氫內冷發(fā)電機漏氫的綜合治理

1、摘要：氫冷電機'>發(fā)電機漏氫量的大小直接影響到電機'>發(fā)電機組的安全穩(wěn)定運行，這也是電機'>發(fā)電機安評的一個重要指標，本文著重介紹了內蒙古國華準格爾發(fā)電有限責任公司（以下簡稱準電）北重產兩臺330MW機組漏氫量超標的原因分析以及在檢修中根據分析方案查找和治理的成功方法，在2005年檢修后兩臺機組漏氫量都達到法國ALSTOM10m3/d的優(yōu)良標準，給國內發(fā)電企業(yè)氫冷機組漏氫治理提供借鑒。 關鍵詞：氫冷電機'>發(fā)電機含氫量氣密試驗1、概述：內蒙古國華準格爾發(fā)電有限責任公司（以下簡稱準電）2×330MW機組，是北重引進法國ALSTOM

2、技術和部件，由北重組裝生產的“水氫”冷卻的無刷勵磁機組，即定子繞組水內冷、轉子繞組氫內冷、鐵芯及其它構件氫冷。氫氣由裝在轉子兩端的旋漿式風扇強制循環(huán)，并通過設置在定子機座頂部兩組氫氣冷卻器進行冷卻。氫氣系統(tǒng)由電機'>發(fā)電機定子外殼、端蓋、氫氣冷卻器、密封瓦、密封油系統(tǒng)以及氫氣管路構成全封閉氣密結構。型號為T255-460額定功率為388.2MVA，額定電流為9339A,功率因數為0.85，Y型接法，勵磁電壓為542V,勵磁電流為2495A,額定氫壓為0.3MPa,冷卻水流量為475m3/h,冷卻水溫為33。其結構圖如下：電機漏氫的部位氫冷發(fā)電機的漏氫部位歸納起來講總歸有兩部分；一

3、是氫冷發(fā)電機內部本體結構部件的漏氫，二是發(fā)電機外部附屬系統(tǒng)的漏氫。氫冷發(fā)電機本體結構部件的漏氫涉及四個系統(tǒng)；包括：水電連接管和發(fā)電機線棒的水內冷系統(tǒng)，發(fā)電機密封瓦及氫側回油管接頭的油系統(tǒng)，發(fā)電機氫氣冷卻器的循環(huán)水系統(tǒng)，發(fā)電機人孔、端蓋、手孔、二次測量引出線端口、出線套管法蘭及瓷套管內部密封、出線罩、氫冷器法蘭、轉子導電桿等的氫密封系統(tǒng)。發(fā)電機外部附屬系統(tǒng)的漏氫包括氫管路閥門及表計、氫油差壓調系統(tǒng)、氫油分離器、氫器干燥裝置、氫濕度監(jiān)測裝置、絕緣過熱檢測裝置等。3、發(fā)電機漏氫的典型事例及處理氫冷發(fā)電機漏氫部位的查找是很繁瑣的工作，需要工作人員作反復細致查找和長期跟蹤記錄分析，確證漏氫的根源和途徑，

4、根據漏氫的根源和途徑的不同，漏氫又可分為內漏和外漏，氫氣直接漏到大氣中稱為外漏，外漏點比較直觀易查找和處理；氫氣通過其它介質和空間泄漏掉稱為內漏，內漏一般不易查找和處理，以下就準電出現過的漏氫事例的查找處理作一介紹，以供參考。3.1發(fā)電機定冷水箱內含氫超標的處理準電一號機2002年4月投產，2002年7月5日從漏氫檢測儀顯示發(fā)電機定冷水箱處含有氫氣，當時氫氣含量為1.3，為了確證這一點的漏氫情況，我們使用M77-PHP-100便攜式氫氣純度分析儀從定冷水箱取樣管口處取樣化驗，含氫量是1.4，到2002年9月定冷水箱含氫量最大達到6，確證水箱含氫后，這期間我們多次組織國內專家進行現場會診，并加強

5、現場跟蹤記錄，并對定冷水箱含氫量、定冷水箱回水溫度、負荷和時間的對應關系繪成曲線進行分析研究，可能造成這一現象的原因分析如下：（1）定子線棒的接頭封焊處漏水，其原因是焊接工藝不良，有虛焊，砂眼。（2）空心導線斷裂漏水，斷裂部位有的在繞組的端部，有的在槽內直線換位處。其原因主要是空心銅線材質差：繞組端部處固定不牢，產生100HZ的高頻振動，使導線換位加工時產生的裂紋進一步擴大和發(fā)展。（3）聚四氟乙烯引水管漏水。絕緣引水管本身磨破漏水的一個原因是引水管材質不良，有沙眼（從外表看無異常，且水壓試驗合格，管內壁有沙眼）。另一個原因是絕緣引水管過長，運行中引水管與發(fā)電機內端蓋等金屬部分摩擦而導致水管磨破

6、漏水。（4）聚四氟乙烯引水管連接管螺母有松動導致水管漏水。（5）聚四氟乙烯引水管和金屬壓接頭處存在制造缺陷，壓接部分漏氫。為了進一步縮小可疑范圍，經查閱有關資料并向國內專家進行咨詢后，利用停機機會對發(fā)電機定冷水路進行了靜壓試驗，其試驗方法為：（1）將定冷水路壓力表更換為標準壓力表；（2）將定冷水箱內的混合氣體連續(xù)排出；（3）將發(fā)電機氫壓升至0.3MPa（額定工作壓力），切斷氫系統(tǒng)；（4）將發(fā)電機定冷水路水壓降到0.02MPa；（5）關閉所有定冷泵出、入口門，靜置30分鐘后記錄水壓；（6）連續(xù)監(jiān)測15小時，觀察定冷水壓力變化量。試驗結果為含氫量從1.3上升至1.7，氫壓下降0.002MPa，水壓

7、無明顯變化。通過對運行中含氫量的變化規(guī)律和靜壓試驗結果進行分析，認為：（1）漏氫不是冷卻水路嚴重故障造成的，否則，定冷水含氫量在短時間內會大幅上升，發(fā)電機整機氫壓下降速度也很快；（2）定冷水含氫量與溫度的變化有一定的關系，由此可初步斷定滲漏點不在定子線棒上；（3）在發(fā)電機運行期間，隨著負荷的變化，水電聯(lián)接管接頭熱脹冷縮較嚴重，所以滲漏現象較為明顯。（4）聚四氟乙烯水電聯(lián)接管的管壁氫滲也會造成微滲漏，以及分析表計誤差等原因，再加上發(fā)電機在停機狀態(tài)下線棒溫度較低（17）,溫度變化范圍較小，在靜壓試驗過程中，定冷水含氫量雖有變化但不明顯。在2003年5月一號發(fā)電機大修中在發(fā)電機定冷水路充核氣用QT1

8、00型氦質譜儀對發(fā)電機進行充氦氣檢漏，發(fā)現發(fā)電機汽、勵兩端水電連接管接頭大中小漏點共56個，具體漏點在水電接頭的不銹鋼和聚四氟乙烯管的壓接部分，主要原因是水電連接管壓接部分質量不過關，根據廠家提供，這批水管全部是法國進口，安裝前未進行單體打壓試驗，只是整體安裝后進行抽真空試驗，根據中華人民共和國機械行業(yè)標準氫冷電機密封性檢驗方法及評定中規(guī)定；定子絕緣引水管采用冷熱水壓法；即在時溫下，水壓為2.5Mpa，持續(xù)0.25小時；然后水壓降至0.6Mpa，升溫到90，保溫保壓2小時不漏。更換法供備件后#18管發(fā)現新管壓接部位滲漏說明法國提供的這批管部分存在問題，安裝后試驗時標準未能達到國家要求，整體可靠

9、性明顯降低。最后處理將檢查到的大漏點和中漏點的管全部更換，通過氣密試驗合格后恢復投運，至今定冷水路含氫量小于1。3.2發(fā)電機兩端瓦室含氫量超標以及其它部位的漏氫處理準電一號發(fā)電機2003年6月18日大修起機后，漏氫量在16m3/d左右，經過一年多的運行，漏氫量基本穩(wěn)定在22m3/d左右，2004年9月16日利用一號小修的機會對發(fā)電機航空插頭漏氫點進行堵漏處理，處理后航空插頭處含氫量降低到0.5左右,但發(fā)電機的整體漏量無明顯改觀，經過多次查找確證有以下漏點:（1）發(fā)電機八瓦瓦室含氫，含氫量在3左右；（2）發(fā)電機氫氣排空管含氫，含氫量在5左右；（3）勵側北端氫冷器法蘭漏氫；（4）從勵側起第三個航空

10、插頭底座閥蘭漏氫；準電二號發(fā)電機今年大修前也存在漏氫超標現象，日漏氫量最大是30m3/d，經多次檢查發(fā)現以下漏點：（1）七瓦含氫量達4（含氫體積比）；（2）排空管含氫5.01；漏氫量增長趨勢見下圖：電機檢修方案，方案如下：1、停機排氫后,拆除勵磁機定、轉子，打開七、八瓦瓦室,拆除七、八瓦上瓦枕和上軸瓦,對發(fā)電機整體進行氣密試驗，重點確定瓦室漏氫的位置，試驗方法如下；1.1從發(fā)電機的CO2系統(tǒng)充入0.05MPa的氟利昂氣體,再用干燥的壓縮空氣加壓到0.3MPa；系統(tǒng)狀況；密封油系統(tǒng)運行，潤滑油泵退出，定冷水系統(tǒng)投運。1.2用5750、5650型鹵素檢漏儀對發(fā)電機七、八瓦室進行檢查，重點對七、八瓦

11、瓦室的瓦座接合縫、密封瓦間隙處、每一條緊固螺栓孔，并觀察密封瓦空側的回油情況，沿軸頸表面回油是否均勻，有無局部噴射現象等等1.3用5750、5650型鹵素檢漏儀對發(fā)電機導電桿中心孔進行認真檢查，查證導電桿中心孔處是否存在滲漏。2、如果是由于密封瓦間隙漏氫所致，檢查密封瓦和七瓦軸頸的磨損情況，如果軸頸未損傷或輕微劃痕軸頸不需要修復，更換密封瓦即可；更換新瓦時，認真地多點、多方位檢查軸頸和效驗環(huán)的尺寸，保證軸瓦和軸頸地配合間隙，并檢查密封瓦面和效驗環(huán)的接觸情況，即每平方厘米有34個接觸點，整體有70以上的接觸面。3、如果是由于瓦室密封墊損壞或瓦座其它緊固件漏氫所致，則在大修中應更換密封墊即可。4、

12、在處理瓦室的同時要將發(fā)電機頂部管和底部管的氫閥門更換，以消除閥門內漏，5、對于航空插頭在大修中將航空插頭底座閥蘭打開，更換閥蘭密封墊即可。6、在勵磁機回裝前對發(fā)電機再次進行整體氣密試驗，并對更換后的氫系統(tǒng)閥門，機房頂部發(fā)電機氫氣排空管口、密封油排油煙管口、潤滑油排油煙管口等氫油系統(tǒng)的管路進行認真檢查，并保證整體漏量符合標準，即連續(xù)24小時空氣漏量小于2.9m3/d為合格。在2005年2月222005年3月15對二號發(fā)電機進行停機大修，和2005年3月18日5月4日一號發(fā)電機大修，發(fā)電機大修停機排氫后，按照預定的方案進行打壓查漏，效果非常明顯，發(fā)現二號機七瓦瓦座水平密封面和立面密封面漏氣非常嚴重

13、，七瓦密封瓦空側有噴油現象；一號機檢查發(fā)現發(fā)電機勵側八瓦瓦座水平密封面和立面密封面漏氣嚴重，八瓦中心環(huán)密封面泄露嚴重，勵側北端氫冷器法蘭漏氫；解體后發(fā)現兩臺機漏氫的原因是：1）瓦座密封條質量有問題造成密封條老化，是瓦座漏氫的主要原因；2）瓦座密封槽尺寸和圖紙尺寸要求偏差大，造成密封條和密封槽不匹配，有的點槽滿率過高，有的點槽滿率過低，槽滿率過高的地方長期運行造成密封條損壞；槽滿率過低造成密封不嚴，形成漏點；3）密封瓦和軸頸損傷造成密封瓦間隙過大，是造成漏氫的又一原因；4）排空管閥門內漏；針對發(fā)現以上問題在檢修中進行如下措施并處理：1）經過調研選擇信譽度高、質量過關并經多家電廠使用無問題的密封條

14、廠家；2）精心測量認真核算，選擇槽滿率最佳配合的密封條；3）將損傷的軸頸進行電刷鍍處理，對發(fā)電機密封瓦進行精心刮研，使空、氫兩側間隙及接觸面在標準范圍內，并通過三級驗收合格后方可安裝。4）將兩臺機氫盤閥門更換為進口球閥。5）在大小修時嚴格把關，對定冷水路和整體進行氣密試驗不合格或有疑問時決不能回裝；2005年兩臺發(fā)電機檢修后，定冷水路和整體氣密試驗達到優(yōu)良標準，起機后至今，平均日漏氫量都保持在26m3/d的范圍內。4、漏氫的綜合治理方法4.1在備件上嚴把質量關以上準電兩起漏氫事例究其根本原因都出在備件質量上，一使線棒水電連接管質量存在壓接問題，二是密封瓦座密封條過早老化失去彈性所致，所造成的損

15、失是非常嚴重的。所以治理漏氫首先要從備件的質量上入手，多調研國內其它電廠所用備件和密封件的情況，將好的品牌備件的廠家記下來，根據自己所用備件的型號和運行工況告訴他們，使之所供備件真正做到品質優(yōu)良適合本廠發(fā)電機所需的工況備件，在備件上作到“該換必換、換必換好”。4.2制定詳盡的漏氫處理方案發(fā)電機漏氫治理的質量不僅僅要求在解體后回裝中把關,更主要的是從檢修前的漏氫量情況分析、修前運行中漏點仔細查找、根據漏氫的情況分析漏氫部位,制訂出詳細的處理預案,作到“解體前有目的,回裝中有重點”。以上準電漏氫事例正是由于在停機前圍繞漏氫情況作了大量的工作，所以在檢修過程中井然有序地順利找到漏氫根源，一次性處理好

16、了這些漏點，真正作到檢修的有的放矢，即縮短檢修工期，又保證了檢修質量。4.3在檢修中實現過程控制在處理漏氫中對每個密封點實行嚴格控制,解體前盡量暴露本體的密封點后,排氫后對密封點用壓縮空氣再次打壓查漏(加適量氟利昂氣體),對各密封點用鹵素檢漏儀和肥皂水仔細反復測量,特別是在正常運行中查不到的部位，如汽、勵端瓦室中的瓦座結合縫；汽、勵兩側氫側回油管法蘭；以及空側密封瓦的回油情況等等-。對密封槽和密封條的密封的控制針對已查到的漏點，核對圖紙精心測量，但不能憑圖紙定實物尺寸，關鍵部件應實際反復測量，特別是密封槽加工難度大，都存在一定的誤差，密封槽的寬度和深度不均勻，不能依賴圖紙要求的密封槽尺寸和配制

17、要求的密封條,對每處密封槽應重新測量,驗證密封槽和密封條的匹配情況，如不合適采取重新選擇密封條或修理密封槽的方法，使密封槽在槽中保持9397的槽滿率,并且密封條在槽中各點的壓縮量在1317。準電一號機2005年大修解體中發(fā)現，瓦座中間環(huán)結合縫泄露嚴重，經仔細測量是密封槽尺寸和要求用的密封條尺寸不匹配，圖紙要求壓入7的密封條，以下是中心環(huán)外密封槽的測量尺寸的測量數據：電機端蓋是密封膠密封的,如準電一、二號發(fā)電機，在回裝端蓋時將端蓋密封面和發(fā)電機端部密封面清理干凈，特別注意密封槽的清理，并檢查結合面有無磕碰產生的凸起和毛刺，如有應打磨平后在密封面薄薄地均勻涂上一層T25-75密封膠，再用注膠槍從端

18、蓋下部注膠口注入T25-75密封膠于密封槽內，直至上部注膠口有大量的膠流出注滿為止。對密封瓦和瓦座裝配的控制密封瓦的間隙直接影響到發(fā)電機的漏氫量，密封瓦的檢修是發(fā)電機檢修很關鍵的一步，必須嚴格把關過程控制。準電發(fā)電機機采用單流環(huán)式油密封，空、氫每側密封瓦由四個900弧型條拼接成整環(huán)，密封瓦的氫側與空側共用一路進油，分兩路回油，通過差壓閥自動跟蹤控制油壓使氫油差壓保持0.050.1MPa,空氫兩側密封瓦拼裝后在瓦室內靠彈簧勒緊,密封瓦在瓦室內可以隨軸頸徑向浮動，并通過圓鍵定位于密封座內。在刮研密封瓦前必須精心測量瓦處軸徑，仔細檢查軸頸有無溝槽或磨損帶，如有兩條以上寬度大于1mm、深度大于0.15

19、mm溝槽或寬度大于20mm、深度大于0.05mm的磨損帶應采用電刷鍍或微電弧焊修補軸頸,修補后軸頸和原母材軸頸用刀口尺比齊用0.02塞尺不如為合格。在刮研瓦前還應仔細檢查刮研瓦的瓦胎具,有無磕碰或臟污，尺寸和要求偏差多少作詳細記錄，在刮研瓦時將胎具偏差補償考慮進去，確保所研密封瓦和軸頸的間隙達到廠家要求的范圍內,即空側間隙0.08±2mm,氫側間隙0.16±2mm。在刮密封瓦時保證瓦條端口結合嚴密，無圓角或縫隙，端面每平方厘米至少有23個接觸點，整體接觸面不低于70,且均勻分布。密封瓦內弧面和胎具每平方厘米至少有23個接觸點，整體接觸面不低于70,且均勻分布。將刮好的密封瓦

20、裝入瓦座后勒好彈簧，用手推動瓦塊檢查有無卡死現象，回裝密封瓦后應檢查瓦環(huán)端口的接觸情況，端口結合緊密用0.03mm塞尺檢查應塞不入，并且無錯口現象?；匮b密封瓦座時將瓦座密封槽清理干凈后壓入選擇好的密封條，密封條壓入時應保持自然狀態(tài)，嚴禁拉伸或壓縮密封條，密封條和密封槽的長度相適應，密封條端頭切成和槽端頭相一致的形狀并擠入適量密封膠。用螺絲把緊瓦座后用0.03的塞尺沿密封面檢查不入為止。對隱蔽密封點和氫管路的檢修控制在發(fā)電機檢修中著重注意一些解體中容易忽略的隱蔽密封點即:密封“死點”，如熱工引出線接頭、匝間短路探測器引線端、發(fā)電機底部安裝孔、發(fā)電機引出線套管法蘭以及氫管路的密封，千萬別因抓進度而

21、忽略這些點的檢修，要記住任何密封件都會老化，一旦運行中出問題再去處理將會損失很大，處理起來也很麻煩，切不可疏忽大意。準電一號機熱工引出線（航空插頭漏氫）在2005年大修前一直靠外表堵漏控制，但插針漏氫一直無法處理，在2005年大修中根據研究阿爾斯通法供件航空插頭的結構，將七個航空插頭連引線從里面適當拉出后緊固內鎖套以處理插針密封，重新更換密封圈后緊固良好。準電2005年大修前，兩臺發(fā)電機氫氣排空管因法門不嚴存在內漏，在大修中將運行中無法隔離的閥門全部更換為進口BUTECH球閥，并將發(fā)電機三道底部排污閥加裝一道二次控制閥。對氣密試驗的控制在檢修發(fā)電機過程中,控制漏氫方面著重把好壓力試驗關,即解體

22、后的定冷水路氣密試驗、轉子中心孔氣密試驗，氫氣冷卻器氣密（或水壓）試驗、回裝后的整體氣密試驗等四個氣密試驗。定冷水路氣密試驗主要檢驗發(fā)電機線棒和線棒接頭、水電連接管、引出線的連接部分等的氣密性，在運行中定冷水路發(fā)生泄露直接表現在定冷水箱含氫量大，按照國家汽輪發(fā)電機運行規(guī)程規(guī)定定冷水箱含氫量不超過3。定冷水路發(fā)生泄露危害嚴重、處理難度大，嚴重時會發(fā)生漏水接地短路事故。準電一、二號發(fā)電機定冷水箱都發(fā)生含氫超標現象，相繼在2003年一號機大修和2004年二號機大修中通過更換水電連接管處理，至今水箱內含氫量在1以下，運行正常。定冷水路氣密試驗前應將水路內的水用干燥的壓縮空氣通過吹干后,在發(fā)電機出水端加

23、裝專用法蘭和0.25級精密壓力表，充0.05Kg的氟利昂氣體,在用壓縮空氣加壓到0.03MPa,用5750、5650型鹵素檢漏儀對發(fā)電機線棒和線棒接頭、水電連接管、引出線的連接部分以及打壓用的臨時堵板、法蘭表接頭等進行查漏檢查，確證無滲漏后保壓兩小時開始一晝夜的保壓記時,以阿爾斯通標準24小時壓力降小于1為合格。轉子氣密試驗是用來檢驗發(fā)電機轉子導電桿的嚴密性，抽出轉子后在轉子勵端軸頭處安裝專用大壓工具并接0.25級精密壓力表，充0.4MPa的壓縮空氣,按北重廠家規(guī)定6小時壓力降小于0.04MPa為合格。氫氣冷卻器氣密試驗用來檢驗氫冷器水管以及水管和管板脹口的嚴密性，抽出冷卻器后將冷卻器水室打開

24、，將管路清理干凈后，重新壓3mm的高彈氟膠版墊，將水室恢復后裝專用的大壓工具，充0.4MPa的壓縮空氣，按照北重廠家要求6小時允許壓力降小于0.032合格。當發(fā)電機各密封點密封后就可以進行發(fā)電機整體氣密試驗，發(fā)電機整體氣密試驗是檢驗發(fā)電機所有靜密封點及密封瓦的密封性試驗，試驗時所有管路恢復正常運行狀態(tài)，密封油系統(tǒng)投入正常運行狀態(tài)，發(fā)電機定冷水系統(tǒng)和氫冷器不允許充水，且排空閥打開，在氫系統(tǒng)內接入0.25級精密壓力表用來檢驗泄露情況，機內充0.3MPa的壓縮空氣,用肥皂水檢驗發(fā)電機各密封點的泄漏檢查,并觀察空側密封瓦的回油情況,沿軸頸均勻平穩(wěn)流回。V=V【（P1 PB1）/（273 t1）-（P2 PB2）/（273 t2）】×Q0/P0×24/h其中：V在給定狀態(tài)下的每晝夜平均漏氣量m3/dV發(fā)電機