浅析氢冷汽轮发电机氢气系统运行 (漏氢)

浅谈1000MW氢冷汽轮发电机氢气系统运行(漏氢)

发电部许震

（国电谏壁发电厂，江苏镇江，212006 ）

摘要：采用氢气冷却的汽轮发电机组漏氢率的大小直接影响机组的安全经济运行，而且由于氢气是易燃易爆气体，漏氢给安全生产带来极大的安全隐患，因此，必须足够重视机组漏氢，并采取可靠措施降低漏氢量，确保机组安全经济运行。

关键词：氢冷机组, 漏氢原因, 预防措施

国电谏壁发电厂1000MW机组为水-氢-氢冷却系统的发电机组，发电机规格型号及主要参数如下：#13发电机为上海汽轮发电机股份有限责任公司引进日本西门子公司技术，并合作生产的THDF125-67三相同步汽轮发电机（其中：T：三相同步汽轮发电机、H：氢泠、D：转子绕组直接轴向气体冷却、F：定子绕组直接水冷、125：转子本体的直经为1250mm、67：定子铁芯的长度为6700mm）。发电机冷却方式为水－氢－氢，

目前#13发电机组在168运行期间,检查发现发电机氢压每天下降较多,为了找出漏氢原因，运行、检修、点检人员一起用漏氢检测仪和肥皂水对补氢站、氢气干燥器、密封油箱、发电机底部、发电机端盖、密封油站等整个氢气系统和密封油系统可能出现的漏点，进行了多次的测量和检查，包括：氢气干燥器、氢气干燥器进出口法兰、补氢阀法兰、排氢阀法兰、排大气阀法兰、取样门、密封油箱回油管接口阀法兰、密封油箱排气阀、发电机大端盖中分面、发电机大端盖外圆、密封瓦间隙、密封瓦座胶垫、密封瓦座、发电机冷却器、差压阀、平衡阀、差压阀调整跟踪等。经检查发现氢气外漏情况如下:

#13发电机漏氢情况：2011年5月13日00：01分时发电机有功负荷为942.8MW，氢压为0.4956Mpa，至10：19分时有功负荷上升至1001.5MW，氢压为0.4853 Mpa，此时开始补氢至0.5033 Mpa，而到16：55分时，氢压下降至0.49952 Mpa。与化学人员配合查漏，检查发现：1、发电机0M进氢母管过滤器排污口漏氢：2、发电机密封油排烟机处测氢数值大(正常现象)；3、主机排烟风机处测氢为200单位：4、发电机绝缘过热装置出口门后接头测氢为550单位；5、发电机励侧、汽侧端盖哈夫面（渗胶处）漏氢（西侧大，东侧小）：6、发电机底部漏液检测装置处多处漏氢严重，具体为各检漏仪出口排放处漏氢，经金属试验查明，排放口大小头处存在多处金属沙眼。例：检漏计1出口排放门处2个，检漏计2出口排放门处3个，检漏计3出口排放门处3个，检漏计4出口排放门处2个，检漏计5出口排放门处2个，检漏计6出口排放门处1个（较大），详见照片（红色圈处）。

2011年5月13日20：0 0氢压为0.4952Mpa，关闭所有漏液检测仪进口门（停用漏液检测仪），视氢压下降情况，至21：00氢压为0.494 Mpa，至22：20氢压为0.493Mpa。

2011年5月15日10：00至2011年5月16日10：00期间停用：1、发电机氢气纯度仪：2、

发电机绝缘过热仪：3、底部漏液检漏仪来进行查漏试验。停用前将发电机氢压充至0.5025Mpa，至5月16日10:00查氢压为0.4931Mpa（此时大气压为1011.85kpa），氢气漏量为9.722Nm3/d，漏率为1.78%/d，小于发电机厂家要求的漏氢量，认为合格,后恢复氢气纯度仪和过热仪。

充氢前发电机冷氢温度为37.2℃/37℃/38℃/38.2℃;热氢温度为60.4℃/60.4℃

充氢后发电机冷氢温度为37.2℃/37℃/38℃/38.3℃;热氢温度为62.1℃/62.1℃

附:漏氢量标准:≤18Nm3/d为合格; ≤10Nm3/d为优良. 漏氢率≤5%/d为合格.

#13机组168运行结束后，检修人员（1）将发电机底部各检漏仪出口排放处大小头进行了更换；(2)将发电机大端盖中分面、发电机大端盖外圆处进行了涂胶封堵处理；（3）对发电机励侧、汽侧端盖哈夫面（渗胶处）进行了相关处理。在以后机组运行过程中，要密切注意以上部位的漏氢情况。

氢气由装在转子两端的风扇强制循环，并通过设置在定子机座上部的氢气冷却器进行冷却。氢气系统由发电机定子外壳、端盖、氢气冷却器、密封瓦以及氢气管路构成全封闭气密结构。发电机漏氢的途径，归纳起来有2种：一是漏到大气中，二是漏到发电机油水系统中。前者可以通过各种检漏方法找到漏点加以消除，如发电机端盖、出线罩、发电机机座、氢气管路系统、测温元件接线柱板等处的漏氢；后者如氢气通过密封瓦漏入密封油系统等，基本属于“暗漏”，漏点位置不明，检查处理较为复杂，且处理时间较长。下面结合发电机氢气系统的结构，对影响到漏氢的关键部位进行分析说明：

1、机壳结合面:机壳结合面主要包括：端盖与机座的结合面、上下端盖的结合面、固定端盖的螺孔、出线套管法兰与套管台板的结合面。(1) 端盖与机座的结合面及上下端盖的结合面结合面积大，密封难度大，是防漏的薄弱环节。在检修回装时，应对结合面进行详细检查清擦，对不平的部位涂密封胶校平(2) 固定端盖的螺孔，有的可能在制造加工过程中穿透，而后经过补焊处理。这些补焊的金属有可能在运行中受振脱开，成为漏氢点。(3) 出线套管法兰与套管台板的结合面是防止漏氢的关键部位。由于该处受定子端部漏磁影响，温度较高，加上机内进油的腐蚀，因此，该处需用耐油橡胶圈和橡胶垫加以双重密封。由于漏入机内的密封油多积存于此，因而该处的密封材料易老化变质失效，每次大修时必须进行检查。另外，在拆装引线的过程中，应避免套管导体受侧力过大，引起密封垫位置的变化而造成漏氢。

2、密封油系统(1) 密封瓦座与端盖的垂直结合面是较易漏氢的部位之一， (2) 密封瓦与轴和瓦座的间隙必须调整合格，(3) 防止密封油进入机内，应控制好内油档及密封油挡板的径向间隙； (4) 严格执行压差阀及平衡阀的运行规定，(5) 严格监视密封油箱的油位，防止油满罐时进入机内或空罐时向外跑氢。正常运行时应保持较低位置。

3、转子部分(1) 氢气由转子外漏是经护环处的导电螺钉进入转子中心孔，再从滑环处的导电螺钉或中心孔两侧堵板处漏出。因这种漏氢在运行中无法处理，因此每次大修都必须对转子进行风压查漏试验。(2) 转子漏氢是动态的，也就是说，可能在大修试验时不漏，但由于导电螺钉的胶层受热变形或密封垫受热老化，弹性不足，在高速转动的运行中发生泄漏。

4、氢气冷却器(1) 氢气冷却器是氢气可漏点最多的设备，结合面的每一条螺丝及每根铜管都有漏氢的可能，因此应重点检查，并单独进行水压试验。

5、氢气管道及阀门(1) 大修前应做好制氢站和氢气置换站管道的隔离措施，在远端的法兰部位加装堵板进行隔离。(2) 重点检查发电机底部的氢管道法兰，法兰密封垫应使用耐油橡胶。 (2) 氢管道集中的部位，应有防震和防磨擦措施，并加强对管道的检查，防止因管道之间相互磨擦，造成管壁局部变薄而泄漏。(4) 氢气置换站管路改进时，应用无缝钢管，严禁使用铸铁管件，并且管路连接尽量使用焊接方式。更换的管道较长时，在投入