氢内冷发电机漏氢的综合治理

氢内冷发电机漏氢的综合治理

作者：陈胜利

单位：国华准格尔发电有限责任公司

摘要：氢冷发电机漏氢量的大小直接影响到发电机组的安全稳定运行，这也是发电机安评的一个重要指标，本文着重介绍了内蒙古国华准格尔发电有限责任公司（以下简称准电）北重产两台330MW机组漏氢量超标的原因分析以及在检修中根据分析方案查找和治理的成功方法，在2005年检修后两台机组漏氢量都达到法国ALSTOM10m3/d的优良标准，给国内发电企业氢冷机组漏氢治理提供借鉴。

关键词：氢冷发电机含氢量气密试验

1、概述：

内蒙古国华准格尔发电有限责任公司（以下简称准电）2×330MW机组，是北重引进法国ALSTOM技术和部件，由北重组装生产的“水氢”冷却的无刷励磁机组，即定子绕组水内冷、转子绕组氢内冷、铁芯及其它构件氢冷。氢气由装在转子两端的旋浆式风扇强制循环，并通过设置在定子机座顶部两组氢气冷却器进行冷却。氢气系统由发电机定子外壳、端盖、氢气冷却器、密封瓦、密封油系统以及氢气管路构成全封闭气密结构。型号为T255-460额定功率为388.2MVA，额定电流为9339A,功率因数为0.85，Y型接法，励磁电压为542V,励磁电流为2495A,额定氢压为0.3MPa,冷却水流量为475m3/h,冷却水温为33℃。其结构图如下：

2、氢冷发电机漏氢的部位

氢冷发电机的漏氢部位归纳起来讲总归有两部分；一是氢冷发电机内部本体结构部件的漏氢，二是发电机外部附属系统的漏氢。氢冷发电机本体结构部件的漏氢涉及四个系统；包括：水电连接管和发电机线棒的水内冷系统，发电机密封瓦及氢侧回油管接头的油系统，发电机氢气冷却器的循环水系统，发电机人孔、端盖、手孔、二次测量引出线端口、出线套管法兰及瓷套管内部密封、出线罩、氢冷器法兰、转子导电杆等的氢密封系统。发电机外部附属系统的漏氢包括氢管路阀门及表计、氢油差压调系统、氢油分离器、氢器干燥装置、氢湿度监测装置、绝缘过热检测装置等。

3、发电机漏氢的典型事例及处理

氢冷发电机漏氢部位的查找是很繁琐的工作，需要工作人员作反复细致查找和长期跟踪记录分析，确证漏氢的根源和途径，根据漏氢的根源和途径的不同，漏氢又可分为内漏和外漏，氢气直接漏到大气中称为外漏，外漏点比较直观易查找和处理；氢气通过其它介质和空间泄漏掉称为内漏，内漏一般不易查找和处理，以下就准电出现过的漏氢事例的查找处理作一介绍，以供参考。

3.1发电机定冷水箱内含氢超标的处理

准电一号机2002年4月投产，2002年7月5日从漏氢检测仪显示发电机定冷水箱处含有氢气，当时氢气含量为1.3％，为了确证这一点的漏氢情况，我们使用M77-PHP-100便携式氢气纯度分析仪从定冷水箱取样管口处取样化验，含氢量是1.4％，到2002年9月定冷水箱含氢量最大达到6，确证水箱含氢后，这期间我们多次组织国内专家进行现场会诊，并加强现场跟踪记录，并对定冷水箱含氢量、定冷水箱回水温度、负荷和时间的对应关系绘成曲线进行分析研究，可能造成这一现象的原因分析如下：

（1）定子线棒的接头封焊处漏水，其原因是焊接工艺不良，有虚焊，砂眼。

（2）空心导线断裂漏水，断裂部位有的在绕组的端部，有的在槽内直线换位处。其原因主要是空心铜线材质差：绕组端部处固定不牢，产生100HZ的高频振动，使导线换位加工时产生的裂纹进一步扩大和发展。

（3）聚四氟乙烯引水管漏水。绝缘引水管本身磨破漏水的一个原因是引水管材质不良，有沙眼（从外表看无异常，且水压试验合格，管内壁有沙眼）。另一个原因是绝缘引水管过长，运行中引水管与发电机内端盖等金属部分摩擦而导致水管磨破漏水。

（4）聚四氟乙烯引水管连接管螺母有松动导致水管漏水。

（5）聚四氟乙烯引水管和金属压接头处存在制造缺陷，压接部分漏氢。

为了进一步缩小可疑范围，经查阅有关资料并向国内专家进行咨询后，利用停机机会对发电机定冷水路进行了静压试验，其试验方法为：

（1）将定冷水路压力表更换为标准压力表；

（2）将定冷水箱内的混合气体连续排出；

（3）将发电机氢压升至0.3MPa（额定工作压力），切断氢系统；

（4）将发电机定冷水路水压降到0.02MPa；

（5）关闭所有定冷泵出、入口门，静置30分钟后记录水压；

（6）连续监测15小时，观察定冷水压力变化量。

试验结果为含氢量从1.3％上升至1.7％，氢压下降0.002MPa，水压无明显变化。

通过对运行中含氢量的变化规律和静压试验结果进行分析，认为：

（1）漏氢不是冷却水路严重故障造成的，否则，定冷水含氢量在短时间内会大幅上升，发电机整机氢压下降速度也很快；

（2）定冷水含氢量与温度的变化有一定的关系，由此可初步断定渗漏点不在定子线棒上；

（3）在发电机运行期间，随着负荷的变化，水电联接管接头热胀冷缩较严重，所以渗漏现象较为明显。

（4）聚四氟乙烯水电联接管的管壁氢渗也会造成微渗漏，以及分析表计误差等原因，再加上发电机在停机状态下线棒温度较低（17℃）,温度变化范围较小，在静压试验过程中，定冷水含氢量虽有变化但不明显。

在2003年5月一号发电机大修中在发电机定冷水路充核气用QT100型氦质谱仪对发电机进行充氦气检漏，发现发电机汽、励两端水电连接管接头大中小漏点共56个，具体漏点在水电接头的不锈钢和聚四氟乙烯管的压接部分，主要原因是水电连接管压接部分质量不过关，根据厂家提供，这批水管全部是法国进口，安装前未进行单体打压试验，只是整体安装后进行抽真空试验，根据《中华人民共和国机械行业标准》

氢冷电机密封性检验方法及评定中规定；定子绝缘引水管采用冷热水压法；即在时温下，水压为2.5Mpa，持续0.25小时；然后水压降至0.6Mpa，升温到90℃，保温保压2小时不漏。更换法供备件后#18管发现新管压接部位渗漏说明法国提供的这批管部分存在问题，安装后试验时标准未能达到国家要求，整体可靠性明显降低。最后处理将检查到的大漏点和中漏点的管全部更换，通过气密试验合格后恢复投运，至今定冷水路含氢量小于1。

3.2发电机两端瓦室含氢量超标以及其它部位的漏氢处理

准电一号发电机2003年6月18日大修起机后，漏氢量在16m3/d左右，经过一年多的运行，漏氢量基本稳定在22m3/d左右，2004年9月16日利用一号小修的机会对发电机航空插头漏氢点进行堵漏处理，处理后航空插头处含氢量降低到0.5左右,但发电机的整体漏量无明显改观，经过多次查找确证有以下漏点:

（1）发电机八瓦瓦室含氢，含氢量在3左右；

（2）发电机氢气排空管含氢，含氢量在5左右；

（3）励侧北端氢冷器法兰漏氢；

（4）从励侧起第三个航空插头底座阀兰漏氢；

准电二号发电机今年大修前也存在漏氢超标现象，日漏氢量最大是30m3/d，经多次检查发现以下漏点：

（1）七瓦含氢量达4（含氢体积比）；

（2）排空管含氢5.01；

漏氢量增长趋势见下图：

针对以上漏点，预定一、二号发电机检修方案，方案如下：

1、停机排氢后,拆除励磁机定、转子，打开七、八瓦瓦室,拆除七、八瓦上瓦枕和上轴瓦,对发电机整体进行气密试验，重点确定瓦室漏氢的位置，试验方法如下；

1.1从发电机的CO2系统充入0.05MPa的氟利昂气体,再用干燥的压缩空气加压到0.3MPa；

系统状况；密封油系统运行，润滑油泵退出，定冷水系统投运。

1.2用5750、5650型卤素检漏仪对发电机七、八瓦室进行检查，重点对七、八瓦瓦室的瓦座接合缝、密封瓦间隙处、每一条紧固螺栓孔，并观察密封瓦空侧的回油情况，沿轴颈表面回油是否均匀，有无局部喷射现象等等——

1.3用5750、5650型卤素检漏仪对发电机导电杆中心孔进行认真检查，查证导电杆中心孔处是否存在渗漏。