氢冷发电机漏氢及其预防措施

氢冷发电机漏氢及其预防措施

王嘉,柴海瑞

中国能源建设集团天津电力建设有限公司 300180

摘  要：发电机漏氢量是汽轮发电机正常运行的重要指标之一，影响发电机漏氢的因素很多，本文通过对发电机漏氢原因进分析，主要就安装及调试阶段在控制发电机漏氢量方面采取的措施进行了简述。

关键词：发电机；漏氢量；预防措施

1. 前言

哈尔滨电机厂有限责任公司生产660MW发电机采用全封闭结构，运行时采用氢气作为冷却介质。通风系统包括风扇和氢气冷却器，通风系统是独立的全封闭结构，以防止污物和潮湿空气进入。定子绕组水内冷，转子绕组氢内冷，定子铁心和端部结构件氢气表面冷却，发电机采用密闭循环通风冷却，机座内部的氢气由装于转子两端的浆式风扇驱动。发电机漏氢主要分为外漏及内漏，外漏主要为氢气自发电机本体、氢气系统各设备及管道处泄露，内漏主要为氢气泄露至密封油、定冷水及闭式水系统内部，由于氢气本身具有易燃易爆的特点，危险性比较高，当氢气出现泄漏并没有及时排放时就会发生氢爆，当氢气泄漏到发电机油水系统时，会导致绝缘降低故障，当泄漏到密封油系统内部时，由于漏点位置不容易查找，检查维修难度大大增加，发电机漏氢的危害性非常大，需要受到重视。

2. 氢气外漏

2.1发电机本体漏氢

发电机本体漏氢主要是从发电机端盖、手孔、出线罩等结合面处泄露，有发电机气端本题温度表处漏氢、发电机来氢母管截止门杆法兰处漏氢以及各管路法兰阀门处漏氢等，主要是因为法兰或者是端盖紧固螺栓出现松动、丝扣出现松脱以及法兰长时间使用没有及时进行维修更换出现老化现象，这些都是导致发电机漏氢的原因，上述漏氢都可以通过测氢仪或者是肥皂水等仪器检测发现。因此在安装阶段就应该进行控制。一方面，在安装前要对各密封面进行检查，确保各结合面无裂纹、毛刺等缺陷，且接触面平直度符合规范要求，必要时可以采用涂抹红丹粉方法进行检查，在发现有问题时及时进行研磨处理；另一方面，对于需要加装的垫片，在使用前对垫片有无折叠、破损、老化等现象进行检查，在安装过程中将保证垫片无偏斜，必要的部位应该涂抹密封胶以保证严密，同时在螺栓紧固时采用对角紧固的方式，确保各螺栓紧力均匀。

2.2发电机氢气系统漏氢

（1）氢气密度小、渗透性强，在氢气系统设备及管道安装焊接时，如果焊缝存在沙眼、裂纹等缺陷时，就会造成系统内部氢气的泄露，所以在焊接过程中要确保焊接质量，一般均采用全氩焊接，并在焊接完成后对焊缝进行100%无损探伤，若发现不合格焊口全部切除重新焊接。若具备条件，应将整个系统先进行打压，打压完成后再与设备进行连接，因为在后期进行发电机风压试验时，如果管道及焊缝发生泄露，在查漏时是比较难发现的，会造成时间上的浪费。

（2）氢气系统阀门密封面一般均设计为聚四氟乙烯垫片进行密封，若密封面被破坏，会造成氢气的泄露。为避免密封面被破坏，一方面，在氢气系统管道安装过程中，要对系统管道的内洁进行控制，在管道安装完成后对管道自上而下进行吹扫，确保系统内部清洁、无杂物，避免有焊渣等杂物落入阀门内部，在阀门开关过程中破坏聚四氟乙烯密封垫，造成氢气泄露；另一方面，在阀门焊接时，将阀芯部分取出，既是对密封垫进行检查，也是避免在焊接过程中由于高温烫坏密封垫，在阀门焊接完成并冷却后再进行回装。对于氢气系统排空及排污阀，最好要设计二次门，进一步防止氢气的泄露。

（3）氢气干燥器、纯度仪、汇流排等厂家设备的泄露。对于厂家设备各接口，在安装后要逐个进行检查并紧固，并在后期进行发电机风压试验时重点进行检查，保证各接口的严密性。

3. 氢气内漏

3.1发电机氢气泄露至密封油系统

发电机密封油系统的主要作用是向发电机密封瓦提供压力略高于氢压的密封油，以防止发电机内部的氢气通过密封瓦从发电机轴伸出处向外泄露，本机组配套为双流环式密封油系统。在正常运行时，如果密封瓦间隙变化或者平衡阀、差压阀调节性能出现问题，造成空、氢侧密封油压不平衡或者油氢压差过小，就会影响整个系统的密封性，从而造成密封瓦漏氢并随空侧密封油回油至空侧回油箱，随排烟风机排室外。

为避免安装阶段对密封油系统稳定性造成影响，首先，密封瓦在安装前要使用千分尺测量密封环的厚度、孔径、密封槽宽度及密封环相对应处的大轴直径，各部配合间隙应符合厂家图纸要求；其次，密封瓦水平结合面要接触良好，垂直面不平行度应满足厂家要求，密封瓦和密封瓦座组装完成后，密封瓦间无错口，密封瓦在密封瓦座内沿径向方向活动自如、无卡涩；同时，密封瓦座内油密封装置的油腔必须彻底清理,各油压取样管接头在紧固后均不能堵塞和渗漏，否则会因为油压测量不准而影响密封油的跟踪调节。

在正常运行期间，运行人员要对密封油空氢侧压差及油氢压差进行关注，当压差波动较大时，要及时进行原因查找并进行调整，确保整个系统的稳定性。

3.2发电机氢气泄露至定子冷却水系统

发电机定子冷却水系统的主要作用采用冷却水通过定子绕组空心导管，加工定子绕组产生的热量带出发电机，降低定子绕组的温度，并可降低可能产生导致热膨胀的相邻部件之间的温差，从而减少各部件所收到的机械应力。

在正常运行期间，定子冷却水系统压力一般低于发电机内部氢压，防止发电机定子线棒或引出管等发生泄漏时，定子冷却水会进入发电机，破坏发电机绝缘，引发发电机定子接地及发电机进水事故，但若真发生这种情况，就会造成氢气进入定子冷却水系统内部。为避免这种情况的发生，在发电机安装过程中一定要注意发电机内部的成品保护，且在电气主引线及柔性连接线安装后要进行发电机定子绕组水路水压试验，保证整体系统的严密性满足要求。定子冷却水箱设计有一路管道接至漏氢检测装置，若发生漏氢现象，在浓度达到一定范围后，漏氢检查装置会进行报警，此时要及时对系统进行检查，排除隐患；同时，本系统在定子冷却水箱排空管道上设计了一个气表，在日常运行过中要进行观察，通过对气表读数的变化，从而对发电机氢气泄露的情况进行一定程度上的判定。

3.3发电机氢气泄露至闭式水系统

发电机定子绕组、转子绕组及铁芯均采用氢气冷却，氢气由安装在发电机转子两端的风扇驱动，通过风扇驱动经过发电机内部两侧的氢气冷却器，从而实现热量从发电机内部各部件到氢气再到氢气冷却器内部闭式水的传递，降低发电机内部温度。若出现氢气冷却器冷水水管破损、密封面不严等情况，发电机内部氢气就会随之泄露至闭式水系统内部。

发电机氢气冷却器在安装前，要单独进行水压试验，水压合格后方可吊入发电机内部进行正式安装工作。同时，在安装过程中，检查密封面平直度符合规范要求，法兰螺栓均匀紧固，压条应对号入座，密封框、压条、密封垫条之间装配时应涂抹密封胶，减少在后期运行过程中氢气泄露的可能性。

4. 总结

发电机漏氢会造成无法保证发电机氢压，导致发电机出力受到影响，在严重时还会引发相间或者是对地短路事故，在运行过程中会耗氢量会增加，需要重复补氢，导致发电机的运行成本显著提高，经济效益降低，并且可能会导致发电机设备受到损坏。控制和减少发电机的漏氢量，既是对发电机安全稳定运行的一种保证，同时又减少了每天的补氢量，降低了制氢成本，对电厂的可靠性运行有着积极的作用。本文将安装及调试过程中对漏氢量的一些控制措施进行了讲述，希望对今后其他的项目安装起到一定的借鉴作用，尽可能发电机氢气的泄露。

参考文献：

[1] 薛跃帮. 600MW发电机漏氢的原因和解决方案[J]. 科技视界. 2015(23）.

[2] 刘兴华. 发电机漏氢分析与处理[J]. 宁夏电力. 2011（03）.

作者简介：第一作者 王嘉 1984.03.01 男 河南省南阳市 汉 大学本科 工程师 中国能源建设集团天津电力建设有限公司 研究方向:能源动力

第二作者 柴海瑞 1992.06.24 男 甘肃民勤 汉 大学本科 工程师 中国能源建设集团天津电力建设有限公司 研究方向:能源动力