某國產(chǎn)亞臨界600MW水氫冷發(fā)電機組出線盒漏氫治理分析

朱勇

摘 要：本文簡述了哈爾濱電機廠有限責任公司生產(chǎn)的QFSN-600—2YHG型電站用600MW水氫冷汽輪發(fā)電機組出線盒漏氫的原因，并對漏氫原因進行分析，找出了徹底解決出線盒漏氫治理的方案。

關(guān)鍵詞：發(fā)電機組；出線盒；漏氫；原因；處理方法

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.24.007

1 系統(tǒng)簡介

某電廠#1、#2機組為2臺亞臨界600MW機組，#3機組為超臨界600MW機組，三臺機組的發(fā)電機均為為哈爾濱電機廠有限責任公司生產(chǎn)的QFSN-600—2YHG型電站用600MW水氫冷汽輪發(fā)電機組，該電機采用水氫氫的冷卻方式。定子繞組為水冷，轉(zhuǎn)子繞組為氫氣內(nèi)冷，鐵芯為氫氣外部冷卻。范圍包括主機和輔機兩大部分。主機部分包括發(fā)電機及刷架隔音罩裝配；輔機包括外部氫氣控制系統(tǒng)、外部密封油控制系統(tǒng)、繞組冷卻水控制系統(tǒng)以及勵磁控制系統(tǒng)。該電機采用水氫氫的冷卻方式。定子繞組為水冷，轉(zhuǎn)子繞組為氫氣內(nèi)冷，鐵芯為氫氣外部冷卻。在機組的啟停和運行的工況下，發(fā)電機內(nèi)的氣體轉(zhuǎn)換、自動維持氫壓的穩(wěn)定以及監(jiān)測發(fā)電機內(nèi)部氣體的壓力均由氫氣控制系統(tǒng)中的氣體控制站來實現(xiàn)和保證，氣體控制站為集裝型式。另外，氫氣控制系統(tǒng)中還設(shè)有氫氣干燥器、氫氣純度分析儀、氫氣溫濕度儀等主要設(shè)備以監(jiān)測和控制機內(nèi)氫氣的純度、溫濕度等指標以確保發(fā)電機安全滿發(fā)運行。

在機組的啟停和運行的工況下，發(fā)電機內(nèi)的氣體轉(zhuǎn)換、自動維持氫壓的穩(wěn)定以及監(jiān)測發(fā)電機內(nèi)部氣體的壓力均由氫氣控制系統(tǒng)中的氣體控制站來實現(xiàn)和保證，氣體控制站為集裝型式。

發(fā)電機內(nèi)部氫氣由裝在轉(zhuǎn)子兩端的風扇強制循環(huán)，并通過設(shè)置在定子機座上部的4組氫氣冷卻器進行冷卻。氫氣系統(tǒng)由發(fā)電機定子外殼、端蓋、氫氣冷卻器、密封瓦以及氫氣管路構(gòu)成全封閉氣密結(jié)構(gòu)。作為水氫氫冷卻方式機組，發(fā)電機漏氫，一直是困擾各個機組安全穩(wěn)定運行的一大難題。為保證發(fā)電機正常運行時，每晝夜（24小時）的氫氣漏量不超過設(shè)計規(guī)定的11m3/d，對發(fā)電機氣密試驗的合格標準規(guī)定如表1：

2 發(fā)電機漏氫狀況

某電廠#2機組自2006年投產(chǎn)，在投產(chǎn)的前幾年，發(fā)電機漏氫量都較少，在合格范圍內(nèi)。自2013年1月份開始，運行中發(fā)電機漏氫量開始上升，由10m3/d逐漸上升至20m3/d，基本上每天都必須補充一次氫；在2013年7月份大修后，發(fā)電機進行氣密試驗時，計算漏氫量達到了300m3/d，使得機組不具備開機條件，嚴重制約了公司安全生產(chǎn)，根據(jù)該電廠多年來的查找漏點經(jīng)驗，經(jīng)過不斷對比和查處確定了對設(shè)備外漏和內(nèi)漏的處理方案。本文對此次氫氣漏量超標的治理過程典型設(shè)備進行了詳細的敘述，以總結(jié)相關(guān)治理經(jīng)驗，為今后遇到類似的技術(shù)問題提供解決方法

3 漏氫原因分析以及處理方法

該電廠#2機組運行狀態(tài)時在漏氫量開始上升后，檢修人員對發(fā)電機進行整體系統(tǒng)檢漏，在對發(fā)電機本體部分氫氣密封瓦以及氫氣系統(tǒng)管道內(nèi)漏、各連接焊接部分進行細致檢修和治理后，該機組泄漏未有明顯好轉(zhuǎn)，在對發(fā)電機各連接部分進行深入檢測時檢修人員發(fā)現(xiàn)發(fā)電機定子與三項出線盒結(jié)合面在圓弧拐角處螺栓連接均有有油污滲出痕跡，用氦質(zhì)譜儀檢測后證實該處有氫氣泄漏，儀器顯示泄漏量明顯，接近該儀器設(shè)計最上限值。經(jīng)過綜合分析確認該出線盒為主要泄漏點，檢修人員通過螺栓緊固和高壓注膠槍進行密封膠注入該部件內(nèi)部密封膠槽后效果不明顯。該出線盒與發(fā)電機定子用螺栓連接，兩結(jié)合面有一密封膠槽，早機組安裝過程中，安裝單位預(yù)先填入密封膠，發(fā)電企業(yè)在機組投產(chǎn)后需定期進行密封膠壓力注入。在運行過程中如果該膠槽中的密封膠出現(xiàn)問題，在進行注膠過程中會有大量氫氣從該部位噴出，因此需密切進行監(jiān)測，（見圖1）。此電廠該機組已運行接近7年，出現(xiàn)盒結(jié)合面的密封膠為建設(shè)安裝單位注入，其后幾年檢修人員只進行定期補膠，無法經(jīng)行整圈密封膠更換，由于受到機組頻繁啟停溫差膨脹以及出線罩內(nèi)部結(jié)構(gòu)安裝不合理等因素影響因此出線罩內(nèi)部密封膠已出現(xiàn)固化、失效，導(dǎo)致無法進行有效密封。

此次出線盒漏氫共進行了3次治理：

第一次：在發(fā)現(xiàn)出線盒存在漏氫時，因機組在運行中，故只能是對出線盒進行注膠處理。出線盒在汽端和勵端均有兩個注膠孔，當往汽端注膠孔進行注膠時，密封膠根本無法注進去，說明汽端密封膠已完全固化；而當往勵端注膠孔進行注膠時，注膠槍無法穩(wěn)壓，檢查發(fā)現(xiàn)注入的密封膠從螺栓孔以及結(jié)合面漏出，經(jīng)過對比發(fā)現(xiàn)安裝單位所預(yù)先填入的密封膠與后期運行過程中電機制造企業(yè)提供的密封膠是不同系列產(chǎn)品。從顏色和手感顆粒度上有明顯區(qū)別。通過單側(cè)注膠將舊膠全部擠出更換新膠后，發(fā)電機漏氫量有好轉(zhuǎn)，但是用儀器檢測，出線盒處仍存在漏氫現(xiàn)象。發(fā)電機整體泄漏量仍舊超標嚴重。故擬在大修中對出線盒進行徹底處理。

第二次：在2013年4月至7月的大修中，為徹底密封處理出線盒的漏氫現(xiàn)象，對發(fā)電機出線盒進行內(nèi)部化學(xué)焊接處理，也即將內(nèi)部出現(xiàn)盒與發(fā)電機定子的結(jié)合面進行封焊。但在大修后進行發(fā)電機氣密試驗時，發(fā)電機漏氫量達到300m3/d，較處理前大大增加，檢查發(fā)現(xiàn)大量氣體從出現(xiàn)盒的連接螺栓處沖出，對出線盒進行注膠，效果不明顯；直接對連接螺栓進行緊力調(diào)整，也無法完成密封；后來在螺栓頭部下面加一平面銅質(zhì)墊片，然后將螺栓緊固，靠壓縮銅墊片將螺栓孔處的泄漏點消除，處理完后，檢測螺栓孔處無泄漏，此處理方法只能是作為臨時性的處理辦法。

第三次：2014年1月，此機組進行小修，在小修中，該電廠制定此次出線盒漏氫的徹底處理方案，將出線盒與發(fā)電機定子結(jié)合面密封槽內(nèi)殘留固化密封膠全部進行更換，注入新膠后在結(jié)合面內(nèi)壁進行氬弧焊封焊密封處理，同時對內(nèi)部由于設(shè)計或安裝原因遺留的結(jié)合面縫隙加入金屬填充物電焊密封處理。處理過程如下：拆除出線盒6.9米出線盒人孔門，將3相引出線夾板裝置拆除，人員進入夾板裝置上方，檢查上次化學(xué)焊的效果，發(fā)現(xiàn)結(jié)合面環(huán)線位置封焊較好，但是在中間加強筋下方有較大間隙，當外部注膠打到一定壓力時密封膠可從該縫隙流入出線盒內(nèi)部，這也是導(dǎo)致漏氫的主要原因之一。由于該位置位于出線盒內(nèi)部位置比較隱蔽，故上次處理未進行焊接，因此該區(qū)域是發(fā)生泄漏的主要原因之一；此次首先是將化學(xué)焊打磨掉，在打磨前做好保護措施，防止粉塵等雜物進入發(fā)電機定子膛內(nèi)；考慮到中間加強筋下方因間隙較大，無法直接進行電焊，故在間隙處塞入一尺寸合適的圓鋼，然后上下方進行封焊處理，同時結(jié)合面環(huán)線位置全部進行封焊，示意圖見圖2。

此次處理后，在小修后進行氣密試驗時，對出現(xiàn)盒進行檢漏，未發(fā)現(xiàn)泄漏點。

4 處理實際效果

通過第三次檢修處理，此電廠該機組發(fā)電機出線盒在進行整體氣密時各項指標均達優(yōu)良水平，經(jīng)過連續(xù)三個月的運行監(jiān)測未再發(fā)生泄漏，目前機組運行中，發(fā)電機的漏氫量為10m3/d，達到合格范圍，使該機組順利進入集團公司優(yōu)良標準機組序列。

5 結(jié)語

發(fā)電機系統(tǒng)出現(xiàn)泄漏超標后，在對整體系統(tǒng)進行仔細排查過程中要有針對性的進行系統(tǒng)的分析，不能盲目的進行簡單處理，做好針對性的處理方案特別是要加強檢修工藝質(zhì)量，通過對設(shè)備的系統(tǒng)分析加強檢修工藝以及確保密封材料優(yōu)良，氫氣系統(tǒng)泄漏就能得到很好的解決和治理，很多問題就能得到有效的解決和處理。

通過對出線盒與發(fā)電機定子結(jié)合面的封焊與密封材料的選取，徹底解決了發(fā)電機出線盒漏氫這一疑難問題，此現(xiàn)象在同類型發(fā)電機組上普遍存在。對于剛投產(chǎn)的機組，當發(fā)現(xiàn)此類問題時，因為此時出線盒處的密封膠未發(fā)生硬化失效現(xiàn)象，一般對出線盒進行注膠即可進行密封處理；而對于投產(chǎn)年限較久的機組，當出現(xiàn)上述現(xiàn)象時，可借鑒本文所給出的處理方案進行漏氫治理。

參考文獻：

[1]600MW機組集控運行主機技術(shù)標準（Q/CDT-JZSPC 101 07 001-2012）[S].中國大唐華銀金電，2012（01）.

[2]陶遠欽.汽輪發(fā)電機氫氣系統(tǒng)運行以維護[M].中國電力出版社.