停運(yùn)進(jìn)行檢查處理。

（1）機(jī)組停運(yùn)前準(zhǔn)備一套發(fā)電機(jī)密封瓦（汽、勵）、兩套密封瓦座密封瓦橡膠密封墊。金相檢查備件密封瓦無裂紋，測量密封瓦內(nèi)徑符合標(biāo)準(zhǔn)。

（2）停機(jī)后勵側(cè)密封瓦泄漏檢查檢修方案。

①待汽缸溫度降低到220°時，運(yùn)行人員通知檢修人員，拆6#瓦外油擋及小端蓋，對回油口進(jìn)行有效遮擋，防止工器具及零部件掉入回油管內(nèi)，拆除6#瓦上瓦枕。在拆除6#瓦瓦枕時，檢修人員要用塑料布進(jìn)行遮擋，防止?jié)櫥蜑R出軸承室外，如潤滑油泄漏量大，檢修人員不能有效遮擋潤滑油外濺時，應(yīng)及時通知運(yùn)行人員停運(yùn)盤車及油系統(tǒng)，并確保相關(guān)系統(tǒng)停運(yùn)后25min 內(nèi)恢復(fù)拆除的部件或做好擋油措施，再通知運(yùn)行恢復(fù)油系統(tǒng)和盤車運(yùn)行；盤車停運(yùn)時，現(xiàn)場檢修人員在汽機(jī)大軸左右兩側(cè)做好180°的記號標(biāo)識，再次啟動盤車后按運(yùn)行要求進(jìn)行大軸翻轉(zhuǎn)。

②當(dāng)6#瓦瓦枕拆除后，電氣人員將發(fā)電機(jī)內(nèi)空氣壓力升高至0.35MPa，并充入氟利昂，用鹵素儀檢測勵端密封瓦泄漏情況，機(jī)務(wù)檢修人員外觀檢查密封瓦垂直結(jié)合面墊子情況。

③如發(fā)現(xiàn)異常進(jìn)行下一步工作：更換密封瓦垂直結(jié)合面墊子；更換（或檢修）密封瓦；拆除勵發(fā)聯(lián)軸器螺栓；電氣檢修人員拆除勵磁機(jī)刷架；（前三項工作需停運(yùn)油系統(tǒng)和盤車后進(jìn)行）。

④待缸溫降至150℃時，停止盤車運(yùn)行，停潤滑油系統(tǒng)約30min，檢修人員將6＃瓦進(jìn)油管法蘭加裝堵板后，恢復(fù)潤滑油系統(tǒng)運(yùn)行。

⑤運(yùn)行停止密封油系統(tǒng)及頂軸油系統(tǒng)運(yùn)行后，進(jìn)行如下工作：拆除支持軸瓦下瓦；拆密封瓦垂直結(jié)合面螺絲及水平結(jié)合面螺絲，取出密封瓦上瓦殼和下瓦殼；檢查密封瓦間隙和墊子情況；拆密封瓦水平結(jié)合面螺絲，取出密封瓦；研刮新密封瓦直到合格；回裝，順序與解體順序相反。

⑥待氣缸溫度降至120℃時，停潤滑油系統(tǒng)運(yùn)行，將6＃瓦進(jìn)油法蘭堵板取出，恢復(fù)正常，以上工作正常進(jìn)行。

4 處理情況

（1）#1 機(jī)組停運(yùn)后，發(fā)電機(jī)內(nèi)氫氣置換后，充入空氣，汽缸溫度降低到220℃時拆6#瓦外油擋及小端蓋后，用手伸入密封瓦端蓋處感覺到密封油箱回氫管至密封瓦接頭處有氣流吹手。

（2）拆除6#瓦瓦枕后發(fā)現(xiàn)密封油箱回氫管至密封瓦銅管彎頭處破裂，漏氣嚴(yán)重。

（3）拆除該銅管后，將密封瓦上接口處安裝堵頭，發(fā)電機(jī)內(nèi)部充空氣升壓至0.35MPa，空氣內(nèi)充入氟利昂，用鹵素儀檢查發(fā)電機(jī)線棒和線棒接頭、水電連接管、引出線的連接部分等各處無泄漏點，DCS 上顯示氣壓曲線沒下降趨勢。計算24h 漏氫量為2m3

（4）更換該段銅管，連接完畢后發(fā)電機(jī)內(nèi)部充空氣升壓至0.35MPa，空氣內(nèi)充入氟利昂，用鹵素儀檢查發(fā)電機(jī)線棒和線棒接頭、水電連接管、引出線的連接部分等各處無泄漏點，DCS 上顯示氣壓曲線沒下降趨勢，24h 氣壓下降0.02MPa，計算漏氫量為2.3m3。

5 結(jié)語

通過本次1#發(fā)電機(jī)漏氫原因分析及泄漏點處理，認(rèn)為有效控制氫冷發(fā)電機(jī)漏氫問題應(yīng)從以下幾方面著手。

5.1 在備件上嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)

治理漏氫首先要從備件的質(zhì)量上入手，多調(diào)研國內(nèi)其它電廠所用備件和密封件的情況，將好的品牌備件的廠家記下來，根據(jù)自己所用備件的型號和運(yùn)行工況告訴廠家，使之所供備件真正做到品質(zhì)優(yōu)良適合本廠發(fā)電機(jī)所需的工況備件，在備件上作到“該換必?fù)Q、換必?fù)Q好”。

5.2 制定詳盡的漏氫處理方案

發(fā)電機(jī)漏氫治理的質(zhì)量不僅僅要求在解體后回裝中把關(guān), 更主要的是從檢修前的漏氫量情況分析、修前運(yùn)行中漏點仔細(xì)查找、根據(jù)漏氫的情況分析漏氫部位, 制訂出詳細(xì)的處理預(yù)案, 作到“解體前有目的, 回裝中有重點”。只有有了詳細(xì)周密的處理方案作為檢修的指導(dǎo)性文件，才能在檢修過程中井然有序地順利找到漏氫根源，一次性處理好了這些漏點，真正作到檢修的有的放矢，既能縮短檢修工期，又能保證了檢修質(zhì)量。

5.3 嚴(yán)格控制檢修過程質(zhì)量

有了前兩項作為保障，更應(yīng)該注重的就是檢修過程質(zhì)量控制，備件再好，處理方案再周密，如果檢修過程控制不好，結(jié)果也無保證。因此，處理漏氫問題必須在檢修過程質(zhì)量上“嚴(yán)”字當(dāng)頭，從細(xì)節(jié)著手。

6 結(jié)語

發(fā)電機(jī)漏氫治理是一項系統(tǒng)而又繁瑣的工作，需要我們檢修電氣、汽機(jī)專業(yè)和運(yùn)行人員團(tuán)結(jié)合作，共同的不斷跟蹤記錄分析，確定漏氫的根源和途徑，制定詳細(xì)的治理方案，并嚴(yán)密控制處理過程質(zhì)量，這樣才能達(dá)到理想的效果。通過本次1#發(fā)電機(jī)漏氫原因分析，我們也得到了一定的經(jīng)驗，并吸取了造成此次漏氫的教訓(xùn)，為保證今后在工作中不再犯類似錯誤，保證機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定運(yùn)行奠定了基礎(chǔ)。