发电机氢系统典型缺陷分析及处理

发电机氢系统典型缺陷分析及处理

李威威

(国电龙华电力有限公司吉林热电厂,吉林,吉林,132021)

摘要:针对氢冷发电机的氢气冷却系统日常缺陷,对氢冷却系统、密封油系统、内冷水系统进行了全面检查、分析，将常见氢气冷却系统典型缺陷举例说明，通过分析制定相关措施，避免类似情况发生。

关键词发电机氢冷系统原因处理

1前言

氢气作为发电机的冷却介质优点是通风损耗小，流动性强，可使效率比空气提高0.7%-1%，大大提高传热和散热能力。与空气相比，氢冷可提高出力20%-25%。可是氢冷系统缺点也很明显就是需要一套密封油系统，增加了运行操作和维护的工作量；氢气是可燃物，当氢气与空气混合到一定比例时，遇到电弧或明火可能着火、爆炸，威胁发电机的安全运行。所以通过分析一些氢冷系统典型缺陷，可以总结出对氢冷系统异常的正确处理办法，提高运行人员处理突发事件的能力。

2氢冷系统介绍

国电吉林热电厂10号发电机冷却方式为水氢氢冷却，即定子绕组采用水内冷，定子铁芯采用氢气表面冷却，转子绕组采用氢内冷，冷却气体采用密闭循环系统，四进五出径向多流通风结构，双流环式油密封，机座装有四台立式冷却器。发电机氢冷系统一般常见的异常问题有发电机氢露点温度异常变化、发电机漏氢、氢气温度异常等。

3氢系统缺陷原因及处理

3.1发电机氢露点温度异常变化

事件经过

2013年1月29日2时03分10号机密封油箱油位+75mm来“密封油位高”信号，排油电磁阀开启正常排油，密封油箱油位降至0mm时排油电磁阀关闭，但密封油箱油位继续下降至-75mm，补油电磁阀自动开启,密封油母管压力下降,空侧直流密封油泵联动,手动停止空侧直流密封油泵。2时10分到4时00分10号发电机氢露点温度由-10℃上涨至-4.4℃，上午9时汽机、热工、发电分场进行分析处理。经试验并调阅曲线分析后初步判断是排油电磁阀有卡涩，经开关试验电磁阀卡涩排除。

原因分析：

(1)密封油箱油位异常变化，当班运行人员没有认真分析查找原因，也没有意识到对发电机氢露点温度的影响。2时03分发生的异常现象，直到4时电气补氢后才发现氢露点温度上涨的问题，反映出监盘不认真，工作责任心不够。

(2)发现氢露点温度异常后，各级人员都没能引起重视，汇报、联系、分析、处理不及时。

针对性处理：

(1)发现设备及参数异常要及时分析查找原因，并逐级汇报。

(2)运行系统要加强监盘、巡视检查管理，提高各级人员责任心。

(3)加大运行人员培训力度，提高异常事件分析处理能力。

3.2发电机漏氢

氢冷发电机的漏氢部位归纳起来讲总归有两部分；一是发电机外部附属系统的漏氢，二是氢冷发电机内部本体结构部件的漏氢。

3.2.1外漏氢就是氢气泄露到发电机外部的空气中。

发电机外部附属系统的漏氢包括氢管路阀门及表计、氢油差压调节系统、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。

事故经过

2003年9月16日13时0分，运行中的3号发电机氢气纯度为93.6%，低于标准（94%）。电气运行班长通知汽机运行班长：3号发电机氢系统需进行排污，要求其监视发电机氢压、密封油压。随后令电气副班长张某等2人进行3号发电机氢系统排污工作。当时，3号机现场无检修作业，只有3名汽机运行人员做清扫凝汽器的准备工作。13时16分，电气张、李二人开启氢系统29号门（发电机氢系统排污门），开始氢系统排污工作。13时23分，做清扫凝汽器准备工作的汽机运行流动司机滕某，将一铁质专用扳手（长800毫米、重5千克）放在循环水管沟盖板上，随机产生一声巨响，3号发电机零米地沟内发生爆炸，循环水管沟铁质盖板被爆炸气浪掀起，将在场的汽机运行流动司机徐某、滕某等三人击伤。

原因分析

(1)现场检查发现3号发电机氢系统排污管在地沟内部分已经严重腐蚀。氢系统排污过程中，由于排污管漏泄导致地沟内氢气积聚。滕某将铁质扳手放在循环水管沟盖板上时，铁质扳手与循环水管沟盖板碰撞产生火花，引起管沟内氢气爆炸。

(2)暴露出管理人员及技术人员在设备及系统管理上存在死角，忽视了对辅助设备及低压系统的安全检查和管理，造成部分设备没有达到受控状态，为事故发生留下来隐患。

针对性处理：

(1)将排污时间由白班改为前夜班，电气运行排污时，汽机专业停止相关操作，并且无明火作业；

(2)将1-7号发电机所有排污管路更换成白钢无缝管；

(3)将1-7号机0米盖板改为网状透气板；

(4)每季度首月10日白班化学对1-7号机排污管路进行漏氢检查；

(5)电气运行进行氢排污需要值长协调下令后方可进行；

(6)电气运行人员使用纯铜质扳手进行氢系统操作。

3.2.2氢冷发电机本体结构部件的漏氢

本体内部漏氢涉及四个系统，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。内漏氢就是氢气从定子套管法兰结合面处漏泄到发电机封闭母线中，或从密封瓦隙缝进入密封油系统中，或经过定子绕组空芯导线引入管和水电接头处进入定子冷却水中，或通过氢气冷却器铜管进入循环冷却水中等。由于这种漏氢形式会造成氢气和空气在密封容器内混合,若氢含量在4%～76%时,遇火或温度达700℃左右时即发生氢爆,所以它的危险非常大,必须采取措施杜绝。

事件经过

2011年7月29日7时56分某厂二号机组并网投入运行，29日、30日运行状况正常。自7月31日定子冷却水电导率突然升高至5μs/cm，PH值5.6，同时补氢量逐步上升，7月31日40m3/d，8月1日60m3/d，8月2日90m3/d。7月31日至8月3日平均漏氢量23.86m3/d。有关人员判定2号发电机存在内漏，立即停机处理。8月8日7时50分二号机组并网。

原因分析

(1)发电机定子冷却水漏氢主要原因是波纹补偿器法兰盘与波纹管连接处焊接质量不良，补偿器随温度变化处于伸、缩状态，热胀冷缩较频繁，造成焊接部位开裂、渗漏。运行中氢压大于水压，氢气通过裂纹进入定子冷却水系统，造成定冷水系统含氢量升高，机组漏氢量增大。

(2)内冷水电导率、PH值下降分析原因为：氢系统中含有微量二氧化碳（气体置换时残留），二氧化碳从漏点处融入内冷水中形成碳酸，造成PH值下降，电导率升高。

针对性处理

(1)发电机检修时，对发电机内部的内冷水管路、法兰、波纹补偿器、汇水环等部件进行专项重点检查，并做好记录。

(2)发电机检修后内冷水系统水压与气密试验分别进行，并确保试验合格，由专人负责监督验收。

(3)每天对定子冷却水箱含氢进行监测工作，发现含氢时及时汇报，进行原因分析查找。

(4)严格执行发电机气密试验制度，如气密试验不合格，应立即汇报，查找原因。

(5)对内冷水电导率、氢压、内冷水压等参数加强监视，发现异常及时分析查找原因。

(6)在机组运行期间必须保证氢压大于水压，防止水漏入发电机内。

4结束语

对于采用水-氢-氢冷却系统的发电机组，氢气系统的安全运行对机组的安全、可靠、稳定运行非常重要，任何一点的泄漏、结露、温度过高、压力过高或其他故障将可能造成不堪设想的后果。因此，无论是在运行维护或是检修工作中，每一道工序都必须按照相关标准对设备进行认真检查和质量验收。每一个工作人员都必须加强工作责任心，认真细致，避免因一个小的疏忽，给设备埋下安全隐患，导致十分严重的后果。

[参考文献]

[1]国电吉林热电厂企业标准Q/JRD-1.13.01-2014．220MW机组电气运行规程，2013-12-01发布．

[2]耿旭明，赵泽民．电气运行与检修1000问．北京：中国电力出版社，2004．

[3]《电力工人技术培训与考工试题》丛书编委会编．火力发电厂电气运行技术培训与考工试题．山东：青岛出版社，1996．