發(fā)電機氫氣系統(tǒng)安全運行分析

涂海彬

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；本文著重介紹了對于1000MW的水-氫-氫冷卻系統(tǒng)的發(fā)電機組常見漏氫原因分析，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；密封；氣密性試驗；氫壓；安全

1.前言

氫氣具有導(dǎo)熱性高、流動性強、密度小、不助燃等優(yōu)點，是目前大型汽輪發(fā)電機主要采用的冷卻介質(zhì)。但同時氫氣又是一種可燃氣體，因此，控制好運行機組的氫氣品質(zhì)是確保氫冷發(fā)電機安全經(jīng)濟運行的重要前提。

2.提高氫冷發(fā)電機氣密性試驗真實性？

2.1 提高發(fā)電機氣密性試驗的重視程度？

從施工策劃上保證充足的時間進行汽輪發(fā)電機氣密性試驗：在汽機專業(yè)施工組織設(shè)計中，對汽輪發(fā)電機氣密性試驗進行專項策劃；從人力資源和機具上保證上述作業(yè)的順利開展；從施工組織和管理上保證上述安裝工作的順利開展和及時驗收。

從作業(yè)過程上保證汽輪發(fā)電機氣密性試驗的真實性：對作業(yè)人員進行專項交底和培訓(xùn)，讓參加試驗的每一個作業(yè)人員經(jīng)交底和培訓(xùn)后熟悉發(fā)電機密封系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、密封油系統(tǒng)、氫氣干燥器、與發(fā)電機本體相關(guān)的定子冷卻水系統(tǒng)、發(fā)電機定子線圈溫度引出線和套管密封位置，掌握如何通過油―氫差壓閥來調(diào)整油氫差壓值在規(guī)定范圍內(nèi)，如何從現(xiàn)場記錄實驗數(shù)據(jù)等。對整個作業(yè)過程進行全面交底。

2.2 發(fā)電機氣體泄漏試驗

1）檢漏范圍：包括本機來氫管道總閥門后的全部氫冷系統(tǒng)、密封油系統(tǒng)。

2）檢漏方法：先充入干燥空氣用肥皂水檢漏，并處理漏點后，再充入SF6氣體，然后用鹵素檢漏儀進行檢漏；在未檢出泄漏點后再用壓力降低法進行靜態(tài)氣密性試驗，檢查整體泄漏，并計算出氫冷系統(tǒng)每天的泄漏量。

3.發(fā)電機漏氫

3.1 機殼結(jié)合面

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。（1）端蓋與機座的結(jié)合面及上下端蓋的結(jié)合面結(jié)合面積大，密封難度大，是防漏的薄弱環(huán)節(jié)。在檢修回裝時，應(yīng)對結(jié)合面進行詳細檢查清擦，對不平的部位涂密封膠校平。在解體及回裝的過程中所做的標記不能傷及密封面。對所采用的硅橡膠密封條的尺寸、耐熱性能、耐油性能、彈性及耐腐蝕性能進行嚴格驗收。（2）固定端蓋的螺孔，有的可能在制造加工過程中穿透，而后經(jīng)過補焊處理。這些補焊的金屬有可能在運行中受振脫開，成為漏氫點，因此在檢修時應(yīng)加強檢查。緊端蓋螺絲時，應(yīng)用力均勻，保證結(jié)合面嚴密。（3）出線套管法蘭與套管臺板的結(jié)合面是防止漏氫的關(guān)鍵部位。由于該處受定子端部漏磁影響，溫度較高，加上機內(nèi)進油的腐蝕，因此，該處需用耐油橡膠圈和橡膠墊加以雙重密封。由于漏入機內(nèi)的密封油多積存于此，因而該處的密封材料易老化變質(zhì)失效，每次大修時必須進行檢查。

3.2密封油系統(tǒng)

（1）密封瓦座與端蓋的垂直結(jié)合面是較易漏氫的部位之一，對該處的密封墊質(zhì)量必須嚴格把關(guān)。上、下半端蓋組裝時，接縫應(yīng)對齊，防止由于錯口使密封墊受力不均。（2）密封瓦與軸和瓦座的間隙必須調(diào)整合格，瓦與軸的徑向間隙，雙側(cè)應(yīng)控制在0.2～0.25mm；密封瓦與瓦座的軸向間隙按0.15mm控制。（3）防止密封油進入機內(nèi)，應(yīng)控制好內(nèi)油檔及密封油擋板的徑向間隙；下間隙不大于0.05mm，上間隙不大于0.25mm，左右間隙不大于0.15mm。（4）嚴格執(zhí)行壓差閥及平衡閥的檢修工藝，做好調(diào)試工作，保證空側(cè)油壓高于機內(nèi)氫壓0.05MPa左右，并使氫側(cè)油壓能跟蹤空側(cè)油壓變化，盡量保持兩者差值不變，避免由于氫側(cè)油壓超出空側(cè)油壓，造成氫側(cè)回油量大量增加，來不及排走，漏入機內(nèi)，同時，造成氫側(cè)油竄入空側(cè)，帶走大量的氫氣。（5）嚴格監(jiān)視密封油箱的油位，防止油滿罐時進入機內(nèi)或空罐時向外跑氫。正常運行時應(yīng)保持較低位置。

3.3轉(zhuǎn)子部分

（1）氫氣由轉(zhuǎn)子外漏是經(jīng)護環(huán)處的導(dǎo)電螺釘進入轉(zhuǎn)子中心孔，再從滑環(huán)處的導(dǎo)電螺釘或中心孔兩側(cè)堵板處漏出。因這種漏氫在運行中無法處理，因此每次大修都必須對轉(zhuǎn)子進行風(fēng)壓查漏試驗。（2）轉(zhuǎn)子漏氫是動態(tài)的，也就是說，可能在大修試驗時不漏，但由于導(dǎo)電螺釘?shù)哪z層受熱變形或密封墊受熱老化，彈性不足，在高速轉(zhuǎn)動的運行中發(fā)生泄漏。因此，每次大修必須對4個導(dǎo)電螺釘進行檢查，對出現(xiàn)異常的部件進行更換。（3）大修中應(yīng)首先加強對護環(huán)處導(dǎo)電螺釘?shù)拿芊鈾z查，切斷轉(zhuǎn)子漏氫的源頭。其次，檢查滑環(huán)處導(dǎo)電螺釘及汽端中心孔堵板的密封情況，把好轉(zhuǎn)子漏氫的第二關(guān)。最后通過在轉(zhuǎn)子勵端中心孔堵板處通入干燥清潔的壓縮空氣，用無水酒精滴在導(dǎo)電螺釘部位的方法進行檢查。密封試驗合格后，回裝轉(zhuǎn)子勵端中心孔堵板，應(yīng)確保此處嚴密不漏。

3.4氫氣冷卻器

（1）氫氣冷卻器是氫氣可漏點最多的設(shè)備，結(jié)合面的每一條螺絲及每根銅管都有漏氫的可能，因此應(yīng)重點檢查，并單獨進行水壓試驗。試驗壓力為0.5MPa，30min不漏為合格。（2）檢修冷風(fēng)器時，應(yīng)防止將水管側(cè)小堵板裝到另一側(cè)的大堵頭上，造成水短路，直接將一組冷風(fēng)器退出，影響發(fā)電機的冷卻效果和出力。（3）防止局部水短路。在更換水管側(cè)大堵頭和小堵板的密封墊時，應(yīng)防止進、出水室的密封墊壓不到位，或是上下水室分割面端部不平，造成進出水的局部短路，影響發(fā)電機冷卻效果。另外，更換的水室密封墊厚薄應(yīng)適當，避免由于冷風(fēng)器整體長度的變化造成在回裝冷風(fēng)器堵板時密封不嚴。（4）減少冷風(fēng)器的漏風(fēng)率，提高冷卻效果。檢修中應(yīng)檢查擋封條，損壞的要及時更換。（5）檢修時放在室外的冷風(fēng)器，應(yīng)做好防塵措施，防止散熱片受到污染。另外，對于冷風(fēng)器散熱片表面的油污可用高溫?zé)嵴羝祪簦Ч芎谩?/p>

4.漏氫處理

4.1 漏氫注意事項

1）檢查人員要有高度的責(zé)任心耐心及豐富的檢查經(jīng)驗。

2）查漏工作中可能會有登高作業(yè)情況，必須做好防止人身高空墜落的安全防護措施，使用合格的腳手架。

3）嚴禁在工作中攜帶火種，嚴禁在漏氫區(qū)域進行動火作業(yè)。

4）正確使用檢漏儀器和檢漏工具，避免儀器因錯誤使用損壞。

5）至少兩人一起工作，相互監(jiān)護。工作班成員情深狀態(tài)良好。

4.2 漏氫檢查方法

1）漏氫檢測儀檢測：用檢測儀對懷疑漏氫的部位進行檢測，檢測中應(yīng)是探頭距測點5至10厘米緩慢移動檢查，當測到氫氣時，儀器會報警并顯示測定數(shù)值。此法對發(fā)電機水、油系統(tǒng)檢測漏氫非常有效。

2）普通檢測法：將洗滌靈水或肥皂水用噴壺或其它器皿均勻噴在疑似漏點處，用眼觀察有無氣泡生出或變大。此法簡單、方便、效果直觀。使用較普遍。但無法對氫氣冷卻器的排及釘子內(nèi)冷水箱是否含氫進行檢測。

4.3 發(fā)電機漏氫的預(yù)防

除了在發(fā)電機運行中對發(fā)電機進行定期的漏氫檢查外，在發(fā)電機檢修中嚴把質(zhì)量關(guān)，嚴格按標準質(zhì)量要求進行安裝，按試驗標準驗收是發(fā)電機避免出現(xiàn)漏氫的關(guān)鍵和重點。

5.總結(jié)

對于1000MW的水-氫-氫冷卻系統(tǒng)的發(fā)電機組，氫氣系統(tǒng)的安全運行對機組的安全、可靠、穩(wěn)定運行非常重要，任何一點的泄漏，將可能造成不堪設(shè)想的后果。雖然發(fā)電機漏氫是一種普遍現(xiàn)象，但只要定期對發(fā)電機氫壓曲線加強監(jiān)視分析，并制定合理的檢查解決方案，對可能存在漏氫點進行檢查，是可以保證發(fā)電機氫壓穩(wěn)定運行的。因此，無論是在設(shè)備制造，安裝或是在檢查修理工作中，每一道工序都必須按照相關(guān)標準對設(shè)備進行認真檢查和嚴格的質(zhì)量驗收。

參考文獻：

[1]哈爾濱電機廠QFSN-300-2型汽輪發(fā)電機產(chǎn)品說明書.

[2]《汽輪發(fā)電機漏水、漏氫的檢驗》DL/T607-1996.