浅析发电机漏氢原因及处理林享郝元

浅析发电机漏氢原因及处理林享郝元

林享郝元

福建福清核电有限公司福建福清350318

摘要：福清核电发电机组采用氢气冷却，而氢冷发电机漏氢量的大小影响到发电机组的安全稳定运行，本文主要针对福清核电3台机组商运以来出现的漏氢现象的概述与事件分析处理，并根据原因和处理过程对今后的发电机检修、运行提供了相应的预防措施。

关键词：漏氢；分析；发电机；密封瓦；

发电机的正常工作离不开发电机各系统之间的平衡与协调，发电机的漏氢会直接影响电机组的经济安全运行。引起发电机漏氢产生的原因多种多样，因此如何减少发电机组漏氢现象，将漏氢量控制在规定范围，实现发电机组的安全、经济运行，是值得深入研究的问题，针对发电机的漏氢原因展开分析，从漏氢原因出发，提出相应的解决措施，并提出相应的漏氢查找方法，以实现发电机的经济安全运行，提高发电机的实际经济效益。

1福清核电3台机组发电机大修气密性试验不合格与漏氢事件过程以及检查

发电机内氢气压力不能够保持在额定值，从而影响到发电机的出力

由于发电机漏氢量过大，消耗氢气过多，从而造成制氢站不能够满足氢气需量要求，只能从外地购买氢气，耗费大量资金。现在机组运行所需要的氢气就是从外地购买的氢气。制氢站因为设备本身问题而未投入运行。一、二号机组基本上每班都要补充氢气一次。漏氢气量基本上在40多立方米/天。

由于发电机存在漏氢，而氢气又是易燃易爆气体，在和氧气混合后极易引起氢气爆炸，发电机周围着火，造成发电机损坏，酿成重大事故。所以发电机漏氢应该引起高度重视，加强巡检。

1.1福清三台机组出现的漏氢事件

1）2015年11月29日，1#机组小修后重新启动，发电机漏氢量达20m³/天；

2）2015年4月3日，2号机组启动进行发电机密封性试验失败；

3）2016年6月，3号机组启动进行发电机气密性试验失败

4）2016年12月，2号机组首次大修完毕后启动进行发电机密封性试验失败

5）2017年2月24日发电机漏氢量13.41m³/D

1.2问题检查与处理过程

1.2.1影响发电机漏氢量的因素很多，涉及到制造、安装、运行、检修等各方面

a.密封瓦油路堵塞（如滤网堵塞、差压阀故障）等使密封油压降低。

b.密封瓦与轴之间以及密封瓦与瓦座之间的间隙大

c.各法兰及发电机本体各结合面包括大端盖、人孔门等的密封橡胶或密封垫不良

d.氢气冷却器铜管是否破裂

e.所有要求关闭的阀门未关严

f.发电机本体和各管道的焊缝焊接不好

g.氢气系统内阀门内漏

2015年11月29日1号机组小修后启动漏氢量大问题运行一处专工组织各部门对现场进行一次整体查漏工作，发现了诸多漏点，并通过封堵形式进行处理

1）运行人员对每日漏氢量变化监测

2）发电机消泡箱通气接口法兰漏氢，12月12日采用胶带式密封堵漏

3）发电机底部油水报警器1GRV005SN返回发电机内螺纹接口漏氢，12月12日采用夹具堵漏

4）发电机底部汽端左侧孔洞部位氢积聚，12月12日底部堵漏完成后吹扫，14日复检无氢

5）发电机励端端盖有一处顶丝孔存在漏氢，并进行紧固

最终在2015年12月15日，发电机漏氢量下降至10m³/D以下

1.2.2关于气密性试验不合格问题主要原因在于设计选型错误、安装质量不合格、误启动GST系统以及轴端密封处泄漏。

2原因分析

a.设计选型错误：发电机氢气供应系统设备供应厂家在设备出厂前均做过气密性实验，在保证设备气密性良好的前提下，才供货出厂，因此设备在出厂时气密性是有可靠保障的，设计选型问题主要反映在乙供阀门内漏方面。

b.安装质量不合格：GRV系统管线接头泄漏：其中90%管线接头泄漏的位置都在GRV发电机氢气供应系统设备上的相关仪表与相应设备连接处，漏点十分集中。这是因为在进行发电机气密性实验之前，安装公司对该系统相关仪表进行定期校验。拆卸的仪表恢复过程中，并未保证其恢复仪表连接处的气密性。GRV系统法兰泄漏：发电机氢气供应系统是按成套设备分模块供应至福清现场，模块之间是需要安装单位进行现场安装，该系统存在法兰泄漏，主要原因在于安装单位安装精度不够造成。发电机励磁端氢气冷却器密封条存在较大漏点，分析原因为：压条未安装到位，螺栓紧固力矩不平衡，力矩不合要求。汽端氢气冷却器右侧上端面法兰、氢气冷却器下部法兰有漏点、密封油回油管道法兰（励端）泄漏、定子冷却水回水管道法兰泄漏，原因为：螺栓紧固力矩不平衡，力矩不合要求。发电机汽端左侧测温探头第一个电缆法兰处泄漏，原因为：法兰上引出线丝堵紧固力矩不足。发电机通风罩人孔漏点（2处），原因为：紧固力矩不平衡、人孔门处垫片不合格、人孔门本身平整度不合格。GRV001EL电磁阀内漏原因：由于该阀门长期未使用，内部橡胶老化造成。从以上分析可知，安装质量差直接导致多次气密性试验不合格，而且主要原因就是设备连接处紧固力矩不够，未对称紧固。在后续机组中，应在安装质量上严格考核和把关。

误启动GST系统：在实验过程中，GST发电机定子冷却水系统处于连续运行状态，不符合实验前提条件。在发电机整体气密性实验期间，不能启动对发电机内部测温测压仪表造成干扰的相关系统：GST发电机定子冷却水系统、GRH发电机氢气、励磁机空气冷却和温度测量系统。因此，实验结果不合格，需要重做。气密性试验的验收标准为24小时后压降必须低于20mbar，泄漏率计算公式如下[4]：

c.通过泄漏率计算公式分析可知：测试结束时氢气平均温度t2偏低、氢气压力P2偏高，均会使实验结果ΔP减小，使计算出的泄漏率ΔP偏小，很可能使不满足泄漏率验收标准的试验，因为人为改变t2或p2，而使实验泄漏率的计算结果合格。GST系统在运行过程中，发电机内部的气体是不会流动的，并且会对相应温度探头造成加热，使所测结束时的氢气平均温度升高，造成计算公式中ΔP减小，使实验结果合格。但是气体并未流动，该温度，不能真实表达发电机内部气体温度。因此实验结果不合格。

d.轴端密封处泄漏，密封瓦处安装精度不达标导致发电机气密性不合格的情况也时有发生。虽然在1号发电机气密性试验过程中，并没有发现轴端有泄漏，但在此处一并提出进行分析，以便后续机组采取借鉴。

发电机端盖中分面密封结构示意图5[5]，其中红色代表密封油，蓝色代表端盖中分面密封胶，绿色代表橡胶条。发电机轴端密封中，径向密封依靠有两条密封胶条、大端盖处密封胶，轴向密封依靠密封瓦室内密封油、中分面处密封油槽、密封胶。

发电机端盖中分面密封结构示意图

发电机轴端密封泄漏的原因包括：密封油压低，密封油进油堵塞；密封瓦安装不合格，瓦块刮伤、有污垢等；过渡环胶条质量不合格、安装不合格、螺栓力矩不平衡、力矩过小；密封胶粘度不够，压力不足；端盖与发电机端罩结合面平整度不合格，间隙过大；端盖、过渡环，密封瓦室中分面平整度不合格；密封胶渗入到油槽，堵塞油路，造成密封瓦室、过渡环中分面未充满油，密封不够。发电机轴端密封如果出现泄漏，则需对照上述可能原因逐个排查。

3发电机氢内漏防范措施

a.运行人员应监视发电机线棒温度，线棒出水温度，有异常时引起高度重视。发电机运行期间，运行人员定期检查漏液监测装置，并密切监视发电机的定冷水质，如异常，通知相关专业要查明原因并及时消除。

b.运行要严格控制发电机各系统运行参数，保证氢压高于内冷水压，防止由于发电机内部水系统部位损坏，出现向发电机内漏水。

c.发电机运行期间，要关注油氢压差，排烟风机管路氢气浓度，密封油压等

d.发电机大修时，将冷却器抽出进行外部检查和清理，检查密封件，重点检查内部各法兰结合面，发现密封垫有老化现象，及时更换处理。

e.机组停运期间要检查水氢压差平衡阀，就地仪表，二次阀等部件存在漏点，防止故障将氢气漏入定子水路

f.重点区域排查，经过几次氢气泄漏的处理，目前运行人员已编制氢气区域泄漏排查方案

4针对GRV氢气泄漏的技术改造

4.1改造必要性与可行性分析

发电机及其辅助系统存在漏点。若不及时发现，势必将导致常规岛厂房氢浓度上升，造成氢爆风险。经与秦山二期常规岛专家调研，秦山二期在发电机氢气分配系统相关敏感设备适合位置安装了相应的氢浓度探测仪，并且将厂房氢浓度高报警送主控DCS二层，以便操纵员及时发现处理事故。因此我们根据福清现场实际情况结合秦山二期的实践，建议在下述位置安装氢浓度探测仪，并将厂房浓度高报警送主控DCS二层。

因此具备改造的必要和可行性。

4.2所有涉及漏氢泄漏区域的选点

4.3改造效果

经过两台机组大修对GRV区域的增加的氢气浓度探测仪，效果很明显，特别是2号机组在2017年2月时，出现过浓度高报警，并且帮助运行人员迅速锁定漏点，及时联系维修处理，避免了一次事故的发生。

5结论及建议

当发电机发生漏氢故障后，检查处理的周期较长，对发电机的安全稳定运行影响比较大，建议在安装过程中应加强过程控制、严把质量关，确保发电机本体及氢气系统安装工艺，保证密封油的清洁度。在运行过程中，当发现发电机漏氢事件，应加强设备巡视，缩短检修周期，当漏氢量明显增加或遇到检修机会时应立即安排检查处理。在处理过程中，一定要严格遵守工艺纪律，提高检修技能，严格执行防范措施，这样才能从根本上解决发电机漏氢量超标的症结。

参考文献

[1]彭航宇，.《发电机漏氢原因分析及处理》[Z]，2015，9，30

PengHangyu.《Thegeneratorhydrogenleakagereasonanalysisandprocessing》，2011，11，09

[2]付蓉，.《GRV增设氢浓度探测报警装置变更》[Z]，2015，11，24

FuRong，《Addinghydrogenconcentrationchangedetectionalarmdevice》

[3]李伟清，.《汽轮发电机故障检查分析与预防》[Z]，2010

LiWeiqing，《Steamturbinegeneratorfaultinspectionanalysisandprevention》

[4]钱准，.《GRV发电机氢气供应系统手册》[Z]，2011，07，11

QianZhun，《Thegeneratorhydrogensupplysystemmanual》

作者简介

林享（1989—），男，江苏南京人，本科，助理工程师，从事核电厂运行技术工作。

郝元（1988—），男，内蒙古人，本科，助理工程师，从事核电厂运行技术工作。