390MW燃氣輪發(fā)電機組氣密性試驗探討

1工程介紹浙江蕭山天然氣發(fā)電工程是在一期2臺125MW發(fā)電機組的基礎上擴建2套由德國SIEMENS公司引進的GUDJS94.3A的燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組。發(fā)電機型號THDF108/53,為水氫氫型的機組,額定出力403MW/MVA,額定電壓為21KV,頻率為50Hz,重量為372t。發(fā)電機配有氫、油、水控制系統(tǒng),以提供和控制發(fā)電機冷卻用氫氣,密封用油和定子線圈冷卻用水。氫系統(tǒng)設有氫氣匯流排、氫氣干燥裝置、漏氫檢測裝置等設備,機組還設計了CO2置換系統(tǒng),用于停機后用CO2置換出定子內部的氫氣,防止發(fā)生爆炸。密封油系統(tǒng)(如圖1所示)主要是向密封瓦提供壓力油源,防止發(fā)電機內部壓力氣體沿轉軸逸出。正常運行期間,主密封油泵從密封油真空油箱中抽出密封油,然后通過冷卻器和濾油器把密封油送到軸封。向軸封提供的密封油分別以大約相同的數(shù)量通過軸與密封環(huán)間的間隙流向軸封的氫氣側和空氣側。從軸封的空氣側排出的密封油直接流入軸承油回流管路,再返回密封油真空油箱;流向氫氣側的則首先匯聚到發(fā)電機消泡箱,然后到氫側回油箱內。與常規(guī)機組密封油系統(tǒng)不同的是該機型的密封瓦結構不是采用雙環(huán)雙流式油密封,而是采用單環(huán)結構;該機型還配有真空凈油裝置(含真空泵),使真空油箱內的密封油保持真空狀態(tài),去除密封油中的氣體,防止油中的氣體污染發(fā)電機中的氫氣。(1)發(fā)電機設備及其氣體系統(tǒng)和密封系統(tǒng)安裝完畢。(2)發(fā)電機氣體系統(tǒng)吹掃干凈。(3)密封油系統(tǒng)經(jīng)油(與汽機潤滑油共用一個油源)沖洗化驗合格。(4)密封油系統(tǒng)調試工作(如消泡箱液位、發(fā)電機漏液檢測、壓力變送器等)已經(jīng)完成,并能投入正常運行。(5)為確保氣密性試驗用氣,干燥的儀用空氣可投入使用。(6)發(fā)電機內部溫度測點、內部氣壓測點等可以投入使用。密封油已經(jīng)投入使用,向發(fā)電機內部以一定速率(不高于0.2MPa/min)充入儀用空氣;待發(fā)電機機內壓力達到500KPa停止升壓,在過程中繼續(xù)監(jiān)視氫油壓差,保持在0.1MPa左右。發(fā)電機氣體泄漏由受控部分和非受控部分組成。受控部分主要指已知的或人為的氫氣消耗,如氣體分析儀消耗的氫氣、密封油中被真空系統(tǒng)排出的氫氣等。非受控部分泛指管道、閥門、發(fā)電機蓋板等不確定性泄漏根據(jù)常規(guī)機組的經(jīng)驗并結合本機組結構特點,發(fā)電機本體及氣管線等部位的檢查漏氣部位(用肥皂液進行檢漏):機座端蓋、定子出線、轉子引線(之前已經(jīng)做完該部分氣密試驗)、氫氣和二氧化碳管道焊口及閥門(消除閥門內漏和密封不嚴等現(xiàn)象)和法蘭結合面、氫冷器端面、端蓋上的堵板法蘭、定子冷卻水接地線接頭等。氫冷器、氫氣干燥器、密封油系統(tǒng)、氫氣控制系統(tǒng)均為模塊化供貨,安裝質量由廠家保證,現(xiàn)場僅就其對外接口檢查。由于密封瓦座與端蓋連接之間沒有定位銷,必須在施工密封瓦與轉軸之間的徑向間隙、密封瓦與密封瓦支座的軸向間隙以滿足廠家規(guī)范;密封瓦上下兩半端面平行,在0.03mm范圍內。過程中處理的漏點如下:發(fā)電機定子冷卻水接地線接頭有漏氣,經(jīng)廠家來現(xiàn)場進行更換處理合格;發(fā)電機汽端(燃機側)有一堵板泄漏,拆除發(fā)現(xiàn)堵板法蘭密封圈磨損,更換后無泄漏。未發(fā)現(xiàn)其他泄漏點。2.2.3進行試驗本機組發(fā)電機氣密性試驗分為兩個步驟:(1)氣體泄漏總量試驗;(2)受控部分漏氣量試驗。1項與2項之差既為需要控制的系統(tǒng)漏氣量。系統(tǒng)狀態(tài):密封油系統(tǒng)正常工作,真空泵不工作,但打開真空泵通向排油煙機的旁路閥門。若機組檢查無明顯泄漏,待機內氣體壓力穩(wěn)定1小時后持續(xù)記錄48小時內數(shù)據(jù)。計算公式如下:V為發(fā)電機系統(tǒng)氣體體積,105m3j;H為試驗時間h;M1和M2為試驗前后壓力mbar;B1和B2為試驗前后大氣壓力mbar;T1和T2為試驗前后氣體溫度℃。根據(jù)48小時內實測數(shù)據(jù)計算得系統(tǒng)狀態(tài):真空泵必須關閉,真空泵隔離閥、旁路閥也同時關閉。當真空油箱壓力變化超過0.1bar左右開始數(shù)據(jù)如表1所示。計算如下:真空油箱體積為V=π×1.3×1.3×1.25/4=1.658立方米,其中1.3為真空油箱直徑,1.25為真空油箱油VT為真空油箱自由容積,m3;T為真空油箱空氣溫度,℃;真空油箱壓力增加,mbar;計算得L=1.276Nm3/d;(3)非受控部分體積=Lt-Lv=2.127-1.276=0.851Nm3/d符合西門子技術規(guī)范泄漏量小于1.5m3(s.t.p.)/d的要求。在試驗初期,48小時后的計算結果均為負值,在確認所有儀表均正常投用之后發(fā)現(xiàn)以下幾個問題。定子冷卻水泵運行一段時間后水溫高達40℃,由于我們做氣密性試驗時間為冬季,晝夜溫差較大,定子冷卻水系統(tǒng)時停時開引起發(fā)電機內部氣體溫度不自然的快速變化,。后決定暫停定子冷卻水系統(tǒng)沖洗。試驗開始時,由于發(fā)電機氫氣冷卻器溫度測點未安裝,遂以發(fā)電機線圈溫度測點數(shù)據(jù)代替,卻發(fā)現(xiàn)48小時后計算結果為負。后在施工人員完成發(fā)電機氫氣溫度測點接線后,順利試驗。氫氣冷卻器處是發(fā)電機氣系統(tǒng)內空間最大且溫度測點布置最多最均勻的地方(共6個測點分別布置在氫氣冷卻器上下),所以此處溫度數(shù)據(jù)最能體現(xiàn)發(fā)電機內部氣體實際溫度。以上兩個問題實際上均由于氣密性試驗進行過程中,系統(tǒng)內氣體幾乎沒有對流無法傳遞熱量并均衡其溫度,使得發(fā)電機內等溫面形狀復雜,如果在試驗中采用將各個溫度測點的數(shù)據(jù)簡單數(shù)值平均的方法勢必無法精確計算出發(fā)電機漏氣量。4結語經(jīng)過對以往工程的分析和蕭電#4機組的試驗證明,發(fā)電機氣體管道和本體的安裝質量是造成氣密性試驗時間長短的主要原因,特別是管道法蘭、發(fā)電機密封瓦及端蓋等安裝尤其重要,避免造成不必要的重復工作;過程中試驗溫度、壓力等測點的選擇也能對氣密性試驗結果產(chǎn)生嚴重影響。只要在安裝過程中認真分析和總結,采取有效的措施,發(fā)電機運行中的漏氫能夠控制在一個良好的水平。摘要：發(fā)電機的漏氫量是整個電廠機組運行