西屋发电机定冷水系统排气管漏氢分析及处理

吴守银

摘 要：该文着重介绍西屋公司600 MW汽轮发电机定子线圈冷却水系统排气管漏氢的部位、原因分析及其创新处理方法，供同类机组发生同类故障时参考；同时，也为发电机制造厂提供工艺方面的修正方案，防止同类型新发电机再发生同样的问题，为新增用户机组的安全、经济运行提供技术保障。

关键词：汽轮发电机；排气管；漏氢；固定方式；创新处理

中图分类号：TM62 文献标志码：A

0 引言

扬州第二发电厂有2台美国西屋公司制造的600 MW燃煤汽轮发电机，其冷却方式是水、氢、氢冷却方式（即：定子绕组水冷，定子铁芯、转子绕组为氢气冷却方式），这2台发电机自从1998年安装投运后，发电机机内定子线圈冷却水回路上的排气管在运行中先后发生过4次泄漏故障。

故障时，电厂采取了对故障点临时补焊的方法，虽然应了急，但未能从根本上解决问题。

1 定子线圈冷却水系统排气管的作用

工厂制造时，将排气管设置在发电机机内汽、励两侧汇水总管的顶部之间，并引至定冷水箱处。

该排气管的作用是：在发电机定子线圈冷却水系统内注满水后，需要通过该排气管将发电机定子线圈冷却水系统内残余的气体（主要是空气）排除干净。

2 排气管历次泄漏情况及其临时处理方法

扬州第二发电厂#1、#2发电机自从安装投运后，定子线圈冷却水系统的排气管先后发生过4次泄漏故障，具体故障及其临时处理情况如下。

2001年7月8日，#1发电机运行中漏氢量突增，机内氢压每小时跌7 kPa，日漏氢量达110 m3；同时，定子冷却水箱上的压力保护装置安全阀动作并向空排氢气。紧急停机后，对漏点进行了补焊处理。

2008年8月16日，#2发电机运行中漏氢大，氢压每小时跌6 kPa，日漏氢量有100 m3；同时，定子冷却水箱压力保护装置安全阀动作并向空排气。紧急停机后，对漏点进行了补焊处理。

2013年5月29日，#2发电机在大修期间通水时，发现#2发电机内部定子冷却水系统排气管滴水，滴水点位于发电机励侧端部线棒的正上方。随后，對漏点进行了补焊处理。

2013年7月30日，在运行中发现#2发电机定冷水箱内气压上升较快，运行人员每班排气量增加了1倍（正常运行时，每个班排气1次）。由于发电机整体日漏氢量≤5 m3/D，在标准范围内（标准为≤13.45 m3/D），因此，观察运行，未立即停机处理。

3 发电机机内定子冷却水回路顶部排气管泄漏的原因分析

3.1 排气管泄漏点部位

扬州第二发电厂#1、#2发电机机内排气管历次故障点部位相同：均在靠近励侧汇水总管的第一个固定的焊点处（该焊点离汇水总管约1.5 m）。

3.2 排气管在机内原有固定方式

在工厂制造时，发电机机内两侧汇水总管间的排气管与定子铁芯上的排气管固定支架之间采用点焊方式固定，每台发电机机内排气管子上共有10个固定焊点。

3.3 发电机机内定子线圈冷却水回路顶部排气管泄漏原因分析

3.3.1 直接原因

工厂设计不当，导致排气管与其在机内固定支架间采用点焊固定的设计方式错误。出现故障时，对故障点的补焊方法只能应急，未能从根本上解决问题。

3.3.2 间接原因

正常运行时，发电机机内定子冷却水流方向是：励侧→汽侧。排气管在水流的作用下，使排气管产生各个方向的振动（颤动或扭动）应力；在振动应力的作用下，导致故障焊点处的排气管壁被撕裂并出现了裂缝。

3.3.3 现象分析

机组运行时，由于发电机机内氢压（500 kPA左右）大于水压（370 kPA左右），当气体从裂缝中进入定子线圈冷却水系统后，会使定子冷却水箱内的氢气压力升速加大，定子冷却水箱每天的排氢次数也会增多；同时，也会使发电机氢系统的整体漏氢量变大。

在发电机检修或停运时，如果排气管内的水压大于管外的气压，定子线圈冷却水则会从排气管的裂缝处渗出，并滴落在发电机定子绕组端部或铁芯的表面，如果发现或处理不及时，会发生定子绕组主绝缘损坏或铁芯片间短路烧坏事故，严重时，会使发电机烧毁。

4 彻底消除排气管上泄漏点的方法

4.1 排气管固定方式的创新处理

（1）对发电机内部原排气管进行整体更换处理。

（2）保留原排气管在铁芯上的固定支架。

（3）截出机内原排气管，换上与原管子材质、尺寸一致的新排气管，保证新排气管内通过的定子冷却水流量不变。

（4）在新排气管外套上小保护管（每段保护管长度为10 cm、保护管与新排气管外壁间留有2 mm～3 mm间隙）。

（5）当新排气管安装就位后，在新排气管固定支架处，将保护管与新排气管间的间隙用带环氧树脂的湿玻璃丝带包好并填满，使排气管与固定支架之间为柔性接触（这个是关键）。

（6）待小保护管与新排气管之间的间隙内的环氧树脂干涸后，再在小保护管与固定支架间用点焊方式进行固定处理。处理后的状态如图1所示。

4.2 现场处理时需要注意的几个问题

（1）截断旧排气管时，要防止铁屑进入剩余排气管内、堵塞定子线棒内冷却水管路。

（2）新排气管与剩余排气管对接前，须将新管子用压缩空气吹干净，管接口也需要清理干净。

（3）新排气管与剩余排气管接口的对焊方式是：采用氩弧焊方式。

（4）新排气管更换后，需要对定子冷却水回路做气密试验并查漏，确保排气管整体无泄漏。

5 排气管固定方式的改进及其运行效果

5.1 现场实施情况

在2014年5月在#2机组C级检修和2015年2月#1机组C级检修期间，电厂采用上述方法，分别对#1、#2发电机机内排气管进行了整体更换并对其固定方法进行了创新处理。

5.2 实施后的效果

自从#1、#2发电机机内排气管进行整体更换并对其固定方法进行创新处理后，发电机的漏氢量极其稳定，机内氢气压力未出现过突变现象。

6 结论

上述对排气管在机内固定工艺方式的创新处理，不仅在理论上是可行的，而且实践也证明其是正确的，因此，值得在同类型发电机上进行推广和应用。

参考文献

[1]Westinghouse Electric Corporation.Westinghouse Instruction Book（Hydrogen Inner-Cooler Generators）[M].Orlando，Power Generation Business Unit，March，1997.