发电机氢冷系统运行故障分析与处理

2015-05-30吴涛

科技创新导报 2015年18期

吴涛

摘要：田湾核电站发电机采用水氢氢冷却方式，即用水冷却发电机定子线棒，氢气冷却发电机定子铁芯和转子。但氢气的缺点是渗透性强，容易从设备中泄漏出来，其次是氢气与氧气、空气混合后的爆炸范围广（空气中氢的爆炸范围是氢含量4%～75%），有爆炸危险。发电机运行过程中如果冷却介质异常，可能导致发电机降功率或停机，某些故障可能导致人员和机组的安全受到威胁。该文从运行的角度分析了氢冷系统的可能故障类型，促成原因及相应的处理措施，使大家对氢冷系统的故障有一个更加深刻的了解。最后阐述了氢气系统起火爆炸时，电站工作人员应如何进行处理。

关键词：发电机氢气故障分析处理火灾安全

中图分类号：TK91 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）06（c）-0097-02

1 氢气的作用及危害

田湾核电站发电机设计有专门的发电机冷却系统。田湾核电站发电机为水氢氢冷却方式，用水冷却发电机定子线棒，氢气冷却发电机定子铁芯和转子。作为气体冷却介质需要有两个条件：（1）换热效率高；（2）机械损失小。

氢气是一种易燃易爆气体，在氢气和空气混合时当氢含量在4%～75%的范围内，且又有火花或温度在700℃以上时，就有可能爆炸。

2 氢冷系统运行故障类型及处理方法

2.1 氢气压力下降

当计算的氢气泄漏量大于2%/天时，根据漏氢处理应急预案要组织人员进行查漏。据统计发电机常见的氢气泄漏点有：（1）氢气干燥器底部疏水阀；（2）与氢气系统相连阀门法兰；（3）氢气纯度仪前排气阀门法兰；（4）发电机密封油氢气侧回油窥视孔法兰；（5）发电机密封油系统正常运行时连续吹扫流量计及其相连软管；（6）氢气干燥器前的排气阀；（7）氢气干燥器流量计外漏；（8）氢纯度分析仪软管连接头；（9）发电机靠励磁机侧密封轴瓦螺栓；（10）窥视孔；（11）发电机端盖及其螺栓；（12）发电机下部法兰；（13）发电机人孔；（14）密封油阀门；（15）氢气干燥器疏油阀；（16）发电机振动监测系统贯穿件。

2.2 氢气湿度过高

田湾核电站发电机内部氢气湿度的正常运行的范围为0.9%～25%。氢气湿度大于25%但低于30%，发电机运行每年不超过3次，每次不超过3天。不论是何种原因引起的发电机氢气湿度上升，都要及时降低发电机的湿度，可以投运氢气干燥器磁力风机，降低氢气的湿度。必要时用干燥的新氢气频繁地吹扫发电机。氢气湿度过高的可能原因及处理方法如下。

制氢站氢气湿度超标；对发电机补氢管线进行湿度化验，判断湿度是否超标。氢气冷却器泄漏；从氢冷器排气阀出口检测冷却水中是否含有氢气，如果确定某个冷却器泄漏，当氢冷器漏水量超过每班500 cm3时，应切除氢冷器，发电机降功率到60%额定值。在不超过24 h前提下，尽可能停运发电机，消除氢冷器泄漏点或更换备用氢冷器。氢气干燥器运行不正常；定子冷却水漏向氢气侧，确认氢气补集器内是否有气泡，如有气泡，检测确认是否为氢气。如确认是氢气，依据发电机规程进行操作。密封油中水含量超标；对密封油进行取样，水含量超标，投入密封油滤油机，同时进一步查找密封油水含量超标原因。

2.3 氢气的纯度下降

氢气纯度直接影响发电机的效率，氢气纯度下降则气体密度增加，可引起通风损耗增加，即发电机效率下降，最终使得电厂的经济利益受到一定影响。当发电机氢气纯度下降接近98%时，组织现场人员进行发电机氢气排污。影响发电机氢气纯度的主要因素主要有以下几个方面：

（1）发电机气体置换时，死角置换不彻底；

（2）若有氮气接入氢系统时，误开相关阀门；

（3）发电机氢气冷却器泄漏，氢气湿度上升而造成纯度下降；

（4）测量仪表出现问题；

（5）氢站所制氢气品质差；

（6）发电机密封油系统运行不正常。

针对以上几种原因，为防止发电机氢气纯度降低，我们在生产运行中应从以下几个方面入手，保证发电机氢气纯度在规定范围内。

（1）发电机进行气体置换时，置换过程中对死角气体进行吹扫，基本可以排除发电机气体置换时死角置换不彻底的问题。

（2）检查无氮气系统接入发电机氢气系统，发电机经氮气置换后及时将氮气与氢气系统隔离。

（3）正常情况下，发电机内氢气压力略高于发电机氢气冷却器内冷却水的压力。