范躍軍華能沁北電廠檢修部

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某電廠1000MW機(jī)組漏氫原因分析及處理方法

范躍軍
華能沁北電廠檢修部

摘要：華能某電廠#6機(jī)組的發(fā)電機(jī)由哈爾濱電機(jī)廠生產(chǎn)制造，型號(hào)為：QFSN2-1000-2。發(fā)電機(jī)密封瓦為單流環(huán)結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)漏氫量≤10m3/day。該機(jī)組于2014年9月28日至2014年12月18日進(jìn)行了大修，期間電氣及汽機(jī)專業(yè)對(duì)發(fā)電機(jī)本體及氫、油系統(tǒng)進(jìn)行了檢修工作，修后發(fā)電機(jī)做氣密性試驗(yàn)時(shí)，漏氫量9m3/day，在合格范圍之內(nèi)，但機(jī)組啟動(dòng)后漏氫量55m3/day，嚴(yán)重超標(biāo)，后將油氫壓差由76KPa降低到51KPa后，漏氫量為34m3/day，略有好轉(zhuǎn)。但仍然超標(biāo)，給機(jī)組的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行帶來了重大隱患。

關(guān)鍵詞：發(fā)電機(jī)；密封瓦；密封油；油氫壓差；漏氫量

1　漏氫原因的初次排查及分析

1.1大修后機(jī)組運(yùn)行時(shí)的初步排查過程

用氫氣檢漏儀對(duì)定冷水箱、氫冷器、氫氣系統(tǒng)所有法蘭、閥門、活結(jié)等進(jìn)行檢查，未發(fā)現(xiàn)泄露情況。

對(duì)發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng)進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)#6機(jī)空側(cè)回油箱排氣管道氫氣濃度為100％，較#5機(jī)組大20％，當(dāng)時(shí)懷疑密封瓦向空側(cè)回油漏氫，打開#6機(jī)#9、#10瓦回油管道觀察窗檢查氫氣濃度為2.5％，密封瓦外漏的可能基本排除。

電氣專業(yè)針對(duì)中性點(diǎn)進(jìn)行漏氫檢查，發(fā)現(xiàn)A相瓷瓶處氫氣濃度100％，當(dāng)時(shí)初步分析此處泄露點(diǎn)就是漏氫量超標(biāo)的主要原因，計(jì)劃利用檢修機(jī)會(huì)對(duì)其進(jìn)行處理。

1.2第一次停機(jī)檢查及處理

2015年1月8日機(jī)組臨停檢修，針對(duì)漏氫問題主要進(jìn)行以下檢查和處理。

1.2.1發(fā)電機(jī)密封瓦外漏檢查

發(fā)電機(jī)密封油停油泄壓前（系統(tǒng)壓力200KPa），對(duì)發(fā)電機(jī)氫氣系統(tǒng)注入氟利昂，揭開#9、#10瓦外油檔上半，用鹵素測漏儀對(duì)汽、勵(lì)端密封瓦進(jìn)行檢查，未發(fā)現(xiàn)漏點(diǎn)。對(duì)#9、#10瓦外油擋上半鉆φ12mm的測氫孔，便于運(yùn)行中監(jiān)測密封瓦的外漏情況。

1.2.2浮子油箱檢查

對(duì)浮子油箱進(jìn)行解體清理檢查，對(duì)浮子進(jìn)行外觀檢查，無異常。經(jīng)過現(xiàn)場測量計(jì)算，運(yùn)行時(shí)浮子油箱最低油位比排油口頂部高出50mm左右，氫氣不會(huì)直接從排油口泄漏。

1.2.3中性點(diǎn)漏氫處理

圖1　#6發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)漏氫部位

對(duì)中性點(diǎn)A相瓷瓶漏氫點(diǎn)進(jìn)行處理，在打開發(fā)電機(jī)出線罩人口門，進(jìn)入內(nèi)部看到泄露瓷瓶的根部，發(fā)現(xiàn)瓷瓶和固定法蘭的結(jié)合處有五處沙眼，對(duì)此處漏點(diǎn)用專業(yè)密封膠進(jìn)行內(nèi)、外部同時(shí)封堵。處理后風(fēng)壓試驗(yàn)合格，此處無外漏現(xiàn)象（見圖1）。

1.2.4風(fēng)壓試驗(yàn)及啟機(jī)后情況

#6機(jī)發(fā)電機(jī)于2014年1月26日進(jìn)行氣密性試驗(yàn)（500KPa壓縮空氣），當(dāng)時(shí)計(jì)算漏氣量8m3/day，在合格范圍之內(nèi)，初步認(rèn)為本次已將漏氫問題已解決。進(jìn)行氣體置換后當(dāng)氫壓在300KPa左右時(shí)，漏氫量：9m3/day左右。1月17日，機(jī)組并網(wǎng)后，當(dāng)氫壓升至500KPa后，漏氫量明顯變大，漏氫量約：50m3/day，仍然超標(biāo)。

2　漏氫原因的再次排查及分析

2.1小修后機(jī)組運(yùn)行期間的排查過程

根據(jù)上述檢修排查情況及結(jié)果，可以看出：發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)漏氫不是#6機(jī)漏氫量嚴(yán)重超標(biāo)的主要原因，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子靜止或盤車狀態(tài)下漏氫量合格，機(jī)組高速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下漏氫量嚴(yán)重超標(biāo)，問題的關(guān)鍵還在密封瓦上。

檢查及調(diào)整情況如下：

2.1.1對(duì)發(fā)電機(jī)汽、勵(lì)端外油檔內(nèi)漏氫進(jìn)行測量，汽端外油檔內(nèi)氫氣濃度：3％，勵(lì)端外油檔內(nèi)氫氣濃度：4％。密封瓦外漏量在允許范圍之內(nèi)，排除其外漏的可能。

2.1.2對(duì)發(fā)電機(jī)空側(cè)回油箱屋頂排氣管進(jìn)行測量，氫氣濃度：100％（#5機(jī)：80％）。對(duì)主油箱排油煙管道進(jìn)行氫氣濃度進(jìn)行測量：4.7％（#5機(jī)：0.7％），#6機(jī)明顯比#5機(jī)大。

2.1.3就地檢查密封油浮子油箱油位波動(dòng)較大，在25mm內(nèi)上下波動(dòng)，用聽針聽此油箱進(jìn)、出口油管道內(nèi)有氣體沖擊油流的聲音，且管道伴隨著振動(dòng)。浮子油箱頂部的氣體平衡管道溫度較高，判斷內(nèi)部持續(xù)有熱流體通過。

2.1.4將油氫壓差由76KPa降低至86KPa,氫壓升至500KPa，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)氫壓曲線下降趨勢加劇，漏氫量變大：65m3/day。

2.1.5將油氫壓差由76KPa降低至46KPa,氫壓升至500KPa，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)氫壓曲線下降趨勢變緩，浮子油箱油位相對(duì)穩(wěn)定，進(jìn)、出口管道內(nèi)的氣體沖擊聲明顯減弱，管道幾乎無振動(dòng)現(xiàn)象，計(jì)算漏氫量：27m3/day。

2.1.6將油氫壓差由46KPa提高至56KPa，計(jì)算漏氫量：35m3/day。

2.1.7將油氫壓差由56KPa降低至51KPa，計(jì)算漏氫量在34m3/day左右。之后，油氫壓差未再進(jìn)行調(diào)整，保持此狀態(tài)運(yùn)行至停機(jī)檢修。

通過以上檢查和調(diào)整得出重要結(jié)論：油氫壓差變大時(shí)，密封油流量變大，密封油通過回油帶走的氫氣量變大，耗氫量（漏氫量）變大，且大部分氫氣從空側(cè)回油箱的排空管排放到。

2.2機(jī)組停運(yùn)冷卻盤車狀態(tài)的檢查

2015年5月16日機(jī)組停運(yùn)盤車狀態(tài)，維持氫氣壓力500KPa、油氫壓差調(diào)至69KPa，24小時(shí)計(jì)算漏氫量為9m3/day.同時(shí)對(duì)發(fā)電機(jī)空側(cè)回油箱屋頂排氣管進(jìn)行測量，氫氣濃度：44％。對(duì)主油箱排油煙管道進(jìn)行氫氣濃度進(jìn)行測量：0.8％。再次證明：發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子靜止或盤車狀態(tài)下漏氫量合格，機(jī)組高速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)漏氫量嚴(yán)重超標(biāo)。

#5、#6機(jī)同時(shí)停機(jī)盤車狀態(tài)下，運(yùn)行通過關(guān)斷相關(guān)閥門，通過油箱油位上升或下降刻度來計(jì)算流量，對(duì)比如下：

表一#6機(jī)盤車狀態(tài)下不同油氫差壓時(shí)密封油流量對(duì)比

表二#5、#6機(jī)盤車狀態(tài)下油氫差壓69 KPa時(shí)密封油流量對(duì)比

通過表一及表二可以看出：油氫壓差增大，密封油流量增大；#5、#6機(jī)油氫壓差相同的情況下，#6機(jī)氫側(cè)回油量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于#5機(jī)，再次肯定#6機(jī)密封瓦存在異常情況,計(jì)劃利用停機(jī)機(jī)會(huì)對(duì)其進(jìn)行解體檢查。

3　密封瓦解體檢查及處理

3.1密封瓦解體發(fā)現(xiàn)的主要問題

2015年5月15日停機(jī)對(duì)#6機(jī)發(fā)電機(jī)密封瓦進(jìn)行解體檢查，發(fā)現(xiàn)密封瓦存在以下問題：

3.1.1汽端氫側(cè)密封瓦出現(xiàn)較嚴(yán)重的碰磨痕跡，上半烏金面同時(shí)出現(xiàn)較嚴(yán)重的發(fā)黑跡象，且發(fā)黑部位有大約50條軸向細(xì)小裂紋，但裂紋均沒有貫穿密封面，裂紋主要集中在密封瓦上半，裂紋區(qū)域長度約600mm；汽端氫側(cè)密封瓦總間隙超標(biāo)，最大間隙0.80mm（設(shè)計(jì)值0.29-0.31mm），超出設(shè)計(jì)值0.49mm，最大間隙在密封瓦上下方向；汽端氫側(cè)密封瓦徑向磨損嚴(yán)重，密封面有明顯飛邊毛刺現(xiàn)象，飛邊處毛刺約0.50mm高（見圖2、圖3）。

圖2　汽端氫側(cè)密封瓦

圖3　汽端氫側(cè)密封瓦

3.1.2汽端空側(cè)、勵(lì)端氫側(cè)密封瓦烏金也出現(xiàn)輕微的發(fā)黑現(xiàn)象，沒有發(fā)現(xiàn)裂紋，勵(lì)端空側(cè)密封瓦徑向密封面出現(xiàn)輕微溝痕，但沒有發(fā)黑跡象。

3.2原因分析

密封瓦磨損及間隙超標(biāo)的原因初步分析有以下幾點(diǎn)：

#6機(jī)組大修后啟機(jī)期間，共有7次因?yàn)檩S承振動(dòng)大機(jī)組跳閘，而由于#9#、#10瓦振動(dòng)超標(biāo)導(dǎo)致機(jī)組跳閘共發(fā)生3次，具體情況如下：

3.2.12014年12月17日09:42，#6機(jī)掛閘，開始升速。09:57汽輪機(jī)定速3000rpm，13:10發(fā)電機(jī)并網(wǎng)。14:09負(fù)荷35MW，#8瓦Y方向125.931mm，#9瓦X方向214.622mm，#9瓦Y方向124.367mm，#10瓦X方向171.478mm，#10瓦Y方向44.411mm，汽輪機(jī)跳閘，首出“軸承振動(dòng)大”，發(fā)電機(jī)聯(lián)跳，首出“逆功率保護(hù)”動(dòng)作，檢查設(shè)備聯(lián)動(dòng)正常。

3.2.22014年12月17日14:55，汽輪機(jī)沖車至3000rpm，16:56發(fā)電機(jī)并網(wǎng)。18:04負(fù)荷50MW，汽輪機(jī)跳閘，#9瓦X方向199.478mm，#9瓦Y方向126.732mm，#10瓦x方向190.590mm，#10瓦Y方向44.792mm，首出“軸振動(dòng)大”，發(fā)電機(jī)聯(lián)跳，首出“逆功率保護(hù)”動(dòng)作，檢查設(shè)備聯(lián)動(dòng)正常。18:46轉(zhuǎn)速至0，投入主機(jī)盤車。

3.2.32014年12月18日14:33,汽輪機(jī)掛閘沖轉(zhuǎn)，14:39沖轉(zhuǎn)至800rpm，低速暖機(jī)。16:17汽輪機(jī)轉(zhuǎn)至3000rpm，19:49發(fā)電機(jī)并網(wǎng)，21:08機(jī)組負(fù)荷50WM，#9瓦X方向203.369mm，#9瓦Y方向126.160mm，#10瓦X方向124.214mm，#10瓦Y方向36.514mm，“軸振動(dòng)大”保護(hù)動(dòng)作跳閘，發(fā)電機(jī)聯(lián)跳，相關(guān)設(shè)備聯(lián)動(dòng)正常。

#9、#10瓦振動(dòng)大導(dǎo)致密封瓦與軸徑之間油膜震蕩，影響密封、潤滑效果，從而導(dǎo)致密封瓦溫度過高，烏金面發(fā)黑變形。而啟機(jī)過程中#9瓦振動(dòng)較#10瓦大，導(dǎo)致汽端氫側(cè)密封瓦碰磨最嚴(yán)重。勵(lì)端空側(cè)密封瓦烏金面出現(xiàn)溝痕是由于密封油系統(tǒng)有細(xì)小顆粒沒有清掃干凈，進(jìn)入密封瓦密封面內(nèi)導(dǎo)致密封瓦磨損。

3.3整改防范措施

3.3.1仔細(xì)檢查軸承室及油孔內(nèi)的異物，徹底清掃軸承室及油管道內(nèi)的細(xì)小顆粒物，不留死角。

3.3.2更換新的密封瓦，仔細(xì)核對(duì)密封瓦內(nèi)徑及軸徑，確保密封瓦徑向間隙在合格范圍內(nèi)。

3.3.3檢查密封瓦軸向、徑向密封面是否有毛刺，保證密封面接觸情況良好。

3.3.4仔細(xì)檢查密封瓦彈簧是否存在制造缺陷，彈簧緊力是否滿足廠家設(shè)計(jì)要求，安裝時(shí)密切注意彈簧不能裝反及裝錯(cuò)位置。

3.3.5復(fù)查內(nèi)、外油檔間隙，滿足圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求，防止碰摩引起轉(zhuǎn)子振動(dòng)異常。

3.3.6增設(shè)三期主機(jī)潤滑油油凈化裝置，不間斷對(duì)油箱進(jìn)行濾油，保證油質(zhì)合格。

4　小結(jié)

通過上述現(xiàn)象可以看出：密封瓦間隙嚴(yán)重超標(biāo)是本次發(fā)電機(jī)漏氫量超標(biāo)的主要原因。運(yùn)行中密封瓦隨著轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)而發(fā)生浮動(dòng)現(xiàn)象，軸向密封及徑向密封效果惡化，導(dǎo)致密封油流量增大，密封油回油帶走的氫氣量增大，氫氣通過空側(cè)回油箱排空管排到廠房外。

密封瓦更換后，#6發(fā)電機(jī)機(jī)組啟動(dòng)并網(wǎng)后計(jì)算漏氫量：7m3/day左右，在合格范圍之內(nèi)。漏氫量超標(biāo)一直是困擾著各大電廠的主要問題之一，嚴(yán)重影響著機(jī)組安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。機(jī)組運(yùn)行期間一但出現(xiàn)漏氫量超標(biāo)，應(yīng)該立即組織相關(guān)專業(yè)人員對(duì)發(fā)電機(jī)氫、油、水系統(tǒng)進(jìn)行排查，由表及里分析漏氫的真正原因，通過各種有效手段降低漏氫量，必要時(shí)停機(jī)進(jìn)行處理。經(jīng)過停機(jī)檢修，某電廠#6機(jī)組漏氫問題已經(jīng)得到徹底治理，此次事件經(jīng)過為百萬機(jī)組治理漏氫問題提供寶貴經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]顧煜炯.汽輪發(fā)電機(jī)組扭振安全性分析及應(yīng)用.北京：科學(xué)技術(shù)出版社2013.02

[2]陸頌元.汽輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng).北京：中國電力出版社，2002，56-57

[3]隨機(jī)圖紙《密封瓦裝配圖》,圖號(hào)：Z1C000101,哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司

[4]隨機(jī)資料《密封瓦系統(tǒng)說明書》,圖號(hào)：OEA.466.389,哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司