丁 維

（東方電氣集團東方電機有限公司，四川德陽 618025）

0 引言

汽輪發(fā)電機運行過程中，為了確保汽輪發(fā)電機可以持續(xù)保持高出力的運行狀態(tài)，大部分汽輪發(fā)電機均使用水、氫、氫的冷卻方式來對電機本體進行冷卻，取得非常好的冷卻效果。但在采用這種方式進行冷卻的過程中，如果發(fā)電機內(nèi)出現(xiàn)漏氫，勢必會導(dǎo)致出力下降，甚至?xí)绊懓l(fā)電機組的正常運行，影響電廠的經(jīng)濟效益。所以，做好汽輪發(fā)電機漏氫問題的分析工作，對漏點進行妥善處理是保證電廠正常運行的一項重要工作。

1 案例

QFSN-600—2-22型三相同步發(fā)電機，發(fā)電機的額定容量667 MV·A，額定功率600 MW，額定功率因數(shù)為0.9，額定電壓22 kV，最大連續(xù)輸出功率679.4 MW，發(fā)電機使用水-氫-氫的方式進行冷卻，最大容量755 MV·A。采用軸向和徑向氣隙隔板，可以使氣體劃分到不同的冷熱區(qū)域，從而在一定程度上對冷熱風(fēng)的混合造成遏止，保證溫度可以均勻分布到轉(zhuǎn)子軸向周圍。使用閉門式氫氣循環(huán)系統(tǒng)作為發(fā)電機氫冷系統(tǒng)，氫氣每天的設(shè)計泄漏量為10 m3。氫氣冷卻器劃分成4組，使用繞片式結(jié)構(gòu)，利用2個閥門線路控制兩側(cè)氫氣冷卻器冷卻水流量，采用對稱布置的方法布置氫氣冷卻器進出水管路，通過對水量進行調(diào)節(jié)，使冷氫氣的溫度保持在（40～46）℃，發(fā)電機的兩端分別布置了密封瓦，發(fā)電機結(jié)構(gòu)見圖1所示。1#汽輪發(fā)電機在運行過程中出現(xiàn)漏氫問題，最大時達30 m3/d，出現(xiàn)真空油箱油位低、直流密封油泵聯(lián)啟現(xiàn)象。

圖1 發(fā)電機結(jié)構(gòu)

2 汽輪發(fā)電機漏氫原因分析

通常情況下，汽輪發(fā)電機漏氫主要是由發(fā)電機本體漏氫和密封油、定冷水系統(tǒng)漏氫2方面原因所致。其中發(fā)電機本體漏氫指的是機座和端蓋結(jié)合面由于密封不到位造成漏氫、轉(zhuǎn)子部分長期運行使密封膠圈老化造成漏氫、氫氣冷卻器上下法蘭和機殼結(jié)合處銀橡膠墊腐蝕出現(xiàn)破裂造成漏氫[1]。密封油系統(tǒng)漏氫主要指密封瓦座和端蓋垂直結(jié)合面密封墊受力不均勻、錯口不平造成的漏氫、壓差閥或平衡閥調(diào)節(jié)性能差造成的漏氫等。結(jié)合電廠實際情況，對汽輪發(fā)電機漏氫問題進行分析后發(fā)現(xiàn)，汽輪發(fā)電機漏氫主要有5個方面的原因。

（1）由于1#發(fā)電機很長時間內(nèi)冷水，銅離子嚴重超標。據(jù)此初步分析發(fā)電機中絕緣水管和“煙斗”焊接位置出現(xiàn)了漏點或者發(fā)電機中筒導(dǎo)線受到了嚴重的腐蝕。

（2）發(fā)電機絕緣引水管和定子線圈冷卻水進（回）水集環(huán)管之間的連接接頭松動，導(dǎo)致出現(xiàn)滲漏。

（3）定子線圈進水集管排污管穿發(fā)電機氣側(cè)墊圈出現(xiàn)破損，并且發(fā)電機絕緣引水管持續(xù)嚴重泄漏。

（4）利用自動漏氫巡檢儀將封閉母線中的壓縮空氣倒流到冷水箱，空氣為水箱中的起壓介質(zhì)，機內(nèi)氫氣有可能會漏入到封閉母線，然后再流入到水箱中，此外，發(fā)電機中有可能還存在一些很大的外漏點。

（5）水介質(zhì)和氫氣有連通的情況存在。由于采用波紋筒式氫/水差壓開關(guān)感應(yīng)件，差壓值非常大，運行過程中很容易出現(xiàn)破損情況，由于定子線圈的進水壓力＜機內(nèi)氫壓，壓差在（70～90）kPa，定子冷水系統(tǒng)中會進入氫氣。拆除自動漏氫檢測儀和定子冷水箱軟管后，發(fā)現(xiàn)氣流主要是從定子冷水箱漏出，對氣體進行測定后證明為氫氣。隔離氫/水壓開關(guān)、持續(xù)觀測4 h后發(fā)現(xiàn)，氫壓力下降速度明顯降低。在沒有隔離之前氫氣壓下降速度為0.7 kPa/h，隔離后氫氣壓的下降速度為0.1 kPa/h。但是這不是導(dǎo)致發(fā)電機內(nèi)出現(xiàn)漏氫的主要因素，進一步觀測后發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致氫氣壓下降速度降低的主要因素是由于氫氣溫度升高后，在一定程度上抑制了氫氣壓的下降[2]。

3 發(fā)電機檢修

（1）對發(fā)電機汽、勵端密封瓦之間的間隙進行檢測，發(fā)現(xiàn)勵磁段空側(cè)位置瓦間隙嚴重超標，立即對其進行更換。進一步檢查后發(fā)現(xiàn)，汽端轉(zhuǎn)子位置有輕微磨損，導(dǎo)致密封瓦部分間隙超標，但是最小間隙依然在規(guī)定范圍內(nèi)。

（2）拆卸下發(fā)電機上4個氫冷卻器進行進一步檢修，對內(nèi)部進行清理，并更了換水密封墊，回裝后進行壓力試驗，試驗壓力為0.8 MPa，持續(xù)時間4 h。

（3）檢查處理氫氣系統(tǒng)中原有的漏點，更換發(fā)電機氣端氫側(cè)回油管。

（4）對主機潤滑油進行濾油，然后實施24 h發(fā)電機風(fēng)壓試驗。試驗過程中，模擬發(fā)電機運行狀態(tài)，調(diào)試好密封油系統(tǒng)后，向密封瓦內(nèi)正常供油，油質(zhì)達到了標準。投入發(fā)電機定子冷卻水系統(tǒng)后，將冷卻水溫度控制在穩(wěn)定狀態(tài)下，為了避免發(fā)電機內(nèi)部出現(xiàn)結(jié)露情況，需要在水側(cè)投入氫氣冷卻器水，試驗采用經(jīng)過凈化干燥處理的空氣作為試驗氣體，為了保證結(jié)果的準確性，將發(fā)電機中氫氣冷卻出風(fēng)口冷風(fēng)網(wǎng)溫度和氫氣冷卻器進口熱風(fēng)溫度控制在規(guī)定的平均值范圍內(nèi)[3]。

4 漏點處理措施

（1）利用氫氣側(cè)漏儀器對現(xiàn)場進行檢查后發(fā)現(xiàn)，氫氣冷卻器下部密封點出現(xiàn)泄漏，安排專人對螺栓進行了緊固。在進行負荷升降過程中，注意對氫氣冷卻水流量進行調(diào)整，并將氫器溫度控制在（40～46）℃。重新檢測后沒有再次出現(xiàn)氫氣滲漏情況，但依然沒有達到規(guī)定要求。

（2）安排工作人員定期對排氫口氫氣的純度進行測定，發(fā)現(xiàn)純度＞70%，并且漏氫量比較大時，需要調(diào)節(jié)密封油系統(tǒng)的油氫差壓，將差壓從原來的56 kPa調(diào)整到70 kPa。

（3）進一步檢查后發(fā)現(xiàn)，密封油真空油箱中存在泡沫，對主機潤滑油進行化驗，潤滑油油質(zhì)符合規(guī)定要求。考慮到泡沫會導(dǎo)致真空油箱油位下降且影響密封油泵順利打油，并使直流密封油泵聯(lián)合啟動，造成密封油壓力波動過大。將真空油箱中的真空度從原來的-98 kPa降至-91 kPa，提升了密封油壓力的穩(wěn)定性。

（4）為了避免油氫差壓值產(chǎn)生過大的波動，在DCS（Decentralization Control System，分散控制系統(tǒng)）中接入氫差壓變送器，實時對密封油系統(tǒng)進行監(jiān)控。采用這種方式后，顯著降低了發(fā)電機氫氣泄漏量。對運行數(shù)據(jù)實際監(jiān)測后發(fā)現(xiàn)，發(fā)電機每晝夜氫氣的平均泄漏量為8.6 m3，達到了規(guī)定要求[4-5]。

5 結(jié)束語

在QFSN-600-2-22型汽輪發(fā)電機運行過程中，引起氫氣泄漏的因素比較多，歸納起來主要有2種，一種是氫氣泄漏到發(fā)電機封閉母線外殼中和油水系統(tǒng)中，另一種是氫氣泄漏到大氣中。前者氫氣滲漏不易察覺，漏點位置不明確，對漏點進行檢查和處理時相對比較復(fù)雜。例如氫氣有可能會從定子線圈漏到定子冷卻水系統(tǒng)中、氫氣可以從密封瓦漏入到密封油系統(tǒng)中。后者常見的漏氫點主要包括氫氣管理系統(tǒng)滲漏、出線罩泄漏、發(fā)電機端蓋泄漏、測溫元件接線柱板泄漏等，這種類型的泄漏可以利用相應(yīng)的滲漏檢測方法將漏點找出來，然后解決氫氣滲漏問題。

在實際檢修過程中，需要嚴格控制轉(zhuǎn)子的嚴密性和定子繞組水路，密封油系統(tǒng)差壓閥要求可靠、靈活、準確。在發(fā)電機運行過程中要對油溫進行密切監(jiān)視，使發(fā)電機中氫壓力和密封油壓之間的壓力差可以保持在設(shè)計范圍內(nèi)。提高密封油的清潔度，防止因為密封瓦磨損后間隙的變大，進而導(dǎo)致氫氣的泄漏量變大。在發(fā)電機長期運行過程中，水接頭和線棒焊接位置有可能會出現(xiàn)滲漏、氫氣冷卻水側(cè)也有可能會出現(xiàn)泄漏，這均會使氫氣的泄漏量增加，嚴重時會引發(fā)安全事故，因此需要嚴格防范發(fā)電機氫氣的泄漏。一旦發(fā)現(xiàn)有氫氣泄漏的情況立即進行處理。