汽轮发电机汽励两侧冷热氢温差大的原因分析及处理

汽轮发电机汽励两侧冷热氢温差大的原因分析及处理
摘要：氢冷发电机入口氢气温度超过45℃，发电机出力受限，在排除发电机电
气绝缘方面故障后，确认是汽端氢气冷却器管壁有污垢或汽端氢气冷却器供回水
短路所致，在紧急情况下采用了隔离汽端一组氢冷器在线反冲洗，从而减小了汽
励两端冷热氢温差。

同时利用机组检修时更换了汽端氢气冷却器前后水室密封垫，从根本上消除汽励两侧温差的问题。

关键词：汽轮发电机组；氢气冷却器；冷热氢；温差；
The large temperature difference of the hot and cold hydrogen between the turbine and excitation root cause analysis and processing
Bing quan Song
(Jiangsu?Datang?International?Jintan?Thermal?Power?Co.,?Ltd，Chang zhou 213200；)
Abstract: If the inlet hydrogen temperature of the hydrogen cooled generator exceeds 45 ℃, output of the generator will be limited. After removing problem of the generator electrical insulation, confirm that the hydrogen cooler pipe in turbine side is dirt or there's short circuit in the supply and return water of the hydrogen cooler. In emergency situations, the measure the hydrogen cooler online backwashing was taken,thus reducing the temperature difference of cold hydrogen that between the turbine and excitation end. While taking advantage of the opportunity of mending the unit, replaced the gasket of the hydrogen coolers' water chamber, eliminating the
large temperature difference between the turbine and excitation end fundamentally.
Keywords: Turbine; hydrogen cooler; cold and hot hydrogen; temperature difference;
0 概述
某发电公司#1、#2机组的发电机型号为QFSN—600—2YHG，额定功率
600MW，水氢氢冷却；采用气隙取气径向通风系统；其特点为：在发电机两端的顶部对称布置横向装配的氢气冷却器（见图1），在转子两端对称布置螺桨式轴
流风扇。

氢气冷却器外罩的热风侧跨接在定子端部热风区，冷风侧的出风区在机
座端部的上部，由机座隔板、内端盖以及导风环构成风扇前后的低、高压风区。

发电机采用五进六出的冷却风路，即定、转子沿轴向共有11个通风区，5个进风（冷风）区，6个出风（热风）区，进出风区相间隔分布（通风回路见图2）；
相间的区段，在宽度方向各为二排反方向斜流的径向风孔，是用铣刀加工而成的。

这种气隙取气通风的转子绕组在槽内的温度分布较均匀，平均温度与最高温度都
较低，适用于大容量、长转子的发电机通风系统。

端部线圈为轴向氢内冷，由二
根冷拉成型的П形铜线上下对叠而成，中间形成冷风风道，迎风侧开有进风孔，
为了降低端部绕组的最高温度采用缩短风路的办法，将冷氢从迎风侧吸入风道后
分成两路；其中一路沿轴向流向槽部的斜向出风道，再从槽楔经过甩风风斗排入
边端出风区气隙；另一路沿端部横向弧形风道流向磁极中心，从极心圆弧段上侧
面的出风孔排入端部的低压热风区，然后从大齿两端的月牙形通风槽甩入边端出
风区的气隙。

这种端部两路通风结构有效地降低了端部大号线圈的最高温度，使
整个转子绕组温差较小而且温度较低。

转子槽楔由铝合金制成，采用气隙取汽斜
流式，在径向开通风道，并在顶部加工成风斗型，具有气隙取气进、出风斗的作用。

槽楔上的风斗和楔下垫条中特殊风孔形成一斗二路，并具有两路流量均匀分
配的通风方式。

发电机运行中通过调整氢气冷却器出水回路上的调节阀控制水流量，来调整
汽端和励端冷热氢温度，达到厂家要求的各冷却器出风处冷氢温度差在2K之内（指汽、励端冷氢温度差）。

如果汽端和励端冷热氢温差太大，可能造成基座变
形而产生剧烈的振动，#7、#8瓦振动偏大.同时机组出力受限，局部定子铁芯温
度过高，影响机组寿命，所以各发电公司都将冷热氢温度作为重要的监视参数。

1某公司#1机组氢冷器近期存在的问题
某公司#1机组在A修启动后出现发电机汽励端氢气温度偏差，采取了励端氢
气冷却器供回水节流，启动开式水泵等措施后，汽励端氢气温度基本平衡.随着环
境温度的升高，#1发电机汽励端氢气温度偏差开始增大，主要反映在汽端氢气温
度偏高，#7瓦轴承振动达到35μｍ.经过就地用IR-0512便携式红外线测温枪测量
发现汽端#1氢气冷却器供回水温度差值在2℃左右，而其他冷却器供回水温度差
值在6℃左右（见表1）；由超声波测量仪对各冷却器测流量，#1-#4冷却器流量
分别为120t/h，120 t/h,100 t/h,100 t/h 。

汽端#1冷却器供回水进行节流后，供回
水温度差值上升不明显，在节流较大的情况下，供回水温度差值可增大到4℃左右；而其他冷却器在较大节流情况下，供回水温度差值增大明显，可达15℃以上（见表2）；由超声波测量仪对各冷却器测流量，#1-#4冷却器流量分别为100t/h，120 t/h,60 t/h,60 t/h。

2 发电机汽励两侧冷热氢温差大原因分析
造成发电机汽励两端冷热氢温差大的可能性如下：a .氢冷器内部堵塞或有污垢，冷却效果差，虽然冷却水流量不低，但冷却水进出口温差却很小；b .每只氢
冷器两侧冷热氢隔离胶皮可能脱落或损坏，造成氢气短路；c .氢冷器进出水之间
的密封垫安装错位或损坏，造成进出水短路，进水直接旁路进入回水管道，影响
冷却效果；d.氢冷器排空管设计有缺陷，无法单独排空，运行时空气无法排尽，
影响换热效果.但是该公司每组氢冷器都有单独的放水管道和排空管道，并且打开#1、#2汽端排空门没有空气排出.通过节流前后观察换热效果发现，节流后汽端
流量虽然不变，但励端经过节流后压力升高导致换热效果更好，导致汽励两端冷
热氢温差再次加剧，有可能是氢气短路或者氢冷器供回水短路，这样只能利用机
组检修时进行一一排查；也有可能是汽端氢冷器内部堵塞或管壁内有污垢，导致
汽端氢气冷却效果变差，因此采取了在低负荷期间，在#1汽端氢冷器供水管道手
动门后加装一放水管道（放水管道直径为供水管道直径的一半），解列汽端#1氢
冷器，对汽端#1氢冷器进行在线反冲洗（在线反冲洗布置图见图3）。

在线反冲
洗时要求关闭#1汽端氢冷器供水手动门，开启#2反冲洗放水门。

3发电机汽端#1氢冷器在线反冲洗效果
经过两次每次长达10h的反冲洗后，汽励端冷热氢温差明显减小（见表3），在#1机组有功功率550MW时，汽端冷却器前冷风温度降至45℃，汽端氢冷器后
热风温度最高55℃，效果比较明显，充分说明了汽端氢冷器存在堵塞缺陷。

4#1机组检修时对发电机氢冷器进行的检查和处理
#1机组于2014年5月底开始临修，为了彻底查明故障原因，进行了如下检查：
（1）机组停运后打开发电机汽端、励端氢冷器端盖，发现汽端氢冷器局部管壁内有污泥状杂物（见图4），而励端氢冷器管壁均光滑，未见污垢.因此利用停机临修期间对每个汽端氢冷器换热内管进行了水冲洗。

（2）拆除发电机汽端氢冷器前后水室盖板查发现汽端氢冷器供回水密封垫有损坏和错位现象（见图5），损坏和错位导致了汽端氢冷器供回水短路流量约占10%，导致了汽端氢冷器的冷却效果变差；而励端氢冷器密封垫基本完好；在回装时，对汽端氢冷器前后水室盖板结合面重新进行了打磨，同时更换了所有的密封垫，并派专人监督密封垫的回装位置，确保密封垫安装正确，固定良好。

5#1机组氢冷器经过检修处理启动后的效果
#1机组经过检修，对汽端氢冷器供回水密封垫进行了更换，同时对汽端氢冷器前后水室盖板结合面进行了打磨后，#1机组于6月15日启动并网，在
300MW—600MW不同负荷下发电机汽励两端氢气温度基本平衡（见表4）。

在机组负荷500MW时，汽励两端冷却器后冷风温度分别降至42.2℃和42.3℃，而此时汽励两端冷却器前热风温度分别是50.2℃和50℃，说明经过检修后汽励两端氢冷器换热效果达到了平衡，机组各轴瓦振动亦趋于较低值。

6结束语
造成发电机汽励两端冷热氢温差大的原因有很多，在氢冷器污堵时，可以采取在线隔离反冲洗，这在一定程度上减轻了污堵程度，但我们更要加强循环水的水质监测，必要时调整加药量或者开大水塔排污；另一方面要严格执行安装说明书，确保氢冷器水室盖板密封垫安装完好，这样才能保证设备和机组安全稳定运行。

参考文献：
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