300MW汽轮发电机冷氢温度高的原因及处理

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【摘要】 乌拉山发电厂4号发电机自投产以来，存在冷氢温度在夏季满负荷时接近或超过48℃的问题。主要原因是，出厂安装氢冷却器时密封胶条位置安装错误造成，通过解体检查，消除了冷氢温度高，可为解决同类机组类似问题提供参考。

【关键词】 汽轮发电机；氢气冷却器；冷氢温度高；原因；处理

【中图分类号】 TU60【文献标识码】 D 【文章编号】 1727-5123（2012）03-099-02

1前言

发电机运行时定、转子绕组、定子铁芯、机械运转所产生的损耗转换成热能，导致发电机各部分温度升高，发电机氢气冷却器作用：冷却发电机运行时定、转子绕组、定子铁芯、机械运转所产生的损耗转换成的热，防止发电机各部分温度升高，运行温度过高会加速绝缘老化和缩短绝缘寿命，为此规程规定发电机壳内的冷氢气温度不得低于20℃或高于40℃，热氢气温度不得高于75℃。乌拉山电厂三期工程2台300mw汽轮发电机组系哈尔滨电机厂生产水氢氢冷却方式的QFSN-300-2型汽轮发电机。氢冷器采用闭式循环水冷却。冷却循环水取自机力通风塔循环泵。

1.1氢气冷却器冷却水主要技术参数。

1.2发电机氢气系统的概述。发电机的转子、定子铁芯均为氢气冷却。运行经验表明，发电机通风损耗的大小取决于冷却介质的质量，质量越轻，损耗越小，氢气在气体中密度最小，有利于降低损耗；另外氢气的传热系数是空气的1.51倍，换热能力好；氢气的绝缘性能好，控制技术相对较为成熟。但是最大的缺点是一旦于空气混合后在一定比例内具有强烈的爆炸特性，所以发电机外壳都设计成防爆型，气体置换采用CO2。

1.3转子与铁芯的氢气冷却流程。转子的冷却采用气隙取气斜流式通风结构。在转子表面槽楔上开有进气口和排气口，转子绕组上也开有通风孔，组装固化后组成斜流式通风路径。气体沿转子表面通过一组斜槽吸入斜流失通道进入槽底，在槽底径向转弯，然后通过另一组斜流失通道返回气隙。详见右图和下图。它是利用布置在两端的两个风扇使氢气获取压力，随转子转动而进出冷却通道。

转子与铁芯的冷却通道为多进多出结构，采用径向和轴向气隙隔板，从而使气体分为不同的冷热区域，可以有效的遏止冷热风的混合，沿转子轴向温度分布比较均匀。整体上冷却区域可分为四块。如下图所示：

如上图所示：氢气经风扇升压后进入转子与铁芯的冷却通道，换热后进入氢气冷却器进行降温，再进入风扇，开始下一循环。

1.4氢气冷却器。本系统在发电机的四角上布置了四组冷却器，停运一组冷却器，机组最高可带80%额定负荷。冷却介质为氢冷升压泵供水，回水母管上设一调门，通过水量的调节可控制合适的冷氢气温度在40～46℃。

2故障现象及原因分析

4号发电机冷氢温度在夏季满负荷时接近或超过48℃的问题。为此进行过以下检查：

2.12011年3月，从氢冷器人孔进入发电机风道发现风区密封胶条有部分断裂，松动。更换了九个风区的全部密封胶条，效果不明显。

2.2使用超声波流量仪进行了氢冷器流量测试并与#5机进行数据对比（测试前保持两台机氢冷器进水调整门开度一样）。

试验结果：冷却水运行正常。

2.3进行氢冷器进出水温度测试，并与#5机进行数据对比（负荷均为189MW，进水调整门开度一样）。

试验表明：氢冷器冷却效果差

2.4负荷189MW，冷氢温度为41～42℃，进行四组氢冷器逐一停运试验，停运一组氢冷器，冷氢温度均在5分钟内逐步上升至47～48℃，冷氢温度超过发电机机壳内氢气技术参数，不能满足停运一组氢冷器可带80%负荷的要求。

2.5发电机机壳内氢气技术参数。

3故障原因分析

这次四号机组停机消缺，对氢冷器进行了解体检查，检查发现以下问题：

3.1氢冷器下部安有防止氢冷器漏水的接水盘，接水盘下部无密封，有10mm缝隙，热氢经此处可串入冷风区。

图一

图二

图一为接水盘，扣于图二角钢间，圈住部分的下部有10mm缝隙，漏风。

3.2氢冷器顶部及底部的中间位置均装设有防止串风的密封胶条，其中底部密封胶条与接水盘中间装设的密封面（图二所示）形成密封。但氢冷器顶部密封胶条与氢冷器外罩没有密封面，密封胶条装设此位置没有任何作用，我们认为是位置装错。而两侧却有约10mm缝隙（氢冷器芯与外罩角钢间），串风。

图三

图四

3.3关于氢冷器外罩内顶部结构的问题，如图所示：

4故障处理

针对以上发现的问题，基本得出结论：氢冷器两侧的热风区与冷风区没有很好的隔离密封，部分热风没有经过氢冷器直接串入冷风区造成冷氢温度高负荷时超标，采用以下方案进行处理：⑴对氢冷器铜管外部及换热片进行油污吹扫清理；⑵对接水盘下缝隙用丁氰胶条进行密封处理，防止热氢串入冷氢区；⑶将图四所示氢冷器顶部中间位置密封胶条移至边缘（图四箭头所示位置，外罩焊有隔板一侧）。

以上发现的问题及处理方案已传真至哈尔滨电机厂，请厂家进一步确认后再进行处理。后经哈尔滨电机厂进一步确认，按照本方案在4号发电机小修时，处理后效果良好。