发电机组冷氢温度高停机分析及处理

发电机组冷氢温度高停机分析及处理

李雪飞刘洋

（国电怀安热电有限公司河北省张家口076000）

摘要：氢气系统的是否安全稳定运行影响着发电厂的发电机安全，实时监视发电机的温度和保证发电机温度稳定运行是电厂保证安全的重要措施，本文简要介绍了氢气冷却系统的原理和在运行中遇到的问题和解决方案，提出相应的处理措施，保证机组的安全、经济、稳定运行。

关键词：发电机；氢气；氢冷器；原因分析；处理措施

发电机组作为发电厂的重要设备，运行的稳定性和可靠性直接影响到机组的正常启停和带负荷运行。在我国300MW机组中，一般采用氢气冷却的发电机，定子绕组为水内冷，转子绕组和定子铁心为氢气冷却(水氢氢)。发电机在运行中绕组和铁芯要发热，为了避免温度过高而发生烧损，因此需要进行冷却，冷却剂有空气、水、氢气、油、氟里昂等，其中氢气应用最广，是因为氢气具有导热性好（导热系数是空气的8.4倍），比重小，扩散快等优点，用氢气冷却的效果好，容易输送并可循环使用。优点：（1）氢气密度小，大大降低了发电机风扇和通风系统等的摩擦损耗，提高了发电机的效率；（2）氢气传热系数大，导热能力强，可提高发电机的单机容量和缩小发电机的体积；（3）氢气的绝缘性能好，电离现象微弱，可以延长线圈的使用寿命；（4）由于氢气密度小，且采用密闭循环系统后，可使机组噪音大大减小。缺点：（1）氢气是一种易燃易爆的气体，只要空气中含氢气5一76％（体积比），遇火就会发生爆炸；（2）氢气是一种比空气轻且渗透性很强的气体，所以对发电机的严密性要求很高，以防氢气向外泄漏；（3）必须有一套制氢装置，以满足不断补氢的需要；（4）发电机充氢、排氢时，很烦琐，过程也很缓慢，技术要求很严格。发电机内的氢气在发电机的两端风扇的驱动下，以闭式循环方式在发电机内部作强制循环流动，使发电机的铁芯和转子绕组得到冷却。发电机运行时定子转子线圈会发热，这些热量由发电机内部的氢气吸收，热氢在氢气冷却器的管道中与水管内的冷水热交换，释放热量变成冷氢，再被压到发电机内部再进行这个循环。氢气冷却器就是他们热交换的地点，氢气流经位于发电机四角处的四个氢气冷却器，氢气冷却器的冷却水来自开式循环冷却水系统。

某公司2×330MW机组发电机采用上海汽轮发电机有限公司制造的卧式水氢氢冷却、隐极、全静态可控硅自并励励磁发电机。发电机主要由定子、转子、端盖及轴承、氢气冷却器、冷却器罩、出线盒油密封装置、座板、刷架、隔音罩等部件组成。发电机与主变压器之间采用带有微正压装置的离相封闭母线，发电机中性点经干式单相变压器接地。发电机采用水氢氢冷却方式，即定子绕组为水内冷，转子绕组为氢气内部冷却，铁芯为氢气冷却，发电机整体为全封闭气密结构。

一、事件经过及处理措施及结果

该厂在运行中发现#2机组冷氢温度高，经多次调整开式水压力，开式水温度后观察冷氢温度变化，经分析后确定氢冷器冷却效果变差，环境温度高时，#2机组负荷已不能带满负荷运行，冷氢温度已经超过厂家规定值，影响了机组的安全运行。因此与电网调度申请#2机组停机，#2机组停机准备对发电机氢冷器进行冲洗，我厂氢冷器布置在发电机四角，汽端、励端共有8组，使用开式循环水作为冷却水。

5月3日15：48氢气置换结束后，拆卸清理氢冷器，对氢冷器进行高压水冲洗。5月13日#2机停机氢冷器冲洗工作结束，23:11#2炉点火，5月14日05:13汽轮机冲车，06：03定速，07:02#2发电机并网，09:05机组负荷升至56MW,此时发电机汽端靠东北角氢冷器（4个角中一个角）冷氢温度升至47.4℃，超过发电机厂说明书规定数值，13：08调整冷却水，汽端东北角氢冷器冷却温度无变化，#2机被迫打闸停机。

处理经过：停机后对超温的汽端冷却器冷却水门检查发现，冷却水出口门阀芯脱落（此批阀门在2015年机组A级检修时更换），随后带水对汽端氢冷器出口门进行更换（DN80法兰门），为防止其它各冷却水阀门出现类似故障，对其它各角氢冷器冷却水阀门也进行了更换。5月14日20:13#2机重新点火启动，22:09#2机定速，22:49#2发电机并网带初负荷，发电机汽端、励端氢气冷却器冷氢温度正常，全部在发电机说明书所要求范围内。

二、原因分析

1.#2机组各氢冷器冷却水进出口阀门存在质量问题。解体后发现各阀门阀杆与阀芯连接结构强度低，并且开式冷却水对金属存在一定的腐蚀作用，阀门在开关操作时，阀芯组件出现了卡涩和脱落，阻断了冷却水的通流，是造成发电机#1氢冷器（发电机东北角）冷氢温度高的直接原因。2.设备管理人员对阀门质量问题估计不足，是造成本次氢冷器冷氢温度高引起停机事件的另一直接原因。3．开式水水质长期不合格使开式水管道内结垢，是引起氢冷器冷却效果不好的直接原因。

三、结论与建议

1、检修人员判断问题不全面，未考虑到阀门质量差、开式循环水水质差，会造成阀杆与阀芯连接处腐蚀、脱落。2、加强新到阀门的验收工作，杜绝不合格阀门使用到开式循环水等重要系统。3、使用不锈钢阀门，防止因为阀杆、阀芯腐蚀造成卡涩脱落。4、每次检修后及时投入氢冷器冷却水，冷却水投入后，使用便携式超声波流量计对氢冷器进、出水管道进行流量测量。5、加强对开式水水质的监测，及时投入加药系统，保证水质合格，防止开式水结垢影响冷却效果。6、制定检修计划，定期利用检修机会对所有冷却水阀门进行解体检查，特别是长期不动阀门的检查。

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