劉 剛

(國(guó)電靖遠(yuǎn)發(fā)電有限公司， 甘肅 白銀 730919)

某電廠安裝的4臺(tái)QFQS-220-2型發(fā)電機(jī)，由四川東方電機(jī)公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)，其冷卻方式為水-氫-氫型。發(fā)電機(jī)內(nèi)4角各裝有1組立式氫氣冷卻器(以下簡(jiǎn)稱氫冷器)，位置距地面約高9～12 m，氫冷器進(jìn)水母管在發(fā)電機(jī)平臺(tái)下4.5 m處。冷卻器的水源為循環(huán)水，經(jīng)2臺(tái)氫冷泵升壓后供給氫冷器運(yùn)行，正常工作時(shí)1臺(tái)運(yùn)行、1臺(tái)備用，氫冷升壓泵安裝在汽機(jī)0 m處。

1 故障經(jīng)過及運(yùn)行狀況

2011年5月，運(yùn)行人員在調(diào)整發(fā)電機(jī)負(fù)荷過程中，發(fā)現(xiàn)2號(hào)發(fā)電機(jī)汽側(cè)進(jìn)風(fēng)溫度上升至50 ℃(規(guī)程規(guī)定不超過45 ℃)，而勵(lì)側(cè)進(jìn)風(fēng)溫度僅為42 ℃，汽側(cè)進(jìn)風(fēng)溫度明顯高于勵(lì)側(cè)進(jìn)風(fēng)溫度。此時(shí)2號(hào)發(fā)電機(jī)有功負(fù)荷為176 MW，定子鐵芯溫度為65 ℃(正常在60 ℃以下)，氫冷泵出口壓力為0.26 MPa，氫冷器進(jìn)水壓力為1.5 MPa，就地測(cè)量勵(lì)側(cè)進(jìn)風(fēng)溫度為45 ℃，汽側(cè)氫進(jìn)風(fēng)溫度為54 ℃。調(diào)整機(jī)組在相同負(fù)荷的情況下，2號(hào)發(fā)電機(jī)進(jìn)風(fēng)溫度比其他機(jī)組的進(jìn)風(fēng)溫度約高出10 ℃；而且，隨著發(fā)電機(jī)負(fù)荷的變化，其進(jìn)風(fēng)溫度也不下降，在200 MW有功負(fù)荷狀態(tài)下達(dá)到52 ℃，嚴(yán)重影響2號(hào)發(fā)電機(jī)的滿負(fù)荷運(yùn)行。故障時(shí)，運(yùn)行人員首先開大氫冷器進(jìn)水閥門，通過提高氫冷器的進(jìn)水流量來降低汽側(cè)進(jìn)風(fēng)溫度，但效果不明顯；后又啟動(dòng)2臺(tái)氫冷泵運(yùn)行進(jìn)行降溫，效果仍然不明顯。

故障發(fā)生后，對(duì)2號(hào)發(fā)電機(jī)進(jìn)行C級(jí)檢修。小修期間，對(duì)4組氫冷器的進(jìn)出水閥門解體檢查，沒有發(fā)現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，閥門芯子完好；逐個(gè)打開4組氫冷器上側(cè)水室進(jìn)行檢查，氫冷器上水室內(nèi)沒有異物堵塞情況，只有少量淤泥和輕微結(jié)垢現(xiàn)象，且汽側(cè)2組氫冷器是2010年10月份更換的新冷卻器，不存在氫冷器管子被淤泥堵塞的情況。由于當(dāng)時(shí)工期短，再加上沒有引起足夠重視，就沒有抽出氫冷器做進(jìn)一步檢查，因此，此次小修沒有查出根本問題。2011-09-02,發(fā)電機(jī)并網(wǎng)運(yùn)行，由于受電網(wǎng)調(diào)度負(fù)荷的限制，2號(hào)發(fā)電機(jī)一直處于低負(fù)荷狀態(tài)運(yùn)行，且也正值進(jìn)入秋冬季節(jié)，投運(yùn)后發(fā)電機(jī)進(jìn)風(fēng)溫度基本能控制在45 ℃以內(nèi)，但進(jìn)風(fēng)溫度調(diào)整不下來的情況仍然存在。

2012年5月，2號(hào)發(fā)電機(jī)運(yùn)行風(fēng)溫又開始出現(xiàn)上升跡象，汽側(cè)進(jìn)風(fēng)溫度為52 ℃，明顯高于勵(lì)側(cè)進(jìn)風(fēng)溫度；同時(shí)，運(yùn)行人員增大氫冷器的進(jìn)水流量，進(jìn)風(fēng)溫度下降不明顯，測(cè)量氫冷器進(jìn)水溫度與出水溫度基本接近，溫差僅有1 ℃。而測(cè)量3號(hào)發(fā)電機(jī)氫冷器進(jìn)水與出水溫差為4～5 ℃。用超聲波流量計(jì)測(cè)試2號(hào)發(fā)電機(jī)4組氫冷器冷卻水流量，汽側(cè)氫冷器冷卻水流量約為30 t/h，勵(lì)側(cè)氫冷器冷卻水流量約為80 t/h，而3號(hào)發(fā)電機(jī)4組氫冷器冷卻水流量均在80～100 t/h范圍內(nèi)。

2 檢查中發(fā)現(xiàn)的問題

2012年6月，公司申請(qǐng)調(diào)度對(duì)2號(hào)發(fā)電機(jī)實(shí)施B級(jí)檢修。為了徹底查出問題，此次檢修將4組氫冷器從發(fā)電機(jī)內(nèi)抽出，打開氫冷器兩側(cè)水室進(jìn)行檢查，同時(shí)，公司領(lǐng)導(dǎo)特別請(qǐng)來氫冷器廠家協(xié)助解決問題。此次檢修中處理的情況以及發(fā)現(xiàn)的問題如下。

(1) 打開氫冷器水室，發(fā)現(xiàn)汽北側(cè)氫冷器下水室內(nèi)，進(jìn)、出水隔板密封墊被水沖開。

(2) 汽側(cè)2組氫冷器上的2道密封條有多處破損和斷裂情況。該密封條主要用來隔離冷熱風(fēng)道，起密封作用。

(3) 汽側(cè)2組氫冷器內(nèi)冷卻管結(jié)垢情況比第1次檢修時(shí)嚴(yán)重，淤泥也比前一次檢修時(shí)多，但冷卻管內(nèi)沒有出現(xiàn)填料和異物堵塞情況；而勵(lì)側(cè)氫冷器內(nèi)結(jié)垢情況則要好些。

(4) 汽側(cè)2組氫冷器是2010年8月份生產(chǎn)的，散熱結(jié)構(gòu)是板式散熱片，散熱片疊裝密度很大；而勵(lì)側(cè)2組氫冷器是2005年7月份生產(chǎn)的，散熱結(jié)構(gòu)是繞片式。4組氫冷器管子均采用Φ19的銅材質(zhì)，管口內(nèi)徑均為17 mm。

(5) 上述2種氫冷器，雖然都是發(fā)電機(jī)增容以后的產(chǎn)品，且容量都是550 kW，但是氫冷器內(nèi)的冷卻管數(shù)量卻明顯不同，由2005年勵(lì)側(cè)的133根降為2010年汽側(cè)的102根。

3 原因分析

3.1 氫冷器內(nèi)冷卻管數(shù)量減少

2010年10月份新更換的2組汽側(cè)氫冷器，由于其內(nèi)部冷卻管數(shù)量與之前相比明顯減少了31根，導(dǎo)致其換熱容量大幅降低，對(duì)發(fā)電機(jī)的換熱效果產(chǎn)生直接影響，使其運(yùn)行僅1年，就出現(xiàn)運(yùn)行風(fēng)溫高的情況。并且長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后，隨著淤泥增多和結(jié)垢加大，氫冷器的換熱容量將進(jìn)一步下降。

3.2 氫冷器散熱片疊裝密度大

汽側(cè)氫冷器為板式散熱結(jié)構(gòu)，雖然散熱面積增大了很多，但是散熱片疊裝過密，使風(fēng)路阻力大，熱風(fēng)不能充分經(jīng)過冷卻器而被迫從縫隙中流走，造成散熱效果明顯下降。

3.3 淤泥和結(jié)垢的影響

由于冷卻管數(shù)量少，氫冷器換熱效果差，造成運(yùn)行溫度長(zhǎng)期偏高，加速了冷卻管結(jié)垢的形成，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后，淤泥增多，也降低了水的流量。同時(shí)，使得氫冷器進(jìn)水壓力增大，導(dǎo)致氫冷器進(jìn)、出水隔板密封墊被沖開，造成冷卻水短路。但是，該情況對(duì)于大容量的氫冷器影響會(huì)小一些。

3.4 氫冷器閥門、管道年久失修的影響

冷卻水質(zhì)差，管道、閥門年久失修，使管道拐彎處、閥門縮口處沉積大量泥垢，阻礙水循環(huán)，造成冷卻水流量降低，這也是導(dǎo)致發(fā)電機(jī)風(fēng)溫高的原因之一。

根據(jù)以上情況分析，最終得出造成2號(hào)發(fā)電機(jī)汽側(cè)風(fēng)溫高的主要原因有2方面：一方面冷卻管數(shù)量減少，冷卻介質(zhì)流量降低，氫冷器沒有設(shè)計(jì)余量；另一方面采用的板式散熱片疊裝不合理，雖然增加了散熱片的數(shù)量，但散熱片密度過大，增加了風(fēng)阻，不利于氫氣流通，導(dǎo)致冷卻效果差。

4 防范措施

針對(duì)檢修中發(fā)現(xiàn)的問題和分析所得出的結(jié)果，對(duì)2號(hào)發(fā)電機(jī)汽側(cè)重新訂做了2組新氫冷器，管子數(shù)量和散熱結(jié)構(gòu)與勵(lì)側(cè)氫冷器相同，并進(jìn)行了更換處理。為防止類似故障再次發(fā)生，特制定出了以下防范措施。

(1) 對(duì)重大設(shè)備的備品訂購(gòu)和選型，一定要根據(jù)設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行狀況，向廠商提出設(shè)計(jì)余量要求，設(shè)計(jì)余量應(yīng)超出額定容量的15 %，以滿足高負(fù)荷及高溫季節(jié)狀態(tài)下的運(yùn)行需求。

(2) 制定具體檢修方案，改變?cè)瓉碇辉诎l(fā)電機(jī)大修時(shí)才對(duì)氫冷器進(jìn)行清洗的做法。根據(jù)實(shí)際情況，縮短對(duì)氫冷器的檢修周期，每年在機(jī)組小修或夏季來臨前對(duì)發(fā)電機(jī)氫冷器進(jìn)行清洗，提前為迎峰度夏做好準(zhǔn)備。

(3) 隨著設(shè)備運(yùn)行年限的增加，在縮短外部閥門、管道檢修周期的同時(shí)，應(yīng)考慮提高冷卻水的質(zhì)量，定期清理循環(huán)水濾網(wǎng)或再增加1道過濾網(wǎng)，擴(kuò)大檢修范圍和深度，這也是確保機(jī)組長(zhǎng)期運(yùn)行的有效途徑。

(4) 利用每次機(jī)組檢修的機(jī)會(huì)，對(duì)發(fā)電機(jī)氫冷器管子進(jìn)行淤泥清理和高壓水沖洗；同時(shí)，根據(jù)氫冷器管子的結(jié)垢嚴(yán)重程度，采取稀鹽酸酸洗的辦法，清除管子內(nèi)部垢層，這不僅能提高氫冷器的散熱效果，而且還能防止管子腐蝕破損。

5 處理后的運(yùn)行狀況

通過對(duì)2號(hào)發(fā)電機(jī)的2次檢修和汽側(cè)氫冷器的更換處理，2號(hào)發(fā)電機(jī)于2012年9月開機(jī)并網(wǎng)，運(yùn)行溫度明顯降低，發(fā)電機(jī)汽側(cè)風(fēng)溫得到了有效控制，機(jī)組在200 MW有功負(fù)荷的情況下，進(jìn)風(fēng)溫度為40 ℃，定子鐵芯溫度在60 ℃以內(nèi)。