姜官平

(黑龍江省雙鴨山市大唐雙鴨山熱電有限公司,黑龍江雙鴨山　155100)

200MW發(fā)電機(jī)套管漏氫治理新思路

姜官平

(黑龍江省雙鴨山市大唐雙鴨山熱電有限公司,黑龍江雙鴨山155100)

發(fā)電機(jī)出線套管漏氫是困擾火電發(fā)電機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行的一大難題。此文主要針對(duì)大唐雙鴨山熱電有限公司發(fā)電機(jī)出線套管漏氫的處理過(guò)程進(jìn)行了原因的分析和處理方法介紹,并通過(guò)對(duì)套管漏氫的徹底解決提出了一種新思路、新方法,進(jìn)而保障了發(fā)電機(jī)的的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

發(fā)電機(jī)出線套管漏氫治理新思路

由于氫氣具有密度小，熱傳導(dǎo)率高等諸多優(yōu)勢(shì)，所以現(xiàn)代大型發(fā)電機(jī)廣泛地采用氫氣作為冷卻介質(zhì)來(lái)提高發(fā)電機(jī)效率，減小發(fā)電機(jī)尺寸、冷卻器的表面積及減小通風(fēng)損耗，降低發(fā)電機(jī)運(yùn)行所帶來(lái)的噪聲等。但是發(fā)電機(jī)出線套管漏氫一直是困擾機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行的一大難題，所以正確處理好出線套管漏氫問(wèn)題成為發(fā)電機(jī)安全、經(jīng)濟(jì)和高效運(yùn)行的必要條件。

1　發(fā)電機(jī)漏氫概況及其研究

1.1發(fā)電機(jī)漏氫概況

大唐雙鴨山熱電有限公司裝有2臺(tái)國(guó)產(chǎn)200MW 汽輪發(fā)電機(jī)組，與其配套的是QFSN3-200-2型水氫氫發(fā)電機(jī)。2012年3月份，1號(hào)發(fā)電機(jī)出現(xiàn)氫壓下降加快、補(bǔ)氫頻繁的現(xiàn)象，日補(bǔ)氫量達(dá)到20m3。為防止發(fā)電機(jī)漏氫量進(jìn)一步增大降低氫壓運(yùn)行，但漏氫量沒(méi)有根本緩解并已超過(guò)發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)允許的漏氫量，同時(shí)在線漏氫檢測(cè)儀出現(xiàn)報(bào)警，機(jī)組在4月份為保證運(yùn)行穩(wěn)定進(jìn)行了停備消缺處理。

1.2發(fā)電機(jī)漏氫位置查找程序

圖1　套管滲漏位置及現(xiàn)象

圖2　肥皂水復(fù)查滲漏位置

(1)現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)電機(jī)汽、勵(lì)端端蓋的結(jié)合面，密封瓦與端蓋的結(jié)合面處，氫氣冷卻器與發(fā)電機(jī)本體的結(jié)合面處，轉(zhuǎn)子繞組正負(fù)極引出線密封處，檢查結(jié)果表明無(wú)滲漏點(diǎn)存在。(2)檢查發(fā)電機(jī)測(cè)溫元件接線板與發(fā)電機(jī)本體的密封結(jié)合面，汽、勵(lì)端人孔門(mén)密封結(jié)合面，定子冷卻水進(jìn)出水管密封結(jié)合面，補(bǔ)、排氫管道密封結(jié)合面，發(fā)電機(jī)氫氣干燥器排污閥，以及采樣、測(cè)量管道等相關(guān)部件的密封面處，檢查結(jié)果表明表明無(wú)滲漏點(diǎn)存在。(3)檢查發(fā)電機(jī)出線套管及中性點(diǎn)套管時(shí)，通過(guò)在線漏氫檢測(cè)儀發(fā)現(xiàn)第7、8點(diǎn)存在漏氫現(xiàn)象，立即展開(kāi)對(duì)此處進(jìn)行全面檢查:使用測(cè)氫儀對(duì)發(fā)電機(jī)出線套管與發(fā)電機(jī)的密封結(jié)合面及出線罩排氣孔進(jìn)行氫氣濃度測(cè)量，未發(fā)現(xiàn)明顯漏氫現(xiàn)象。對(duì)發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)出線套管與發(fā)電機(jī)的密封結(jié)合面及中性點(diǎn)連接點(diǎn)外罩排氣孔進(jìn)行氫氣濃度測(cè)量時(shí)，測(cè)氫儀出現(xiàn)報(bào)警情況顯示氫氣濃度超過(guò)100% 。證明中性點(diǎn)套管某處存在漏氫，將發(fā)電機(jī)出線箱外側(cè)保護(hù)板拆除后分別對(duì)A相、B相、C相套管密封墊處進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量結(jié)果顯示C相氫氣濃度達(dá)到100%，A、B相為0% ，并使用肥皂水進(jìn)行確認(rèn)。依據(jù)上述3個(gè)查詢(xún)程序的查詢(xún)結(jié)果，大唐雙熱的發(fā)電機(jī)漏氫點(diǎn)位置為發(fā)電機(jī)C相中性點(diǎn)套管下部密封處。如圖1、圖2所示:

1.3發(fā)電機(jī)套管漏氫原因分析

發(fā)電機(jī)出線套管頂部與底部分別都由密封墊密封，當(dāng)出線套管頂部密封損壞時(shí)，發(fā)電機(jī)內(nèi)的氫氣便會(huì)滲透進(jìn)入套管內(nèi)部，在套管內(nèi)部產(chǎn)生與發(fā)電機(jī)內(nèi)部同等氫壓，此時(shí)，套管底部密封圈將成為最后密封氫氣的屏障，但如果套管底部密封圈出現(xiàn)異常，出線套管將會(huì)出現(xiàn)漏氫現(xiàn)象。出線套管漏氫的原因主要包括以下幾點(diǎn):

(1)固定法蘭與發(fā)電機(jī)本體之間螺絲沒(méi)有把緊或不均勻;密封墊質(zhì)量較差、見(jiàn)油老化;(2)導(dǎo)電桿與瓷套之間的密封墊沒(méi)有把緊或老化;(3)導(dǎo)電桿與內(nèi)冷水管的接頭焊接存在缺陷;絕緣引水管接頭工藝不良，沒(méi)有把緊、沒(méi)裝密封墊、接觸面損傷導(dǎo)致水接頭密封失效; (4)導(dǎo)電桿內(nèi)部U型引水管連接螺母存在質(zhì)量缺陷;(5)瓷套管存在裂紋;(6)導(dǎo)電部位施工工藝差，運(yùn)行中發(fā)熱造成密封墊老化;(7)套管底部螺母在鎖緊后使密封墊移位或扭曲變形。(8)套管鋁制墊圈由于機(jī)組振動(dòng)、電磁振動(dòng)等原因?qū)е戮o力不足，致使銅墊圈與導(dǎo)電桿間存在縫隙。

基于發(fā)電機(jī)漏氫點(diǎn)的查找和漏氫原因的分析，只有通過(guò)對(duì)發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)套管進(jìn)行解體才能找到發(fā)電機(jī)出線套管漏氫的真實(shí)原因。

圖3　套管滲漏位置改造前后狀態(tài)

············

2　套管解體處理過(guò)程及處理措施

2.1處理過(guò)程

2012年4月10日，在1號(hào)機(jī)組停備期間對(duì)發(fā)電機(jī)進(jìn)行了排氫置換，并對(duì)發(fā)電機(jī)定子內(nèi)充入5 00g氟利昂后充入CO2將壓力提升至0.3Mpa，開(kāi)打發(fā)電機(jī)出線箱蓋板后使用手持式鹵素檢測(cè)儀對(duì)中性點(diǎn)套管位置進(jìn)行檢測(cè)，A、B相沒(méi)有報(bào)警C相有明顯警報(bào)聲確認(rèn)發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)引出線C相套管位置是真實(shí)漏泄點(diǎn)，并且漏泄點(diǎn)為密封平墊處。

初步分析認(rèn)為C相中性點(diǎn)套管漏泄原因是由于長(zhǎng)周期運(yùn)行后機(jī)組振動(dòng)、溫度變化等原因?qū)е旅芊馄綁|與緊固法蘭盤(pán)松動(dòng)產(chǎn)生氣隙引起，在排壓后使用專(zhuān)用套管拆除工具對(duì)套管密封墊緊固法蘭盤(pán)進(jìn)行了緊固，共緊固半扣。再次充入氟利昂并將壓力提升至0.3Mpa后進(jìn)行測(cè)量C相中性點(diǎn)套管位置仍存在報(bào)警，壓力在12小時(shí)內(nèi)由0.30.3Mpa下降至0.2Mpa，懷疑密封橡膠墊存在老化變形情況。再次排壓后，使用專(zhuān)用工具將緊固法蘭盤(pán)拆下后對(duì)3層密封墊進(jìn)行了全面檢查，密封墊完好無(wú)損未發(fā)生老化及變形，排除了密封墊的問(wèn)題。

經(jīng)過(guò)全面檢查和分析，最終認(rèn)為套管下側(cè)的3層密封墊與導(dǎo)電桿之間均存在間隙，導(dǎo)電桿與瓷套之間是中空的沒(méi)有任何填充物，發(fā)電機(jī)本體內(nèi)的氫氣可以很順利的從中間的縫隙中通過(guò)，由于導(dǎo)電桿與套管位置問(wèn)題旋緊的密封墊仍不能有效的隔絕氫氣從而產(chǎn)生滲漏。

2.2套管漏氫處理措施

在套管與導(dǎo)電桿的空隙內(nèi)填充703硫化硅橡膠粘合劑，增加一道密封使它的密封可靠性增強(qiáng)，并重新安裝密封墊并旋緊緊固法蘭盤(pán)，而由于此粘合劑有初膠力強(qiáng)、堆積性好、耐高溫、耐腐蝕等特性，在填充后可以在重力條件下在套管與導(dǎo)電桿之間形成一層新的密封墊，并且干固后膠層還具有彈性。從而有效隔絕氫氣起到了很好的密封作用。經(jīng)過(guò)處理后，對(duì)發(fā)電機(jī)定子內(nèi)充入500g氟利昂后充入CO2將壓力提升至0.3Mpa，在此使用鹵素檢測(cè)儀測(cè)量C相中性點(diǎn)套管密封墊處已無(wú)報(bào)警，壓力24小時(shí)保持0.3Mpa不變化，機(jī)組充氫后在線漏氫檢測(cè)儀第7、8點(diǎn)顯示值為0%，機(jī)組啟動(dòng)后運(yùn)行氫壓每小時(shí)泄漏量＜50pa。如圖3所示:

3　對(duì)發(fā)電機(jī)套管結(jié)構(gòu)改造建議

大唐雙鴨山熱電有限公司發(fā)電機(jī)氫氣嚴(yán)重泄漏主要是發(fā)電機(jī)出線套管結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理造成的。雖然此不合理的設(shè)計(jì)在新機(jī)組安裝后短期內(nèi)一般不會(huì)造成大的泄漏，但是經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)行后，由于受熱和緊力變化，密封襯墊剛度、彈性逐漸下降，最終在氫氣壓力的擠壓作用下發(fā)生變形，形成了氫氣泄漏通道。根據(jù)此次的處理經(jīng)過(guò)和總結(jié)下來(lái)的經(jīng)驗(yàn)，提出以下改造建議:

(1)發(fā)電機(jī)出線套管使用新型技術(shù)增強(qiáng)出線套管內(nèi)外密封，在套管與導(dǎo)電桿之間灌注不固化液態(tài)絕緣密封膠。這樣即使發(fā)電機(jī)出線套管原有密封墊出現(xiàn)問(wèn)題，也不會(huì)發(fā)生漏氫，而且導(dǎo)電桿不容易發(fā)生偏移。(2)出線套管由橡膠墊和橡膠圈進(jìn)行密封，它所處的環(huán)境惡劣受高溫、油污影響嚴(yán)重長(zhǎng)期運(yùn)行容易發(fā)生老化、脆裂現(xiàn)象。因此要根據(jù)材料的性能對(duì)橡膠墊和橡膠圈確定合理的更換周期及時(shí)更換。另外可以將密封件由普通的丁氰橡膠改為高飽和氫化丁氰橡膠和氟橡膠使密封件的性能得以提高使用壽命得以延長(zhǎng)。

4　結(jié)語(yǔ)

通過(guò)在大唐雙鴨山熱電有限公司1號(hào)發(fā)電機(jī)的出線套管上實(shí)施上述技術(shù)改進(jìn)措施后未再發(fā)生過(guò)出線套管漏氫的問(wèn)題。另外，此項(xiàng)技術(shù)改造措施投資很小具有在同類(lèi)型機(jī)組上推廣的價(jià)值。

[1]劉晉陽(yáng),提運(yùn)橋.氫冷發(fā)電機(jī)出線套管漏氫故障處理及改進(jìn)[J].電力科學(xué)與工程,2011(4).

[2]QFSN3-200-2型水氫氫冷汽輪發(fā)電機(jī)技術(shù)說(shuō)明書(shū).

姜官平(1984—),男,黑龍江雙鴨山人,助理工程師,現(xiàn)就職于大唐雙鴨山熱電有限公司,檢修部電氣主管。