发电机内冷水氢含量控制分析

发电机内冷水氢含量控制分析

刘国强

大唐绥化热电有限公司，黑龙江省绥化市 152000

摘要:神华内蒙古准格尔发电有限责任公司3号发电机运行中发现定冷水含氢量超标，严重影响机组的安全稳定运行,对此及时采取了对定冷水箱连续充氮等措施,将定冷水含氢量控制在安全范围内。检修中通过保压查漏试验发现绝缘引水管接头处、底部排空堵头、线棒,出线罩绝缘盒等部位存在漏氢现象,对此采取了焊缝补焊,更换О型圈、更换绝缘引水管及线棒等措施,经处理后对其进行定子绕组严密性试验,漏气率为0.61% ,达到合格范围,排除了定冷水系统漏氦的故障。

关键词:发电机定冷水系统;漏氢;定子线棒;漏气率

1设备概况

神华内蒙古准格尔发电有限责任公司(以下简称国华准电)3号发电机是北京北重汽轮电机有限责任公司(以下简称北重)引进法国ALSTOM技术，由北重生产并组装的水一氢--氢冷却的有刷励磁机组,即定子绕组水内冷、转子绕组氢内冷.铁心及其他构件氢外冷。氢气由装在转子两端的旋桨式风扇强制循环,并通过设置在定子机座顶部的两组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、密封油系统组成。

为了减少定子绕组冷却水系统的漏水事故,运行中要求氢气压力大于定冷水压力,以防水漏入发电机面引发事故。由于氢气的渗透力较强,定冷水箱在王常运行时会含有微量氢气,当定冷水箱中含氢量突增或氢气绝对含量过大时,就会产生事故隐患。长期的微渗漏使定子绝缘受潮,从而导致定子绝缘击穿。

2发电机出现漏氢

国华准电3号发电机于2007-09-26投产,单机则安全稳定运行448 d,先后有过1次A修,2次C修，运行中发电机漏氢量为4~5 m2/d,在合格范围内。201!-10-12开始,漏氢量逐步上升至7~9 m/d。

经查漏发现,定冷水箱中氢的体积分数>5%，因此将定冷水箱排空门处于常开状态,但氢体积分数仍簸持在3%。18日,定冷水铜离子质量浓度增加至33.06 ug/L。

(1）运行中将发电机氢压稳定在0.272~0.3MPa,防止定冷水漏到发电机内;

(2）保持定冷水箱排空门常开,对发电机定冷水箱进行连续充氮,将铜离子质量浓度控制在≤20ugL,定冷水箱中氢的体积分数控制在≤3%;

(3）每小时检查1次3号发电机检漏仪、湿度仪,做好记录,并观察检漏仪是否有水排出;

(4）每2h检测1次发电机定冷水箱内及发电机附近氢的体积分数,记录测量结果,每周二上午测量1次定冷水铜离子质量浓度;

(5）每小时监测1次发电机线棒温度,并相应降低发电机有功、无功负荷，将温差控制在<8 ℃。若温差超过14 ℃、定子引水管出水温差达到12 ℃,或任一定子槽内层间温度超过90 ℃、出水温度超过85℃,应立即降负荷,将温度控制在允许范围内,在确认测温元件无误后,应申请停机处理;

(6)发电机周围2 m内严禁明火作业,每2h记录1次定冷水箱液位;

(7)严密监视定冷水系统12 m处进水压力,防止突变;

(8）将定冷水pH值控制在7~9,防止铜腐蚀;

(9)定冷水电加热器停运、断电。通过采取以上措施,定冷水氢体积分数降至2%以下,铜离子质量浓度由原来的33.06ug/L降至8.30 ug/L,均在合格范围内,保证了机组暂时的安全运行,但未彻底解决问题,且连续用高纯氮气对定冷水箱充氮也造成了不必要的经济浪费,需停机做进一步检修处理。

3漏氢原因分析及查漏试验

3.1漏氢部位及原因

发电机定冷水系统可能漏氢部位及漏氢原因有以下几部分。

3.1.1 定子线棒的接头封焊处

造成定子线棒接头封焊处漏氢的原因为焊接工艺不良,有虚焊和砂眼。

3.1.2定子线棒空心导线断裂处

断裂部位发生在绕组的端部和槽内直线换位处。产生原因为空心铜线材质差,绕组端部处固定不牢,运行中产生100 Hz高频振动,致使导线换位加工时产生的裂纹进一步扩大和发展,最终断裂。

3.1.3 聚四氟乙烯绝缘引水管导致聚四氟乙烯绝缘引水管漏氢的原因有:

(1）引水管材质差,有砂眼,导致绝缘引水管本身磨破漏水;

(2)绝缘引水管过长,中引水管与发电机内端盖等金属部分摩擦,导致水管磨破漏水;

(3）绝缘引水管连接管螺母松动,О型圈老化;(4）绝缘引水管金属压接接头存在制造缺陷，压接部分漏气。

3.2保压查漏试验

3.2.1 发电机解体前保压试验

2012-04-06,停机后对发电机定子绕组进行严密性试验:

(1）将定冷水排净吹干;

(2）拆除发电机定冷水进、出水管,一侧封堵，另一侧用三通连接压缩空气和数字精密压力表;

(3）先充入0.1 MPa干燥压缩空气,再充入流量为35 g/m'的氦气,然后继续充入干燥压缩空气加压至0.3 MPa,并借助阿尔卡特便携式氦气检漏仪对定冷水路各部位进行缓慢移动检漏。

4月6日20:00至4月7日16:00,检测定冷水路压力降至45 kPa,渗漏部位及漏率见表3。

通过试验结果可以看出,发电机定冷水路存在严重渗漏,但由于发电机膛内氦气体积分数较高，渗漏位置无法确定。

3.2.2发电机解体后保压试验

2012-04-16,在发电机解体后进行了定子绕组严密性试验,4月16日10:00至次日14:00,压力降至65 kPa。发现大漏1处,中漏8处,小漏12处,其中绝缘引水管接头16处,底部排空堵头1处,线棒1处,出线罩绝缘盒2处,具体部位及漏率为:

(1)励端绝缘引水管接头:2槽上层水管、3槽下层水管等共计9处;汽端绝缘引水管接头:16槽上层水管、10槽下层水管等共计3处。漏率范围(2.4~9.9)x10^-4 Pa.m³/s。

(2）励端绝缘引水管接头:13槽上层等共计4处;11槽上层定子线棒励端绝缘盒处;励端34槽上层绝缘引水管金属压接头处;V、W相中性点出线绝缘套管。漏率范围(1.0~9.9)×10^-3Pa.m³/s。

(3）U相母线底部放水堵头丝扣焊缝处有砂眼。漏率范围(1.0~9.9)x10^-2 Pa.m³/s。

4解决措施

(1）对U相母线底部放水堵头丝扣焊缝补焊。

(2）剔除绝缘引水管手包绝缘后,拆除连接螺母,发现O型圈有破损裂纹,对其进行了更换。

(3）对备用绝缘引水管进行了水压试验,更换了34槽上层绝缘引水管。

(4）剔除V、W相中性点出线绝缘套管绝缘盒后发现,接合面镀银层脱落,O型圈破损，对其连接金具进行平整镀银处理,并更换О型圈。

(5）11槽上层线棒励端剔除绝缘盒和绝缘层后,发现漏点在线棒多股空心导线层间,因无法查找具体部位和彻底处理漏点,对11槽上层线棒进行了更换。

5 处理效果

2012-04-24国华准电修后启机,发电机整体运行情况良好,发电机定冷水各项指标得到明显改善,机组漏氢现象得到了很好的控制。

6结语

从发电机定冷水系统漏氢成功治理的经过可以看出,通过运行中定冷水箱连续充氮,定冷水箱氢体积分数和定冷水铜离子质量浓度得到了有效控制;检修过程中加强了定子绕组严密性试验的平行检验,查漏工具由氦气质谱仪替换原来的肥皂水、卤素检漏仪,可快速、准确地找到定冷水系统的漏氢部位。通过相应的治理措施可消除机组的安全隐患。

参考文献:

[1]北京汽轮电机有限责任公司.T255-460型330 Mw汽轮发电机产品使用说明书(Q96SY-1)[M].北京:北京汽轮电机有限责任公司,2006:41.

[2]王进都,陈胜利,张晓波,等.国华准电1号发电机定子线棒漏氢原因分析及处理[J].内蒙古电力技术,2004,22(5):87-89.

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