200MW发电机套管漏氢治理新思路

姜官平

(黑龙江省双鸭山市大唐双鸭山热电有限公司,黑龙江双鸭山　155100)

200MW发电机套管漏氢治理新思路

姜官平

(黑龙江省双鸭山市大唐双鸭山热电有限公司,黑龙江双鸭山155100)

发电机出线套管漏氢是困扰火电发电机组安全稳定运行的一大难题。此文主要针对大唐双鸭山热电有限公司发电机出线套管漏氢的处理过程进行了原因的分析和处理方法介绍,并通过对套管漏氢的彻底解决提出了一种新思路、新方法,进而保障了发电机的的安全、稳定运行。

发电机出线套管漏氢治理新思路

由于氢气具有密度小，热传导率高等诸多优势，所以现代大型发电机广泛地采用氢气作为冷却介质来提高发电机效率，减小发电机尺寸、冷却器的表面积及减小通风损耗，降低发电机运行所带来的噪声等。但是发电机出线套管漏氢一直是困扰机组安全稳定运行的一大难题，所以正确处理好出线套管漏氢问题成为发电机安全、经济和高效运行的必要条件。

1　发电机漏氢概况及其研究

1.1发电机漏氢概况

大唐双鸭山热电有限公司装有2台国产200MW 汽轮发电机组，与其配套的是QFSN3-200-2型水氢氢发电机。2012年3月份，1号发电机出现氢压下降加快、补氢频繁的现象，日补氢量达到20m3。为防止发电机漏氢量进一步增大降低氢压运行，但漏氢量没有根本缓解并已超过发电机设计允许的漏氢量，同时在线漏氢检测仪出现报警，机组在4月份为保证运行稳定进行了停备消缺处理。

1.2发电机漏氢位置查找程序

图1　套管渗漏位置及现象

图2　肥皂水复查渗漏位置

(1)现场检查发电机汽、励端端盖的结合面，密封瓦与端盖的结合面处，氢气冷却器与发电机本体的结合面处，转子绕组正负极引出线密封处，检查结果表明无渗漏点存在。(2)检查发电机测温元件接线板与发电机本体的密封结合面，汽、励端人孔门密封结合面，定子冷却水进出水管密封结合面，补、排氢管道密封结合面，发电机氢气干燥器排污阀，以及采样、测量管道等相关部件的密封面处，检查结果表明表明无渗漏点存在。(3)检查发电机出线套管及中性点套管时，通过在线漏氢检测仪发现第7、8点存在漏氢现象，立即展开对此处进行全面检查:使用测氢仪对发电机出线套管与发电机的密封结合面及出线罩排气孔进行氢气浓度测量，未发现明显漏氢现象。对发电机中性点出线套管与发电机的密封结合面及中性点连接点外罩排气孔进行氢气浓度测量时，测氢仪出现报警情况显示氢气浓度超过100% 。证明中性点套管某处存在漏氢，将发电机出线箱外侧保护板拆除后分别对A相、B相、C相套管密封垫处进行测量，测量结果显示C相氢气浓度达到100%，A、B相为0% ，并使用肥皂水进行确认。依据上述3个查询程序的查询结果，大唐双热的发电机漏氢点位置为发电机C相中性点套管下部密封处。如图1、图2所示:

1.3发电机套管漏氢原因分析

发电机出线套管顶部与底部分别都由密封垫密封，当出线套管顶部密封损坏时，发电机内的氢气便会渗透进入套管内部，在套管内部产生与发电机内部同等氢压，此时，套管底部密封圈将成为最后密封氢气的屏障，但如果套管底部密封圈出现异常，出线套管将会出现漏氢现象。出线套管漏氢的原因主要包括以下几点:

(1)固定法兰与发电机本体之间螺丝没有把紧或不均匀;密封垫质量较差、见油老化;(2)导电杆与瓷套之间的密封垫没有把紧或老化;(3)导电杆与内冷水管的接头焊接存在缺陷;绝缘引水管接头工艺不良，没有把紧、没装密封垫、接触面损伤导致水接头密封失效; (4)导电杆内部U型引水管连接螺母存在质量缺陷;(5)瓷套管存在裂纹;(6)导电部位施工工艺差，运行中发热造成密封垫老化;(7)套管底部螺母在锁紧后使密封垫移位或扭曲变形。(8)套管铝制垫圈由于机组振动、电磁振动等原因导致紧力不足，致使铜垫圈与导电杆间存在缝隙。

基于发电机漏氢点的查找和漏氢原因的分析，只有通过对发电机中性点套管进行解体才能找到发电机出线套管漏氢的真实原因。

图3　套管渗漏位置改造前后状态

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2　套管解体处理过程及处理措施

2.1处理过程

2012年4月10日，在1号机组停备期间对发电机进行了排氢置换，并对发电机定子内充入5 00g氟利昂后充入CO2将压力提升至0.3Mpa，开打发电机出线箱盖板后使用手持式卤素检测仪对中性点套管位置进行检测，A、B相没有报警C相有明显警报声确认发电机中性点引出线C相套管位置是真实漏泄点，并且漏泄点为密封平垫处。

初步分析认为C相中性点套管漏泄原因是由于长周期运行后机组振动、温度变化等原因导致密封平垫与紧固法兰盘松动产生气隙引起，在排压后使用专用套管拆除工具对套管密封垫紧固法兰盘进行了紧固，共紧固半扣。再次充入氟利昂并将压力提升至0.3Mpa后进行测量C相中性点套管位置仍存在报警，压力在12小时内由0.30.3Mpa下降至0.2Mpa，怀疑密封橡胶垫存在老化变形情况。再次排压后，使用专用工具将紧固法兰盘拆下后对3层密封垫进行了全面检查，密封垫完好无损未发生老化及变形，排除了密封垫的问题。

经过全面检查和分析，最终认为套管下侧的3层密封垫与导电杆之间均存在间隙，导电杆与瓷套之间是中空的没有任何填充物，发电机本体内的氢气可以很顺利的从中间的缝隙中通过，由于导电杆与套管位置问题旋紧的密封垫仍不能有效的隔绝氢气从而产生渗漏。

2.2套管漏氢处理措施

在套管与导电杆的空隙内填充703硫化硅橡胶粘合剂，增加一道密封使它的密封可靠性增强，并重新安装密封垫并旋紧紧固法兰盘，而由于此粘合剂有初胶力强、堆积性好、耐高温、耐腐蚀等特性，在填充后可以在重力条件下在套管与导电杆之间形成一层新的密封垫，并且干固后胶层还具有弹性。从而有效隔绝氢气起到了很好的密封作用。经过处理后，对发电机定子内充入500g氟利昂后充入CO2将压力提升至0.3Mpa，在此使用卤素检测仪测量C相中性点套管密封垫处已无报警，压力24小时保持0.3Mpa不变化，机组充氢后在线漏氢检测仪第7、8点显示值为0%，机组启动后运行氢压每小时泄漏量＜50pa。如图3所示:

3　对发电机套管结构改造建议

大唐双鸭山热电有限公司发电机氢气严重泄漏主要是发电机出线套管结构设计不合理造成的。虽然此不合理的设计在新机组安装后短期内一般不会造成大的泄漏，但是经过一段时间的运行后，由于受热和紧力变化，密封衬垫刚度、弹性逐渐下降，最终在氢气压力的挤压作用下发生变形，形成了氢气泄漏通道。根据此次的处理经过和总结下来的经验，提出以下改造建议:

(1)发电机出线套管使用新型技术增强出线套管内外密封，在套管与导电杆之间灌注不固化液态绝缘密封胶。这样即使发电机出线套管原有密封垫出现问题，也不会发生漏氢，而且导电杆不容易发生偏移。(2)出线套管由橡胶垫和橡胶圈进行密封，它所处的环境恶劣受高温、油污影响严重长期运行容易发生老化、脆裂现象。因此要根据材料的性能对橡胶垫和橡胶圈确定合理的更换周期及时更换。另外可以将密封件由普通的丁氰橡胶改为高饱和氢化丁氰橡胶和氟橡胶使密封件的性能得以提高使用寿命得以延长。

4　结语

通过在大唐双鸭山热电有限公司1号发电机的出线套管上实施上述技术改进措施后未再发生过出线套管漏氢的问题。另外，此项技术改造措施投资很小具有在同类型机组上推广的价值。

[1]刘晋阳,提运桥.氢冷发电机出线套管漏氢故障处理及改进[J].电力科学与工程,2011(4).

[2]QFSN3-200-2型水氢氢冷汽轮发电机技术说明书.

姜官平(1984—),男,黑龙江双鸭山人,助理工程师,现就职于大唐双鸭山热电有限公司,检修部电气主管。