国产300MW氢冷发电机组漏氢原因浅析及控制

高佃飞

（大唐国际张家口发电厂，河北 张家口 075133）

1 概述

1.1 简介

大唐国际张家口发电厂（以下简称“张电”）现有装机容量8×300MW机组，发电机是东方电机厂制造，#1、#2发电机型号：QFSN-300-2，#3、#4 发电机型号：QFSN-300-2-20，#5～#8 发电机型号：QFSN-300-2，8台发电机都是水氢氢冷却方式。发电机采用定、转子相匹配的“四进五出”多流式通风系统。转子本体部分绕组采用气隙取气铣孔斜流式内冷，转子端部绕组采用了纵横两路氢内冷，转载本体沿轴向分为四个进风区和五个出风区。氢气由安装在大轴上的汽端和励端轴向风扇驱动，在发电机座内作闭式循环，#1、#2氢冷器竖立在汽、励端部左右位置，#3-#8在汽、励端顶部安装，经处理用来冷却静子绕组的水由水泵驱动，在密闭的环路中循环。发电机的出线端部用密封胶棒及密封胶用螺栓紧固密封，再用焊接密封。轴封及密封瓦安装在轴承区内，以防氢气泄漏，密封瓦为压力油在轴半径方向形成一密封面，转子由两个强迫润滑的轴承支撑，轴承壳的支撑固定在端部轴承室的绝缘基础上，以防止轴电流。氢气系统由发电机定子外壳端盖、冷却器、密封瓦以及氢气管道构成全封闭气密结构。

1.2 发电机漏氢方式

发电机漏氢的途径很多，归纳起来有两种：一是漏到大气中，二是漏到发电机油水系统中。漏到大气中也就是常说的“漏氢”，可以通过肥皂液、卤素检漏仪等多种检漏设备找到漏点加以消除。如发电机端盖、出线罩、发电机机座、氢气管路系统、测温元件、接线柱板等处的漏氢。漏到发电机油水系统中，比如氢气通过密封瓦漏入密封油系统，通过定子线圈漏入内冷水系统中等等。由于漏点具体位置不明，检查处理较为复杂，且处理时间较长，目前也没有很好的办法去解决，因此只能在大小修中认真检查所有能漏氢的部位，做到每干一项活都要干好，尽量避免漏氢。

2 影响发电机漏氢的主要因素及处理措施

发电机漏氢的因素有很多，归纳起来大致包括：发电机外端盖安装、冷却母管的安装、氢气冷却器安装、发电出线罩安装、发电机轴密封装配、发电机气体管道安装、密封油系统安装、发电机整套风压试验等。现分别针对影响发电机漏氢的几大因素做讨论，发电机漏氢部位大致有：端盖、人孔门、发电机出线套筒、发电机测温元件、转子导电杆等。

2.1 发电机外端盖的安装

2.1.1 发电机端罩与大盖的密封。发电机端罩与大盖接触面必须清理干净，用Ф16密封胶棒填入汽励端罩大盖接触面的环形密封槽内，注意在密封胶棒的头尾部的对接处切成35°-40°左右斜角，两头尾的接触面要接触好。当尾部与头部接触面相接时，尾部的密封胶棒要长出100mm,再与头部相接，把长出100mm的胶棒顺着槽放平，原因是当按实际尺寸切断，头与尾就可能因胶棒的收缩产生缝隙而导致漏氢，所以长出100mm时，大盖紧固时头与尾就会紧紧连在一起，不会产生漏氢，密封胶棒上再刷上一层密封胶。

2.1.2 上、下端盖与密封瓦的密封。检查上下端盖是否平整干净，用Ф16密封胶棒装入下端盖的密封槽，当密封胶棒与密封瓦的胶垫接触时要长出2-3mm，原因是当密封瓦紧固时多出的密封胶棒就会紧紧地与密封胶垫连在一起，不会漏氢。在大盖弯曲槽内密封胶棒不能填满槽内，用2+2密封胶把弯曲部位填入密封胶，上下端盖连接时就不会漏氢。

2.1.3 新型密封胶的使用。随着新技术的发展，张电目前开始使用新的密封胶，可赛新1587硅橡胶密封胶和可赛新1515厌氧型密封胶内外使用代替以往的930密封胶，可以改善发电机端盖密封效果，经过使用效果良好。

可赛新1587硅橡胶和可赛新1515厌氧型密封胶的优点：（1）100%填满平面间隙；（2）适合较大间隙（最佳间隙小于2.5MM）平面密封，适合端盖结合面密封；（3）中性，不腐蚀机件；（4）含硅橡胶耐油性能优异；（5）耐冲击、耐介质、耐高温。

使用方法及技巧：在机组检修时,将端盖密封面和发电机端盖密封面清理干净，特别注意密封槽的清理，并检查接合面有无产生的凸起和毛刺。用丙酮将油污清理干净,在发电机端盖耐油胶棍两侧槽内均匀涂抹一层1587密封胶，厚度为0.5-1.0mm,接头处适当增加密封胶厚度，在胶棍两侧平面上均匀涂抹一层1515密封胶，厚度为0.5mm左右,然后回装端盖即可。

2.2 入孔门与盖的安装

当检修完封入孔门时，要把人孔门的表面彻底清理干净，用Ф8密封胶棒填入密封槽内，把密封胶棒头切成35°-45°左右的斜角，密封胶棒的尾部也切成35°-45°左右而且要切齐，在头尾相接时尾部要长出10mm。尾部与头部要紧紧连在一起，多出10mm顺槽放平，这样头尾就不会有缝，密封胶棒上刷上一层密封胶，氢就不会从人孔门漏出。可用上述的可赛新1587硅橡胶密封胶和可赛新1515厌氧型密封胶内外使用。

2.3 发电机出线的密封

在发电机出线安装时，出线导电杆通过绝缘瓷瓶，它应在瓷瓶中间部位，不能造成偏斜，导电杆与瓷瓶的密封是靠“○”形密封圈密封的。如果导电杆与瓷瓶发生偏斜，“○”型密封垫就密封不好，会造成严重漏氢，根据这种现象我们在导电杆与瓷瓶接触的缝隙中填入2+2密封胶，在“○”密封垫上放入密封胶重新紧固锁母，当密封胶干后和“○”型垫、导电杆及瓷瓶就成了一体，这样就不会漏氢了。

出线套管法兰与套管台板的结合面是防止漏氢的关键部位。由于该处受定子出线温度较高，加上机内进油的腐蚀，就会造成此处漏氢。处理的办法是：首先对瓷瓶与台板结合面的缝隙的油进行彻底的清理，然后用玻璃胶把缝隙灌满，这样就不会有油进入缝隙，使瓷瓶与出线罩、台板成为一体，气体就不会泄露。

2.4 发电机测温元件

发电机测温元件有多个接线柱，因接线柱而引发的漏氢常有发生。接线柱是通过测温法兰盘的直孔引出，接线柱是带锥度的，其密封胶套与孔的接触是点，不是整个面接触，当发电机长时间运行时，发电机里会进入油或冷凝水，使测温接线柱的密封胶垫老化变形，产生漏氢。为了不让测温接线柱漏氢，我们在大小修时首先把测温法兰盘拆下，然后把发电机里面的接线柱螺母和绝缘垫拆下，用扳手把接线柱外面的螺母紧固，使发电机里面的接线柱低于法兰，接线柱孔便会产生一个小窝，在小窝里放入2+2密封胶，再把绝缘垫放入，拧紧螺母，等密封胶干后就成了一体，氢气就不会从接线柱漏氢。

针对此种结构存在的弊端，如运行中发生漏氢无法及时处理等问题，我们对测温兰盘进行了改造，应用带航空插头的新型兰盘，此种兰盘接线柱是集成在兰盘内部的，无需更换密封垫，只要把外部的接线头接好即可，经过验证效果良好，改造完的测温元件没有再发生漏氢现象。

2.5 转子部分

2.5.1 氢气由转子外漏是因为氢气经护环处的导电螺钉进入转子中心孔，再从滑环处的导电螺钉、汽励两侧堵板漏出。因这种漏氢在运行中无法处理，因此每次大小修必须对发电机转子做气密试验。

2.5.2 转子漏氢是动态的，也就是说，可能在大修试验中不漏，但由于导电杆螺钉用的密封受热易老化，弹性不足，在高速转动的运行中就会发生漏氢。因此，每次大修必须对转子进行检查，对出现异常的部件进行更换。

2.5.3 大修中应首先加强对护环处导电螺钉的密封检查，切断转子漏氢的源头；其次对导电螺钉及汽端中心孔堵板的密封加强检查，把好漏氢的第二关；最后通过在转子励端通入氮气，用丙酮滴在导电杆螺钉部位的方法进行漏氢检查。密封试验合格后，拆下励端中心孔堵板，应确保此处不漏氢。

2.6 整体气密试验

2.6.1 大修、小修结束后，对发电机整体做密封试验，此时密封油系统应正常，发电机通入氮气，密封油系统时刻进行调整，要高于气体0.05MPa以上。

2.6.2 发电机的查漏可用肥皂液涂刷，由电气、汽机、热工一起查漏，通过观察肥皂气泡来进行。对发电机套管、发电机母线上的法兰、测温元件、大盖的结合面都要认真细致地查找。

2.6.3 对查出的漏点要及时处理，用氮气充至0.3MPa进行计时，气密试验时间为24小时，24小时漏氢不超过0.01MPa为合格。

结语

发电机漏氢的原因很多，但通过选择优良的密封材料和配件，掌握安装技巧和方法，做好气密试验，利用先进的测氢仪查找漏氢故障点并做好记录，漏氢问题是可以解决的。目前，张电八台机组发电机的漏氢量均控制在标准范围内，效果良好。

[1]李伟清.汽轮机发电机故障检查分析及预防[M].北京：中国电力出版社.

[2]涂光瑜.汽轮发电机及电气设备（第二版）[M].北京：中国电力出版社.

[3]QFSN-300-2，QFSN-300-2-20 型汽轮发电机技术文件[Z].东方电机有限公司.