淺談汽輪發(fā)電機(jī)漏氫處置

陳衛(wèi)勇

中圖分類號：TK26 文獻(xiàn)標(biāo)識：A 文章編號：1674-1145（2016）06-000-02

摘 要 汽輪發(fā)電機(jī)氫冷系統(tǒng)是發(fā)電機(jī)的重要組成，用來冷卻發(fā)電機(jī)定子鐵心和轉(zhuǎn)子線圈。汽輪發(fā)電機(jī)氫冷系統(tǒng)可靠與否，對電廠的安全運(yùn)行起著重要的作用。汽輪發(fā)電機(jī)漏氫是電廠系統(tǒng)中常見的故障，處置不當(dāng)有發(fā)生火災(zāi)和爆炸的風(fēng)險(xiǎn)，嚴(yán)重威脅汽輪發(fā)電機(jī)的安全運(yùn)行。

關(guān)鍵詞汽輪發(fā)電機(jī)氫冷系統(tǒng) 故障處理

汽輪發(fā)電機(jī)氫冷系統(tǒng)是發(fā)電機(jī)的重要組成，用來冷卻發(fā)電機(jī)定子鐵心和轉(zhuǎn)子線圈。汽輪發(fā)電機(jī)氫冷系統(tǒng)可靠與否，對電廠的安全運(yùn)行起著重要的作用。在此主要分析氫冷系統(tǒng)的功能，發(fā)生漏氫的原因，危害和查找漏氫的方法。

一、汽輪發(fā)電機(jī)氫冷系統(tǒng)的功能

發(fā)電機(jī)氫冷系統(tǒng)用于：保證發(fā)電機(jī)2MKА10在額定參數(shù)范圍內(nèi)的運(yùn)行，完成以下功能：直接冷卻發(fā)電機(jī)定子鐵心和轉(zhuǎn)子線圈；向發(fā)電機(jī)充注氫氣、氮?dú)饣蚩諝?；發(fā)電機(jī)運(yùn)行期間保持額定氫壓，補(bǔ)償泄漏。

汽輪發(fā)電機(jī)用氫氣做冷卻介質(zhì)有如下優(yōu)點(diǎn)：氫氣密度小，大大降低了發(fā)電機(jī)風(fēng)扇和通風(fēng)系統(tǒng)等的摩擦損耗，提高了發(fā)電機(jī)的效率；氫氣傳熱系數(shù)大，導(dǎo)熱能力強(qiáng)，可提高發(fā)電機(jī)的單機(jī)容量和縮小發(fā)電機(jī)的體積；氫氣的絕緣性能好，電離現(xiàn)象微弱，可以延長線圈的使用壽命；由于氫氣密度小，且采用密閉循環(huán)系統(tǒng)后，可使機(jī)組噪音大大減小。

過渡工況下，在從發(fā)電機(jī)殼體充注或排放氣體（氫氣、氮?dú)?、空氣）時(shí)，必須防止劇烈地改變氣體壓力，以避免油從軸密封進(jìn)入定子內(nèi)部。壓力變化速度不應(yīng)超過0.098MPa/h。這在發(fā)電機(jī)運(yùn)行期間進(jìn)行排污吹掃或補(bǔ)充純氫時(shí)要尤為注意。

系統(tǒng)過渡運(yùn)行工況：向發(fā)電機(jī)殼體內(nèi)充注空氣（在發(fā)電機(jī)停運(yùn)時(shí)）；用氮?dú)鈴陌l(fā)電機(jī)殼體內(nèi)置換空氣（在準(zhǔn)備向殼體充氫時(shí)）；向發(fā)電機(jī)殼體內(nèi)充注氫氣（在準(zhǔn)備投運(yùn)汽輪發(fā)電機(jī)時(shí)）；用氮?dú)鈴陌l(fā)電機(jī)殼體內(nèi)置換氫氣（在停運(yùn)汽輪發(fā)電機(jī)時(shí)）。

二、水氫氫冷卻汽輪發(fā)電機(jī)容易漏氫的部位

氫氣是一種比空氣輕且滲透性很強(qiáng)的氣體，所以對發(fā)電機(jī)的嚴(yán)密性要求很高，以防氫氣向外泄漏。

水氫氫冷卻汽輪發(fā)電機(jī)容易漏氫的部位：

（1）端罩與機(jī)座結(jié)合面漏氫；

（2）端蓋與端罩及上下半端蓋結(jié)合面漏氫；

（3）端蓋及密封瓦座結(jié)合面漏氫；

（4）定子引出線或中性點(diǎn)套管漏氫；

（5）氫氣冷卻器上下法蘭與機(jī)殼結(jié)合面處橡膠墊腐蝕引起漏氫；

（6）焊縫焊接質(zhì)量不良引起漏氫；

（7）轉(zhuǎn)子導(dǎo)電螺釘不嚴(yán)在運(yùn)行中漏氫；

（8）氫氣供給系統(tǒng)管道、閥門、法蘭不嚴(yán)引起漏氫

（9）氫氣漏入定子繞組內(nèi)冷水系統(tǒng)；

（10）密封瓦內(nèi)部漏氫或者密封油系統(tǒng)管道、法蘭等部位；

（11）氫氣干燥器。

（12）氫濃度分析儀

氫氣系統(tǒng)泄漏率還可能與密封油的溶氫能力、裹攜氫氣泡的能力有關(guān)。氫氣泄漏通過氫密封罐隨密封油流入密封油箱，然后由排油煙風(fēng)機(jī)進(jìn)入大氣。

三、水氫氫冷卻汽輪發(fā)電機(jī)漏氫的危害，查找方法

氫氣在空氣中爆炸極限4一75%，當(dāng)發(fā)電機(jī)漏氫時(shí)，會(huì)有爆炸和火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)會(huì)影響汽輪發(fā)電機(jī)的安全。

當(dāng)汽輪發(fā)電機(jī)功率運(yùn)行時(shí)，發(fā)生氫氣泄漏大于泄漏標(biāo)準(zhǔn)時(shí)（>5%體積/天），或突發(fā)大量漏氫事件，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)內(nèi)氫氣壓力急劇降低時(shí)，應(yīng)當(dāng)啟動(dòng)漏氫處理組織機(jī)構(gòu)，確保人身和設(shè)備安全。

漏氫處理具體措施：

（1）汽輪機(jī)操縱員密切監(jiān)視發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行情況和氫氣泄漏趨勢，必要時(shí)通知現(xiàn)場操作員進(jìn)行補(bǔ)氫，大量漏氫時(shí)機(jī)操密切監(jiān)視氫氣壓力，同時(shí)檢查發(fā)電機(jī)診斷系統(tǒng)中各項(xiàng)參數(shù)（重點(diǎn)是發(fā)電機(jī)定子鐵芯、冷氫和熱氫溫度），如果發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)定子鐵芯以及冷、熱氫溫度上升，則機(jī)組應(yīng)立即降負(fù)荷，如果負(fù)荷降低并沒有使溫度降低，發(fā)電機(jī)應(yīng)該立即降負(fù)荷并解列。

當(dāng)冷氫溫度超過50℃時(shí)，發(fā)電機(jī)禁止運(yùn)行。

當(dāng)冷氫溫度超過50℃時(shí)，發(fā)電機(jī)應(yīng)該降負(fù)荷，并在出現(xiàn)信號后不超過5min內(nèi)將發(fā)電機(jī)解列。

發(fā)電機(jī)熱氫溫度不應(yīng)該超過75℃。

當(dāng)任一溫度測點(diǎn)超過75℃時(shí)，應(yīng)該降低發(fā)電機(jī)負(fù)荷，直到溫度≤75℃。

如果負(fù)荷降低并不能使熱氫溫度降低，發(fā)電機(jī)應(yīng)該降功率 并在溫度達(dá)到85 ℃報(bào)警信號出現(xiàn)后不超過5min內(nèi)將發(fā)電機(jī)解列。

如果溫度超過所列允許值，即：定子鐵芯——105℃；定子繞組——105℃；

那么發(fā)電機(jī)負(fù)荷應(yīng)該降低，直到溫度不超過允許值。如果可能發(fā)電機(jī)應(yīng)該停運(yùn)，以查找溫升原因。

如果負(fù)荷降低并沒有使溫度降低，發(fā)電機(jī)應(yīng)該立即降負(fù)荷并解列。

如果采取措施后不能消除故障當(dāng)發(fā)電機(jī)定子鐵芯溫度≥120°С且相應(yīng)保護(hù)未動(dòng)作，發(fā)電機(jī)應(yīng)該立即降負(fù)荷并解列。

（2）運(yùn)行人員加強(qiáng)對發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng)，發(fā)電機(jī)定子冷卻水系統(tǒng)等內(nèi)氫氣濃度變化的監(jiān)測，每晝夜對密封油系統(tǒng)，定子冷卻水中氫含量進(jìn)行一次化學(xué)分析。

定子冷卻水系統(tǒng)氣體捕集器內(nèi)氫含量不允許超過20 %。當(dāng)定子冷卻水系統(tǒng)氣體捕集器內(nèi)氫含量超過3%，應(yīng)：密切監(jiān)視汽輪發(fā)電機(jī)的運(yùn)行；

通過便攜表或手動(dòng)取樣每1小時(shí)一次測量定子冷卻水系統(tǒng)氣體捕集器內(nèi)氫含量；跟蹤定子繞組鐵芯溫度，確保發(fā)電機(jī)殼體內(nèi)無液體；確保發(fā)電機(jī)殼體內(nèi)氫壓至少比定子繞組入口冷卻水壓高0.02MPa。

如果不能消除漏點(diǎn)，應(yīng)按規(guī)程盡可能在第一時(shí)間將發(fā)電機(jī)停運(yùn)，但不晚于5晝夜。

（3）運(yùn)行和維修查漏人員對氫氣相關(guān)系統(tǒng)（如發(fā)電機(jī)端蓋，氫氣系統(tǒng)儀表，法蘭，發(fā)電機(jī)下部法蘭，人孔等區(qū)域）進(jìn)行漏氫點(diǎn)查找。

（4）為了防止氫氣積聚在汽機(jī)廠房上部，在測定氫氣濃度小于4%后，開啟汽輪機(jī)廠房天窗（如果是潮濕和下雨天氣，可以定期開啟）。

（5）禁止汽輪發(fā)電機(jī)廠房內(nèi)所有人員使用手機(jī)等無線通訊設(shè)備，禁止在汽輪發(fā)電機(jī)廠房內(nèi)進(jìn)行任何動(dòng)火，金屬敲擊和電氣操作。在汽輪機(jī)廠房入口設(shè)置安全警示區(qū)域，拉好警示帶，禁止無關(guān)人員進(jìn)入。

（6）確認(rèn)汽輪發(fā)電機(jī)廠房消防系統(tǒng)可用，在重要區(qū)域配備消防車，消防人員隨時(shí)待命。

四、結(jié)語

汽輪發(fā)電機(jī)漏氫的原因較復(fù)雜，當(dāng)確認(rèn)汽輪發(fā)電機(jī)漏氫時(shí)，要能夠及時(shí)正確的找到泄漏點(diǎn)，避免發(fā)生火災(zāi)和爆炸的風(fēng)險(xiǎn)，避免降負(fù)荷和危害發(fā)電機(jī)組的安全運(yùn)行。加強(qiáng)對汽輪發(fā)電機(jī)氫氣系統(tǒng)的維護(hù)，才能使安全工作落到實(shí)處。

參考文獻(xiàn)：

[1] 劉興華，張春，李九棟，王志鋒，宋長山.發(fā)電機(jī)漏氫分析與處理[J].寧夏電力，2011.03.

[2] 戴慶忠.全氫冷透平發(fā)電機(jī)[J].東方電氣評論，2004.01.

[3] 韓紅.改造發(fā)電機(jī)端蓋解決運(yùn)行中漏氫問題[J].電機(jī)技術(shù)，2011.03.