探讨发电机定冷水系统含氢量高原因分析及处理

探讨发电机定冷水系统含氢量高原因分析及处理
摘要:因为发电机定冷水系统漏氢影响正常机组运行，本文就某台340MW发电
机机组在正常运行过程中的漏氢部位和相关现象进行分析研究，探讨其发生原因
和相应的处理措施以做好防范。

确保发电机定冷水箱漏氢监测值低于4%，符合《防止电力生产事故的二十五项重点要求》使机组正常运行。

关键词：发电机；冷水系统；漏氢；机组
引言
发电机漏氢除了影响机组的正常运行，作为氢冷发电机中发生频率较高的意外事故，同
时具有着相当大的危险性。

因为氢气本身是一个易燃易爆的危险性气体，在空气中爆炸的极
限要求很低处于百分之4到百分之75之间，发电机一旦漏氢相关工作人员第一时间要对泄
漏的氢气进行排放，氢气本身具有化学性质活跃的特性，极易和其他气体发生化学反应，如
果相关工作人员没有及时疏通发电机泄漏的氢气，漏氢在工厂中不断聚集并且和厂内的空气
以及各种气体混合，整个工厂的工作环境都有随时可能发生氢爆的危险，与此同时漏氢对于
发电机和冷却和机组的正常安全运行产生了很大的影响，因此对发电机组的漏氢防范措施是
所有相关工作人员管理组需要给予重视的问题。

1.发电机漏氢的原因
氢冷发电机漏氢的原因主要有以下几点:
(1)氢管路系统的焊缝、阀门及法兰不严密引起漏氢，定子线棒的接头封焊处因为焊接的
工艺不良，形成了虚焊和砂眼同样也是漏氢的原因。

(2)机座、端罩及出线罩的结合面，由于密封胶没注满密封槽或密封胶、密封橡胶条等老
化引起漏氢。

(3)密封瓦有缺陷或密封油压过低，使油膜产生断续现象，造成大量漏氢。

(4)氢冷器不严密，使氢气漏入氢冷却水中导致发电机产生大量漏氢。

(5)定子内冷水系统，尤其是绝缘引水管接头等部位不严密，使氢气漏入内冷水中。

在发电机中聚四氟乙烯绝缘引水管对发电机和冷却系统和冷水机之间的运输具有重要的
作用，关于聚四氟乙烯绝缘引水管同样具有漏氢的风险因素，相关企业为节约成本使用不适
合发电机实际情况的材质差，有砂眼的聚四氟乙烯绝缘引水管，导致水管自身因为异常磨损
导致破裂漏水，还有聚四氟乙烯绝缘引水管因为相关工作人员没有对发电机实际工作环境进
行考察导致出现聚四氟乙烯绝缘引水管过长的问题，导致出现引水管与发电机内端盖等一些
金属部分产生摩擦最终同样导致聚四氟乙烯引水管破裂漏水，其次相关工作人员在实际工作
过程中对检修工作疏忽导致忽视了对聚四氟乙烯引水管的连接管的检查，若引水管连接管处
的螺母发生松动，O型圈也出现老化迹象同样会导致发电机出现漏氢现象，以及聚四氟乙烯
压接部分若存在制造缺陷同样会产生如上的风险和问题。

发电机漏氢量较大时，应对内冷水箱、氢冷器放气门、发电机两侧轴瓦、发电机各结合面处、密封油箱及氢系统的管路、阀门
等处进行重点查找。

通常采用专门检漏仪、涂刷洗净剂水、洗衣粉水或肥皂水等办法查找。

内冷水系统有微量漏氢时，一定要保持氢压高于水压0.05MPa以上，应尽早安排停机处理。

大量漏氢时，应立即停机处理，不可延误。

氢冷器漏氢时，将漏泄的氢冷器进、出口水门关闭，根据温升情况降低发电机负荷，进行堵漏。

密封油压低造成漏氢时，应提高油压。

密封瓦缺陷及发电机各结合面不严造成漏氢，可在大、小修或临检时处理。

在发电机运行时如果漏点不能消除而氢压不能保持时，则可降低氢压运行，同时按低氢压运行的规定降低负荷，此时应采取措施防止空气进入发电机外壳内。

氢冷发电机定冷水系统在正常运行工作的情况下是不可能分解产生任何氢气的发电机内氢气的运行压力0.4Mpa大于定冷水的运行压力0.25MPa，因此氢侧会总是有微量的氢气通过聚四氟乙烯管微孔等处漏入到定冷水中。

氢气一旦在定冷水中达到一种饱和状态，会随着定冷水的流动在定冷水箱内逐渐析出，之后将会在定冷水箱的顶部排出即所谓的内漏。

当发电机定冷水系统发生内漏时，很容易在发电机的某些管路上形成气阻，严重阻碍发电机正常的工作和运行，同时带来的巨大的安全隐患。

发电机大量漏氢时，应做好防止氢爆的安全措施。

2.发电机出现漏氢的危害
表格1
渗漏部位漏率/(Pa·m3)s
汽侧端盖手孔处 1.2x10
励侧端盖手孔处 5.3x10
顶部人孔处 4.2x10
V,W相中性点出线绝缘套管 2.4x10
氢气是发电机的冷却剂，根据发电机冷却方式不同，可以是冷却铁心、定子绕组或转子绕组。

如果漏氢，将引起发电机内氢压下降，冷却效果变差，发电机各部分温升增加，使得发电机寿命降低。

发电机漏氢是不可避免的，应当加强维护，控制漏氢量。

一般氢压下降后发电机监控会发出警报，需要及时充氢；氢气外漏后，将上升聚集在车间屋面一角，由于氢气是易爆气体，所以有安全隐患。

所以发电机的屋面都装有通风装置，以免氢气积蓄。

发电机一旦发生漏氢现象，将不再能保证氢压原有的额定值，导致氢压异常，使机组不能正常运行。

漏氢除了对机组的工作有影响，降低发电机工作效率之外，同时浪费氢气，消耗过多的氢气，氢气在市场上制造成本高保存不易，漏氢容易导致制氢频繁，成本高。

漏氢最大的危险莫过于随时可能发生的氢爆，导致发电机机组和工厂其他机组着火爆炸，造成损坏。

漏氢时，若例如聚四氟乙烯引水管等出现问题导致漏氢的氢气湿度增加，会导致降低了定子端部绕组的绝缘水平，因为湿度高的氢气体可以作为导体，因此很容易形成绝缘表面沿面的导电通道。

湿度过高的氢气同时会降低转子绝缘的电阻，致使转子绕组存在了绝缘缺陷，增加了存在绝缘缺陷的转子绕组在接地或者匝间短路故障的发生可能性。

由于氢气的湿度过高同时会加快转子护环氢致裂纹的萌生与扩展速率，导致机组不能正常运行。

3.发电机查漏的部位以及处理和预防措施
发电机的漏氢大体分为两种：内漏和外漏。

内漏如上文所说即发电机漏氢的氢气漏在发电机机组内，具体来讲是发电机抽水系统母线外壳内，外漏顾名思义即发电机漏氢的氢气漏到大气环境中。

查漏部位因为外漏和内漏的情况不同而不同，针对于外漏的话查漏部位较为简单，利用多种检漏方法可以检验发电机的安全，重要的查漏部位例如发电机底部人孔门，发电机顶盖等处都有一定可能产生漏氢现象。

内漏相对于外漏来说更为复杂，因为内漏时的查漏部位集中在机组内部发电机里面，所以在查漏时具体漏点不明，查漏工作更繁琐复杂，例如氢气定子线圈进入冷水系统析出聚集等。

对于发电机定冷水系统的漏氢的监测方法在目前为止应用较广的有定冷水排气系统流量计直接测量法和加装临时流量计测量法。

前者将发电机冷水系统中冷水箱的排气系统设计一个氢气流量计，记录通过该流量计将气体流量通过数据显示，虽然简单快捷，但是直接测量法的弊端在于容易因为系统运行时的高温将定冷水系统产生的水蒸气在流量计内不断的凝结和聚集，最后导致流量计测量值不准确。

加装临时流量计测量法实际上是通过排气门与外界的氢气纯度测量仪进行连接，测量时将冷水箱运行排气总门，开启定冷水箱启动排气门，然后记录流量计流量和氢气纯度仪的读数。

加装临时流量计测量法的优势在于受系统工作情况的影响小，能够大致计算处氢气的浓度情况，保证发电机的漏氢量不大。

当机组发电机定冷水系统出现漏氢隐患时，第一时间将机组停运，保证机组环境的通风情况，同时打开氢冷发电机的人孔门，确定机组环境的安全后，进入发电机将机组内冷水压控制在0.168Mpa的标准下，对于绝缘法兰、聚四氟乙烯引水管、密封垫以及励端汇流管波纹补偿器等进行安全检查，确保无安全漏点，无积水情况。

之后对于发电机的定冷水系统进行工作检查，即让发电机机组持续工作6小时以上，将机组内冷水压重新控制在0.5Mpa的标准下，然后对于发电机定冷水系统的内外侧进行查漏，若符合正常机组工作标准无漏点情况，将发电机定冷水系统进行停运，之后开启机组的励侧汇流管排污门将剩下的定冷水进行导出，将发电机内冷水进水法兰处安装试验充气管道，然后继续使用干燥压缩的气体将内冷水路中剩下的水分吹净以后，断开发电机出线罩定子水出水法兰，，加装死堵，然后往里面充氟里昂使气压达到0.15MPa以后继续充压缩空气到0.5MPa，对汽、侧端及出线罩内水路部分，然后使用卤素检漏仪检漏数次后确保没有发现漏点，压力表显示压力没有变化即可完成工作，最后在保压期间继续对发电机定冷水系统进行查漏，两日后，在确保仍没有发现新漏点的情况下，使用气体漏量公式进行计算，保证漏氢量符合标准。

结束语
发电机冷水系统漏氢不仅严重影响机组的正常工作，同时也具有相当大的风险和隐患。

最好的处理措施是对漏氢现象进行有效的预防，预防工作体现在，在机组建设初期对设备的质量进行严格的把关，相关管理人员在机组安装的过程中做好监察工作，确保每一个环节执行到位。

同时工作人员要学习关于发电机定冷水系统漏氢的相关处理措施和原理，在机组工作期间如果遇到漏氢事故，要进行科学合理的处理。

不断提高安装工艺水平和设备的保养和维修，从根本上预防发电机定冷水系统的漏氢问题。

【参考文献】
[1] 国家能源局电力安全监管局《防止电力生产事故的二十五项重点要求辅导教材》,中国电力出版社.
[2]马亲良，350MW水氢氢冷发电机漏氢原因分析及处理[J].中国化工贸易，2012.。