600MW汽轮发电机漏氢原因分析及处理

山西大唐国际运城发电有限责任公司 董满利

600MW汽轮发电机漏氢原因分析及处理

山西大唐国际运城发电有限责任公司 董满利

本文介绍了哈尔滨电机厂600MW 汽轮发电机发生氢气泄漏时的处理经过，对引起发电机出现氢气泄漏的原因进行了深入地探讨，并提出了处理方法及改进措施。

发电机；氢气泄漏；分析；处理

0 引言

某公司安装有2台哈尔滨电机厂生产的600 MW汽轮发电机组，与其配套的是QFSN-600-2YHG型水内冷发电机。该发电机冷却方式为定子绕组（包括定子线圈、定子引线、定子出线）水内冷，定子铁心和转子绕组氢内冷。由于氢气具有密度小，热传导率高(较空气大6倍)的特点，所以，发电机采用氢冷可提高发电机效率，使发电机尺寸减小，冷却器的表面减小，通风损耗减小，发电机运行噪声降低等，因此，现代大型发电机广泛采用氢气进行冷却。维持氢冷发电机的正常运行的必要条件是维持氢系统各部件工作正常。其主要指标有保证机内氢气压力，保证机内冷氢温度、湿度以及温差正常，保证机内氢气纯度等。但由于氢气扩散快、渗透能力强，加上密封油、冷却水携带漏氢等原因，在实际运行过程中发电机内氢气一般是在持续外漏，但规程要求每天补氢量不大于10m³,即为合格。否则，将严重影响发电机组的安全经济稳定运行。由于氢气无色无味，所以氢气的查漏比较困难，特别是在看不到和检测不到的地方，漏点更加难以查找。

该公司的两台发电机组均安装了漏氢在线检测装置，设有八个检测点，分别是：发电机出口封闭母线A、B、C三相各一点，出线套管箱两点，汽侧、励磁回油管道上各一点，定冷水箱上部排空门处一点。

1 容易发生漏氢的部位和检测

从发电机结构看，氢系统泄漏的地方和检测办法如下：

1.1 发电机端盖、阀门法兰以及相连的排污管泄漏

可以利用手持式氢气检漏仪在怀疑部位进行检测，在排氢口进行测量可以发现管路阀门的内漏。

1.2 密封油系统携带漏氢

正常情况下密封油系统氢、空两侧油压相等，若平衡阀工作不正常，氢侧油压大于空侧油压，将使氢气进入空侧密封油中，造成氢气泄漏。这种情况下，可以分析密封油系统的运行工况，在排烟风机出口进行漏氢量的检测。

1.3 密封瓦磨损或密封瓦卡涩造成漏氢

密封瓦磨损或密封瓦卡涩造成密封油系统运行不正常、氢系统密封不足漏氢，并通过密封瓦串至轴瓦腔室内，在排烟风机出口处及主机润滑油箱内部都可能测量到氢气。

1.4 密封垫子的密封或注胶被破坏而造成漏氢

密封瓦支座和发电机端盖或中间环之间的密封垫损坏，注胶不实，密封不严，也会向轴瓦腔室内泄漏，同样在排烟风机出口处及主机润滑油箱内部测量到氢气。

1.5 定冷水系统漏氢

由于正常运行时定冷水压低于氢压，因此一旦发电机内部定冷水系统泄漏，氢气就会从发电机内漏至定冷水系统。这种情况下，可在定冷水箱上报的排空门处检测漏氢量。

1.6 氢冷器内管子漏氢

这一类型的漏氢可以在停机后采用隔离氢冷器，对其进行打压的办法进行氢气泄漏检测。

1.7 转子漏氢

发电机转子绕组引线的导电螺钉密封泄漏导致转子漏氢。如这一点漏氢，可通过转子气密试验进行检查。

1.8 检修工艺不良导致漏氢

（1）密封瓦座衬垫制作和安装工艺不良，如上下半搭接不良或装复时移位造成错口漏氢；

图1 中间环发生泄漏的部位

图2 发生泄漏的波纹管

（2）密封瓦水平度以及密封瓦轴向和径向间隙未达到要求；

（3）发电机大端盖、中间环、密封瓦安装错位导致密封不严；

（4）发电机大端盖结合面注胶不实；

（5）管道、阀门等法兰垫子安装不好；

（6）密封面清理不彻底。

2 异常漏氢的查找处理实例

该公司两台机组自投产以来，专业人员高度重视发电机漏氢的查找治理工作，总结投产以来的查漏工作经验，暴露的漏氢点主要归纳为如下几点：

2.1 发电机本体漏氢

2.1.1 由于某些发电机密封胶耐热性能较差，在较高的运行环境温度下，造成密封胶稀化、外流，致使端面密封沟槽漏空，使机壳内部氢气外漏。此种现象主要体现在发电机汽励两侧上下大端盖结合面、发电机本体与出线套管箱体的结合面等处。此类漏氢处理通过结合面的二次注胶孔补胶及采用性能更好的密封胶即可解决。

2.1.2 发电机本体各人孔门结合面及紧固螺栓漏氢。这类问题的发生主要是由于密封垫采用不当，安装质量不高造成。加强安装、检修工艺，密封垫制作工艺，螺栓要紧力均匀，必要时可在结合面涂抹平面密封胶。

2.2 发电机氢系统设备管路、阀门、法兰等漏氢

这类漏氢主要是由于安装检修工艺、阀门质量不好内漏造成。发电机的油水分离器、氢干燥器、绝缘过热装置、来氢回氢总管等设备的管路、法兰处应做为平时检查的重点部位。

2.3 发电机中间环漏氢

该公司1号发电机组励磁密封瓦中间环下结合面由于制造厂家工艺不良，表面有局部凹陷，（故障部位见图1）造成氢气从结合面漏至密封油腔体内，发电机补氢量超标。后经小修解体，对中间环结合面进行重新处理，并对密封槽进行完全注胶后，漏氢点消失。针对该类缺陷，应加强设备制造、出厂过程中的验收工作。

2.4 发电机定冷水系统漏氢

该公司2号发电机组在运行中出现定冷水箱漏氢在线检测装置报警，同时机组日补氢量增大，补氢频繁，工作人员立即用手持式氢气检漏仪对定冷水系统进行检查，当检查至定冷水箱上部排空门时，检漏仪报警强烈，判断发电机定冷水系统内漏。停机后，拆除发电机外部定子线棒冷却水进出管道，对发电机本体进行水压试验，打压至0.3 MPa，10 min后降到0.2 MPa，压力无法保持，同时从汽侧油水分离器中排出大量油水混合物，进一步确认漏点在发电机本体内部，后将汽侧上端盖拆除，进一步查找发现发电机汽侧定冷水汇流管的一段长约600 mm的金属波纹管漏水（故障部位见图2）。将其拆除后，继续对定子线棒打压试验，未发现泄漏。

图3 带压堵漏丝堵加工图

3 经验和教训

由于发电机氢气系统与许多系统有联系，且受到多种因素的影响，出现泄漏的机率很大，往往比较隐蔽，难以直接发现漏点，总结以下几点以供参考：

3.1 出现漏氢首先应分析系统，采取排除法进行查找，遵循先系统，后本体的原则，逐渐缩小范围。

3.2 在初步锁定漏点范围后，首先应进行原因分析，拟定处理方案和可能采取的对策，再进行有目的地处理，这样可以少走弯路。

3.3 发电机检修安装工艺较高，应引起充分的重视。诸如人孔门漏氢、系统管路法兰漏气都是完全可以避免的，在安装检修中一定要注意工艺水平，密封垫制作必须规范，螺栓紧固压力必须均匀、密封沟槽必须充分注胶等。同时密封过程中应充分考虑设备运行时的各项参数，如温度、压力等。选用的密封材料性能必须满足发电机的运行工况，以便达到更好的密封效果。

3.4 针对运行中端盖密封胶稀化，造成漏氢这一故障，一方面可采用耐热性能较高的新型密封材料，另一方面结合实际进行技术改造，将原有的端盖注胶孔螺栓更换为带压注胶丝堵（丝堵见图3），解决了运行中发现漏胶而无法补充的难题。

3.5机组检修过程中，控制漏氢方面应着重把好压力试验关,四个气密试验必须合格，即定冷水系统的气密试验、转子中心孔的气密试验，氢气冷却器的气密试验、回装后的整体气密试验。

4 结束语

发电机氢系统涉及的范围比较广，漏氢原因较复杂，通过对漏氢点的检测及处理，成功地解决了机组异常漏氢的故障，减少补氢量，保证了机组的安全稳定运行。