发电机氢气漏氢量大原因及治理

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摘要：发电机漏氢量的大小直接影响到发电机组的安全稳定运行，本文着重介绍了内蒙古国华准格尔发电有限责任公司（以下简称准电）北重产两台330MW机组漏氢量超标的原因分析以及在检修中根据分析方案查找和治理的成功方法，并结合我厂4号机组漏氢量严重，进行查找漏氢原因及方法借鉴，找出我厂发电机组漏氢原因，并进行治理。

关键词：氢冷发电机　漏氢量大

前言

大唐辽源发电厂2×330MW机组是由北京北重汽轮发电机有限公司生产的单轴、三缸、双排汽、亚临界、一次中间再热、冲动凝汽式汽轮机，#3机组2008年10月投产发电。发电机型号为T255-460采用水氢氢冷却方式，定子绕组为水内冷，转子绕组为氢气内冷，其余如定子铁芯等为水冷却，定子绕组内冷却由定子水冷却系统来供给和维持自动运行，为了防止发电机氢气外漏，设立其氢气的密封采用双流环式氢油密封系统，密封瓦分为两道油环，靠内侧间隙大而外侧间隙小。虽然该系统是一个比较完善的系统，但在最近4号机组运行以来，平均每日氢气的消耗量为25立方米/天左右，大大高于厂家规定的每日氢气的消耗量为7.5立方米/天要求，给安全方面带来隐患，也成为该发电机安全、经济和高效运行的重大隐患。之所以进行发电机氢气漏氢量大为研究对象，主要是为保证氢系统的安全运行，减少氢气的消耗量，对发电机漏氢缺陷进行处理。保证4号机组稳定运行。

一、存在问题

大唐辽源发电厂3号与4号机组2×330MW亚临界汽轮发电机组，分别于2008年11月12月份投产，汽轮机为北京北重汽轮电机有限责任公司制造的NC330-17.75/0.39/540/540型亚临界、一次中间再热、单轴、三缸双排汽、采暖抽汽凝汽式机组。锅炉为武汉锅炉厂制造的WGZ-1065/18.4亚临界参数、一次中间再热、单炉膛、平衡通风、固态排渣、自然循环汽包炉。发电机为北京北重汽轮发电机有限责任公司生产的T255-460水氢氢冷却、静止硅整流励磁系统、三相隐极式同步发电机。机组并网后，4号机组氢气漏氢量缓慢怎大，从早上6：00补氢气量至额定氢压0.3Mpa，24小时后降至0.264Mpa，漏氢量25立方米/天，（漏氢合格为13立方米/天），远超过正常漏氢量。。

二、发电机漏氢部位

氢冷发电机的漏氢部位归纳起来讲总归有两部分；一是氢冷发电机内部本体结构部件的漏氢，二是发电机外部附属系统的漏氢。氢冷发电机本体结构部件的漏氢涉及四个系统；包括：水电连接管和发电机线棒的水内冷系统，发电机密封瓦及氢侧回油管接头的油系统，发电机氢气冷却器的循环水系统，发电机人孔、端盖、手孔、二次测量引出线端口、出线套管法兰及瓷套管内部密封、出线罩、氢冷器法兰、转子导电杆等的氢密封系统。发电机外部附属系统的漏氢包括氢管路阀门及表计、氢油差压调系统、氢油分离器、氢器干燥装置、氢湿度监测装置、绝缘过热检测装置等。

三、发电机漏氢的典型事例及处理

氢冷发电机漏氢部位的查找是很繁琐的工作，需要工作人员作反复细致查找和长期跟踪记录分析，确证漏氢的根源和途径，根据漏氢的根源和途径的不同，漏氢又可分为内漏和外漏，氢气直接漏到大气中称为外漏，外漏点比较直观易查找和处理；氢气通过其它介质和空间泄漏掉称为内漏，内漏一般不易查找和处理，以下就准电出现过的漏氢事例的查找处理作一介绍，以供参考。

（一）发电机定冷水箱氢超标处理

准电一号机2002年4月投产，2002年7月5日从漏氢检测仪显示发电机定冷水箱处含有氢气，当时氢气含量为1.3％，为了确证这一点的漏氢情况，我们使用M77-PHP-100便携式氢气纯度分析仪从定冷水箱取样管口处取样化验，含氢量是1.4％，到2002年9月定冷水箱含氢量最大达到6，确证水箱含氢后，对定冷水箱含氢量、定冷水箱回水温度、负荷和时间的对应关系绘成曲线进行分析研究，可能造成这一现象的原因分析如下：

1、定子线棒的接头封焊处漏水，其原因是焊接工艺不良，有虚焊，砂眼。

2、空心导线断裂漏水，断裂部位有的在绕组的端部，有的在槽内直线换位处。其原因主要是空心铜线材质差：绕组端部处固定不牢，产生100HZ的高频振动，使导线换位加工时产生的裂纹进一步扩大和发展。

3、聚四氟乙烯引水管漏水。绝缘引水管本身磨破漏水的一个原因是引水管材质不良，有沙眼（从外表看无异常，且水压试验合格，管内壁有沙眼）。另一个原因是绝缘引水管过长，运行中引水管与发电机内端盖等金属部分摩擦而导致水管磨破漏水。

4、聚四氟乙烯引水管连接管螺母有松动导致水管漏水。

5、聚四氟乙烯引水管和金属压接头处存在制造缺陷，压接部分漏氢。

为了进一步缩小可疑范围，经查阅有关资料并向国内专家进行咨询后，利用停机机会对发电机定冷水路进行了静压试验，其试验方法为：

1、将定冷水路压力表更换为标准压力表；

2、将定冷水箱内的混合气体连续排出；

3、将发电机氢压升至0.3MPa（额定工作压力），切断氢系统；

4、将发电机定冷水压降到0.02Mpa　；

5、关闭所有定冷泵出、入口门，静置30分钟后记录水压；

6、连续监测15小时，观察定冷水压力变化量。

试验结果为含氢量从1.3％上升至1.7％，氢压下降0.002MPa，水压无明显变化。通过对运行中含氢量的变化规律和静压试验结果进行分析，认为：

1、漏氢不是冷却水路严重故障造成的，否则，定冷水含氢量在短时间内会大幅上升，发电机整机氢压下降速度也很快；

2、定冷水含氢量与温度的变化有一定的关系，由此可初步断定渗漏点不在定子线棒上

3、在发电机运行期间，随着负荷的变化，水电联接管接头热胀冷缩较严重，所以渗漏现象较为明显。

4、聚四氟乙烯水电联接管的管壁氢渗也会造成微渗漏，以及分析表计误差等原因，再加上发电机在停机状态下线棒温度较低（17℃），温度变化范围较小，在静压试验过程中，定冷水含氢量虽有变化但不明显。

在2003年5月一号发电机大修中在发电机定冷水路充核气用QT100型氦质谱仪对发电机进行充氦气检漏，发现发电机汽、励两端水电连接管接头大中小漏点共56个，具体漏点在水电接头的不锈钢和聚四氟乙烯管的压接部分，主要原因是水电连接管压接部分质量不过关。

（二）发电机两端瓦室含氢量超标以及其它部位的漏氢处理

准电一号发电机2003年6月18日大修起机后，漏氢量在16m3/d左右，经过一年多的运行，漏氢量基本稳定在22m3/d左右，2004年9月16日利用一号小修的机会对发电机航空插头漏氢点进行堵漏处理，处理后航空插头处含氢量降低到0.5左右，但发电机的整体漏量无明显改观，经过多次查找确证有以下漏点：

1、发电机八瓦瓦室含氢，含氢量在3左右；

2、发电机氢气排空管含氢，含氢量在5左右；

3、励侧北端氢冷器法兰漏氢；

4、从励侧起第三个航空插头底座阀兰漏氢；

用5750、5650型卤素检漏仪对发电机导电杆中心孔进行认真检查，查证导电杆中心孔处是否存在渗漏。

如果是由于密封瓦间隙漏氢所致，检查密封瓦和七瓦轴颈的磨损情况，如果轴颈未损伤或轻微划痕轴颈不需要修复，更换密封瓦即可；更换新瓦时，认真地多点、多方位检查轴颈和效验环的尺寸，保证轴瓦和轴颈地配合间隙，并检查密封瓦面和效验环的接触情况，即每平方厘米有3～4个接触点，整体有70以上的接触面。如果是由于瓦室密封垫损坏或瓦座其它紧固件漏氢所致，则在大修中应更换密封垫即可。在处理瓦室的同时要将发电机顶部管和底部管的氢阀门更换，以消除阀门内漏。对于航空插头在大修中将航空插头底座阀兰打开，更换阀兰密封垫即可。

四、漏氢的综合治理方法

（一）在备件上严把质量关

以上准电两起漏氢事例究其根本原因都出在备件质量上，一使线棒水电连接管质量存在压接问题，二是密封瓦座密封条过早老化失去弹性所致，所造成的损失是非常严重的。所以治理漏氢首先要从备件的质量上入手，多调研国内其它电厂所用备件和密封件的情况，将好的品牌备件的厂家记下来，根据自己所用备件的型号和运行工况告诉他们，使之所供备件真正做到品质优良适合本厂发电机所需的工况备件，在备件上作到“该换必换、换必换好。

（二）制定详尽的漏氢处理方案

发电机漏氢治理的质量不仅仅要求在解体后回装中把关，更主要的是从检修前的漏氢量情况分析、修前运行中漏点仔细查找、根据漏氢的情况分析漏氢部位，制订出详细的处理预案，作到“解体前有目的，回装中有重点以。上准电漏氢事例正是由于在停机前围绕漏氢情况作了大量的工作，所以在检修过程中井然有序地顺利找到漏氢根源，一次性处理好了这些漏点，真正作到检修的有的放矢，即缩短检修工期，又保证了检修质量。

（三）在检修中实现过程控制

在处理漏氢中对每个密封点实行严格控制，解体前尽量暴露本体的密封点后，排氢后对密封点用压缩空气再次打压查漏，对各密封点用卤素检漏仪和肥皂水仔细反复测量，特别是在正常运行中查不到的部位，如汽、励端瓦室中的瓦座结合缝；汽、励两侧氢侧回油管法兰；以及空侧密封瓦的回油情况等等。

五、处理效果和经济分析

2005年准电一号发电机和二号发电机经大修处理后，一号机由大修前22m3/24h左右降至（5～8）m3/24h，二号机检修前30m3/24h降至（3～6）m3/24h，效果明显。

从经济上分析：成功地检修一次发电机，综合彻底地治理好发电机漏氢，在检修周期内少发生一次发电机非停，经济效果非常可观。如果一台发电机因漏氢的一次非停（按抢修15天计算），直接由少发电量造成的损失约1600万元，起停机耗油造成的损失一次约94万元，检修的人力物力投入约15万元，成功检修减少一次非停总价值约1709万元，安全稳定地长周期运行所创造的社会效应更是无法估量的。

六、总结

总之，发电机漏氢的原因很多，发电机存在漏氢后，在停机前积累数据分析和查找漏点，选择优良的密封材料和备件，在检修中合理地配置密封条，严谨细致地刮研密封瓦，消除密封“死点”，通过四个气密性试验把关合格后，漏氢工作就顺理成章地处理好了。（作者单位：大唐辽源发电厂）

参考文献

［1］北重《330MW汽轮发电机安装使用说明书》原文发表时间：2005

［2］张莹等.工厂供配电技术.电子工业出版社　第二版，2006

［3］刘介才.供配电技术.机械工业出版社　第二版，2000

［4］刘介才.实用供配电技术手册.国水利水电出版社　第二版，2000

［5］施月华.工厂常用电气手册.中国电力出版社　第二版，2002