水氢氢发电机漏氢问题的研究

戴维福

（华电江苏能源有限公司句容发电厂江苏镇江212413）

摘要：水氢氢发电机漏氢量大小直接影响发电机的安全正常运行，防氢气泄漏是电力生产事故的二十五项重点要求项目之一，为防患于未然，防止发电机发生重大事故，本文针对上海电气生产的THDF125/67级1000MW机组漏氢量超标问题进行研究，从水氢氢发电机内外部方面分析了发电机漏氢的原因，并提出了综合处理方法，从而达到GB/T6227-2005《氢冷电机气密性试验检验方法和评定》优良标准，以提高机组安全运行水平。

关键词：水氢氢发电机；漏氢；气密试验

引言

句容发电厂#1、#2发电机是上海电气生产的THDF125/67级1000MW型发电机组，其冷却方式为定子绕组水冷，转子绕组及铁芯均采用氢冷的冷却方式。氢气在转子汽端的风扇作用下，通过强制对流循环，实现发电机转子绕组及铁芯冷却。发电机内部氢气系统由定子外壳、端盖、氢气冷却器、密封瓦以及氢气通路构成全封闭气密结构。发电机外部关联氢气系统有发电机进氢、排氢、密封油、内冷水系统。

1.发电机氢系统泄漏的危害

运行中的氢冷发电机如发现有漏氢超标的现象，必须及时检查，消除隐患，避免发电机运行在氢压异常的工况下，这不仅影响发电机的出力消耗氢气过多，造成补氢频繁，成本升高；而且可能会导致机组着火、爆炸，造成损坏，从而影响了机组的安全稳定运行。

2.发电机氢系统关联部件及相关系统分析

水氢氢发电机氢系统关联部件及相关系统归纳起来有两部分组成：1）水氢氢发电机本体密封部件的氢系统（包括密封油、内冷水系统漏氢）；2）发电机外部附件的氢系统。

内部本体结构部件的漏氢涉及三个系统；1）冷却水系统（包括冷却器的循环水系统、发电机定子线棒的水内冷系统）与氢系统的密封；2）发电机密封油系统（即密封瓦及氢侧回油管接头的油系统）与氢系统的密封；3）发电机内外结合面（端盖、人孔、手孔、引出线套管法兰、瓷套管内部密封、二次测量元件引出线端口、氢冷器法兰、转子导电杆等）的氢密封系统。

外部附属设备系统的漏氢涉及两类：1）直接系统包括氢管路、阀门、表计、氢器干燥装置、氢湿度监测装置、绝缘过热检测装置等；2）氢油差压调节系统、氢油分离器。

下面针对发电机氢气系统的结构，对安装、检修过程中影响到密封性能的关键结构部件进行分析。

2.1结合面

结合面主要包括：端盖与本体的结合面、上下端盖的结合面、固定端盖的螺孔、人孔、手孔、出线套管法兰与套管台板的结合面等。

为防止这些部位漏氢，在安装、检修中应注意以下事项：需严格执行发电机安装检修导则及指导手册。现场作业需注意：

（1）由于发电机上下端盖与本体及之间的结合面结合面积大，密封难度大，是防漏氢的薄弱环节。在安装、检修过程中，所做标计不能伤及密封面，装复时对结合面进行详细检查，须光滑平整，采用的橡胶密封条的规格、尺寸、性能、、弹性及耐腐蚀性能应严格验收，保证合格。在装复后注入密封胶应饱满，并安装密封栓，保证上下端盖结合面的密封条严密，可以防止因衔接不良而引起的漏氢问题。

（2）紧端盖螺丝时，大盖各螺栓应均匀紧固，防止出现紧偏，以保证结合面严密。装复后检查水平、垂直面的间隙，宁入1/6螺栓，均匀交叉板紧螺栓结合面紧贴机座端面，同时连续监测剩余间隙。

（3）出线套管防止漏氢的措施。检查O型圈密封槽，须清洁，密封圈大小合适，并涂玻璃胶，保证装复后严密；另外，在拆、装引线的过程中，应避免套管导体受侧力过大，引起密封垫位置的变化而造成漏氢。

2.2测温元件接线柱板

上海电气生产的THDF125/67发电机热工测温元件接线盒是在出厂时整体完成，没有异常不要对该接线盒进行处理，如经长时间运行后发生老化，最好联系厂家对该接线盒进行处理，如个别温度测点引线出现问题可以在检修时更换备用接点，可保证测温接点正常。

2.3发电机转子

发电机转子氢气流通是经护环处通风孔进入转子中心孔，在发电机中部出风孔排进行内部循环。转子的漏氢是通过滑环处的导电螺钉或中心孔两侧堵板处漏出，运行中无法处理，在每次大修须对转子进行风压泄漏试验，保证密封可靠。

2.4冷却器

（1）发电机冷却器铜管多，与氢气的接触面积广，正常运行时压力一般小于氢压，运行标准水压为0.465MPa，在投运前应重点检查，可进行水压试验。试验压力为0.75MPa，8小时无渗漏为合格。

（2）如安装检修在冬天可通入0.7MPa的氮气，做气密试验，因不需要考虑排水问题，影响救援，为绝缘耐压试验提供便利条件。

2.5密封油与氢气系统

密封瓦座与端盖的结合面也是较易漏氢的影响因素之一，安装、检修时须对该处的密封垫质量严格把关。上、下半端盖组装时，接缝应对齐，防止由于错口使密封垫受力不均。需保证装配密封瓦座后接合严密不漏，可以通过泄漏试验进行检测，使用压力等级为0.6MPad的空气进行试验，此时真空泵不得投用，打开排空阀门即可。

2.6氢气管道及阀门

安装、检修前应做好供氢站管道的隔离措施，在进氢法兰部位加装堵板进行隔离。管路连接应尽量使用焊接方式，以彻底杜绝因密封垫老化造成的漏氢。对氢管道做好防震和防磨擦措施，投运前、后加强对管道的检查，并定期检查，防止因管道之间相互磨擦，造成管壁局部变薄而泄漏，投运前可用便携式氢气检漏装置（RA901-S型）进行检查，确保管道密封完好，没有漏氢现象。

3.设备安装、检修及气密检查处理方法

3.1在安装、检修时严把质量关，对按照工艺质量标准认真执行，选用合格、品质优良的备件和密封件。尤其要注意以下关键工艺：

●密封槽、密封条的密封的工艺处理

开工前核对图纸精心测量，但不能光凭图纸，需针对关键部件的实物尺寸，进行反复测量，特别是密封槽加工难度大，可能会存在一定的误差，对密封槽宽度和深度不均匀，须认真测量，验证密封槽和密封条的匹配情况，并进行预装，如不合适，另选择密封条或修理密封槽的方法，使密封槽在槽中保持92～97的槽满率。

●密封瓦、瓦座装配的工艺处理

密封瓦的间隙将对发电机的漏氢量起很大影响，密封瓦的结合度是安装、检修的关键，必须严格质量控制。THDF125/67发电机核实结合面轴向及切向错位都在0.025mm之内，用塞尺检查空侧与氢侧密封支座结合面0.03mm塞不进，若偏差不多只有0.02mm左右偏差的话，可有专业人员在现场涂红丹油检查高点碾磨合格即可。若偏差较大须联系发电机厂提出处理方案，保证整个工艺正确合理，质量满足要求。

●隐蔽密封点和氢管路的质量控制

发电机安装、检修中，须着重注意一些解体中容易忽略的隐蔽密封点，如测量接线端（热工引出线接头、匝间短路探测器引线端）、发电机底部顶部人孔、引出线套管法兰及氢管路的密封，这些部位隐蔽，检测位置不方便，处理困难，任何密封件都会老化，是易损件，切不可疏忽大意。

3.2制定漏氢检查、处理技术方案，已运行设备，在检修前的漏氢量情况分析、将运行中泄漏情况，可能出现的漏氢点，制订出详细的处理预案，有针对性检查，保证质量。

3.3实现全过程控制

在处理漏氢中对每个密封点实行严格控制，尤其要注意装复过程的质量控制，对大修机组，在解体前在排氢后对密封点用压缩空气再次打压查漏（加适量氟利昂气体），对各密封点用卤素检漏仪和肥皂水仔细反复测量，特别是在正常运行中查不到的部位。

3.4做好气密动、静态试验

发电机安装、检修过程中、结束后，着重做好以下压力试验：1）定冷水路气密试验（包括氢气冷却器气密（或水压）试验），2）转子中心孔气密试验，4）回装后的整体气密试验等四个气密试验。

1）定冷水路气密试验（包含氢气冷却器气密试验）主要检验发电机线棒和线棒接头、水电连接管、引出线的连接部分等的气密性，运行中检测到定冷水箱含氢量大可以判断定冷水路有泄露现象，按照国家《汽轮发电机运行规程》规定，定冷水箱含氢量不超过3%应及时报警。由于定冷水路发生泄露处理难度大，发生漏水，会导致接地短路事故。须在试验时按出厂水压，确证无渗漏后保压两小时开始一昼夜的保压记时，以24小时标准压力降合格。

2）验检验发电机转子导电杆的严密性，是在安装、检修时抽出转子后在转子励端轴头处安装专用大压工具并接0.25级精密压力表，充1MPa的压缩空气，稳压时间：1h（从稳压后开始计算）要求：1.0MPa情况下压力表指针不动为合格。

3）当发电机各密封点密封后就可以进行发电机整体气密试验，发电机整体气密试验是检验发电机所有静密封点及密封瓦的密封性试验，试验时所有管路恢复正常运行状态，密封油系统投入正常运行状态，发电机定冷水系统和氢冷器不允许充水，且排空阀打开，在氢系统内接入0.25级精密压力表用来检验泄露情况，封闭发电机，密封油系统投入运行后，发电机包括供气系统用压缩空气做泄漏试验。用适合的压缩空气供应装置供气。

试验压力与发电机运行压力相等。使用压力等级0.6MPa的压力表。试验时间48h。气密试验期间，真空泵不得投用，打开排空阀门即可。

若试验所得漏气量小于

1.5m3/24=62.5dm3/h（s.t.p.）*，则认为氢系统是可靠密闭的。

漏气量计算方式如下：

VGeg=［（0.2694×24）／ｔ］×VG×［（Pe1＋Pamb1）／（２７３＋T1）－（Pe２＋Pamb2）／（２７３＋T２）］

式中：

VGen=空气总泄漏m3（s.t.p.）/24h*

0.2694=273K/1013.25mbar

t=试验时间h

VG=发电机容积m3

Pe1=开始试验时的系统压力mbar

Pe２=结束试验时的系统压力mbar

Pamb1=开始试验时的大气压力mbar

Pamb2=结束试验时的大气压力mbar

T1=开始试验时机内气体温度℃

T２=结束试验时机内气体温度℃

*s.t.p.=标准温度和标准压力，0℃和1.013bar

按JB/T6227-2005《氢冷电机气密性试验检验方法和评定》在发电机整套系统在额定氢压、转速运行状态和转子静止（包括盘车）状态及定子本体下每昼夜（24小时）最大漏氢量的标准为以下值。

4.结束语

发电机是火力发电厂的最重要设备之一，氢油水系统复杂，漏氢的原因很多，发电机出现漏氢现象后，需及时处理，需要在平时积累运行的数据分析，可通过“望、问、检、测”查找漏点，在安装、定期检修中选择优良的密封材料和备件，通过严谨细致的全过程质量控制，通过四个气密性试验把关保证密封优良，漏氢的隐患就顺利排除了。

参考文献：

[1]氢冷发电机气密性试验计算方法及标准：谢蔚扬，浙江电力2011年6期

[2]上海电气：1000MW发电机安装说明书。

[3]JB/T6227-2005《氢冷电机气密性试验检验方法和评定》