GE 627MW超临界水氢氢汽轮发电机组定冷水泄露原因分析

GE 627MW超临界水氢氢汽轮发电机组定冷水泄露原因分析

赵作为

青岛华丰伟业电力科技工程有限公司  山东青岛  266100

摘要：本文针对GE水氢氢汽轮发电机组的特点，重点介绍了沙特某电厂GE 627MW超临界水氢氢汽轮发电机组定冷水泄漏原因分析及处理情况，为同机型机组该系统发生泄漏时检查分析提供了案例依据。

关键词：GE水氢氢汽轮发电机 定冷水系统 泄漏

GE 627MW supercritical hydrogen cooling turbine generator Caused analysis of stator cooling water leakage

Zhao Zuowei

Abstract: According to the characteristics of GE hydrogen cooling turbine generator, this paper focuses on the analysis and treatment of the stator cooling water leakage of GE 627MW supercritical hydrogen turbine generator in a Saudi power plant, which provides a case basis for the inspection and analysis of the leakage of this system in the same type of unit.

Key words: GE hydrogen cooling turbine generator, stator cooling water system

1 引言

沙特某电厂GE 627MW超临界水-氢-氢汽轮发电机组（发电机型号60WT23E-138），定子铁芯和转子绕组直接由氢气冷却，定子绕组通过定子绕组冷却水直接冷却。

定子冷却水系统由2x100%定子冷却水泵，3x50%冷却器两用一备，并通过过滤器2x100%进入定子绕组。温度控制阀自动控制定冷水温度恒定。定子冷却却水泵出口约2%的额定流量流经一个离子交换器，对系统中水进行持续净化。（图1）

（图1 定冷水系统图）

2 该厂定子冷却水系统运行中的监视

（1）检查定子冷却水泵轴承油杯油位正常，油质良好。

（2）就地检查定子冷却水泵出口压力正常，无波动现象。

（3）监视定冷水箱水位稳定，正常水位40%-80%。

（4）监视定冷水流量稳定，约127t/h。

（5）监视定冷水滤网没有压差高报警，高于0.8bar时报警。

（6）监视定冷水导电度小于0.4us/cm，＞8us/cm时发电机保护跳闸。

（7）定冷水箱压力＞0.6bar或＜0.3bar报警。

3 案例情况

2020年7月31日该厂#2机组#2定冷水泵运行，#1备用，4:20 运行人员发现定冷水流量大幅度波动，波动范围124m3/h - 80 m3/h（图2），4:22 定冷水流量波动至71m3/h,#1定冷水泵联锁启动，两台泵维持运行。

（图2 定冷水系统流量波动曲线）

运行人员随对定冷水系统进行了相关检查：

（1）检查定冷水箱液位正常无波动；

（2）对运行泵进行了检查无异常；

（3）停止1台泵后因流量低无法维持运行，第2台泵联锁启动；

（4）检查定冷水系统无泄露情况；

（5）9:42对过滤器进行切换检查流量波动无改善；

（6）11:06对定冷水箱上部注入了部分氮气，维持水箱上部压力0.58bar后，定冷水系统运行正常，流量稳定在125m3/h；

（7）12:55 定冷水流量又开始发生波动125m3/h - 71m3/h；

（8）15:00 维护人员分别对两台过滤器进行了清理，未发现有脏污现象。此时水箱上部压力0.6bar，电导0.17 us/cm；定冷水流量一直处于波动两台泵运行的情况下。

（9）8月1日，14:00 运行人员将发电机氢气压力由5.2bar补至额定5.5bar；

（10）8月2日，15:00，发电机氢气压力将至5.3bar，定冷水箱上部压力0.6bar，电导增至0.35us/cm。

（11）初步怀疑发电机氢气系统泄漏至定冷水系统造成定冷水流量波动，决定停机进行发电机内部检查，18:00该机组停运，开始进行发电机气体置换工作。

（12）8月3日，3:42 运行人员发现DCS发电机NDE端油水探测装置报警，打开阀门后有水流出，随即停运定冷水泵。（图3）

（图3）

（13）8月3日，15:00,发电机气体置换完毕工作，维护人员办理工作票。

（14）工作票发出后，维护人员打开发电机NDE端接线盒盖后，发现接线盒底部有微量存水，进入内部仔细后，发现一处定冷水分支歧管支架处有漏水现象。

4 案例分析

4.1系统构造

在发电机接线盒内定冷水水歧管由不锈钢管组成，弯曲形状根据接线盒的形状与支架焊接而成，共有6个不锈钢支架均匀安装在主管四周，主管也是不锈钢材质，管径约60mm，管厚4mm，，长度约8米。

4.2 初步检查

为了检查从管子的内部是否有裂纹萌生， 维护人员对歧管外表面进行了染料渗透测试 ，然后进行透气镜检查 。经检查，在2#位置发现有两条裂缝，裂缝造成氢气泄漏到定冷水系统中。

4.3裂缝产生的原因:

（1）歧管的振动灵敏度，可能存在固有频率；

（2）端子头振动；

（3）端子头振动引起的终端盒振动；

（4）终端壁和歧管之间的终端膨胀产生塑性变形；

（5）制造过程中的焊接错误。

4.4原因分析

（1）原因1:为了确定歧管是否对振动敏感，进行了碰撞测试。在歧管的径向和切线冲击，撞击点是每个扇区的中心，同样的位置用铁锤固定以激发和测量得到构件的振动，试验结果表明，试样不在“两倍线频”谐波范围内，即115至130 Hz。（图4）

（2）原因#2 & #3:低风险，因为有弹性终端头和歧管之间是聚四氟乙烯软管连接。

（3）原因4:不同的热膨胀会在裂纹区域产生塑性变形，裂纹的形状是疲劳破坏(由振动逐渐引起的破坏)的重要证据，可以得出不是由于歧管调整不当造成不同形状的裂纹和塑性变形。

（4）原因#5:进行焊接检查。焊缝形状，如图所示（图）焊缝尺寸规格为a= 3mm，但从有裂纹的样品上可以看出，起始点恰好在有焊接“点”的地方。明显小于3毫米。因此，这个焊点正在产生一个应力升高，这被认为是裂纹的起始点，所以确认是由焊接点引起的应力升高产生的裂纹。

4.5 修复

最初的修复方案是在不进入管道的情况下磨出泄漏点并重新焊接。风险在于，在已经焊接的区域进行重焊，可能会出现热影响的问题。此外，渗透焊可以被认为是对接焊，通常需要进行x射线检查(就像最初制造时一样)。

制造商提出了一个解决方案，即使用管套。可以防止焊接处的热问题，而且不需要做放射检查。切割管以去除损坏区域，在两个切割端之间焊接套管。这种类型的焊接需只要染料渗透试验，不需要射线检查。（图）

在切割和焊接过程中，管道内部会产生熔化的材料。因此，在焊接过程中，有必要打开歧管上的插头4（图），并向管道中吹入氮气以产生更高的压力，以防止管道内的异物并冷却管道。最后需要进行泄漏检测，使用He(0,5至1bar + N2至标称H2压力的110%)。（图）

经过修复，（图）定冷水系统/氢气系统正常，机组启动并网。

5结束语

本文中提到的系统故障问题属于非常规系统故障问题，故障排除方法和解决方案为同类型机组提供了相应的参考依据。

参考文献

[1] GE汽轮机说明书

[2] 沙特延布三期运行规程

作者简介：赵作为，工作单位：青岛华丰伟业电力科技工程有限公司，职务：沙特延布三期运维项目经理助理。

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