某电厂1000MW机组漏氢原因分析及处理方法

范跃军华能沁北电厂检修部



某电厂1000MW机组漏氢原因分析及处理方法

范跃军
华能沁北电厂检修部

摘要：华能某电厂#6机组的发电机由哈尔滨电机厂生产制造，型号为：QFSN2-1000-2。发电机密封瓦为单流环结构，设计漏氢量≤10m3/day。该机组于2014年9月28日至2014年12月18日进行了大修，期间电气及汽机专业对发电机本体及氢、油系统进行了检修工作，修后发电机做气密性试验时，漏氢量9m3/day，在合格范围之内，但机组启动后漏氢量55m3/day，严重超标，后将油氢压差由76KPa降低到51KPa后，漏氢量为34m3/day，略有好转。但仍然超标，给机组的安全、经济运行带来了重大隐患。

关键词：发电机；密封瓦；密封油；油氢压差；漏氢量

1　漏氢原因的初次排查及分析

1.1大修后机组运行时的初步排查过程

用氢气检漏仪对定冷水箱、氢冷器、氢气系统所有法兰、阀门、活结等进行检查，未发现泄露情况。

对发电机密封油系统进行检查，发现#6机空侧回油箱排气管道氢气浓度为100％，较#5机组大20％，当时怀疑密封瓦向空侧回油漏氢，打开#6机#9、#10瓦回油管道观察窗检查氢气浓度为2.5％，密封瓦外漏的可能基本排除。

电气专业针对中性点进行漏氢检查，发现A相瓷瓶处氢气浓度100％，当时初步分析此处泄露点就是漏氢量超标的主要原因，计划利用检修机会对其进行处理。

1.2第一次停机检查及处理

2015年1月8日机组临停检修，针对漏氢问题主要进行以下检查和处理。

1.2.1发电机密封瓦外漏检查

发电机密封油停油泄压前（系统压力200KPa），对发电机氢气系统注入氟利昂，揭开#9、#10瓦外油档上半，用卤素测漏仪对汽、励端密封瓦进行检查，未发现漏点。对#9、#10瓦外油挡上半钻φ12mm的测氢孔，便于运行中监测密封瓦的外漏情况。

1.2.2浮子油箱检查

对浮子油箱进行解体清理检查，对浮子进行外观检查，无异常。经过现场测量计算，运行时浮子油箱最低油位比排油口顶部高出50mm左右，氢气不会直接从排油口泄漏。

1.2.3中性点漏氢处理

图1　#6发电机中性点漏氢部位

对中性点A相瓷瓶漏氢点进行处理，在打开发电机出线罩人口门，进入内部看到泄露瓷瓶的根部，发现瓷瓶和固定法兰的结合处有五处沙眼，对此处漏点用专业密封胶进行内、外部同时封堵。处理后风压试验合格，此处无外漏现象（见图1）。

1.2.4风压试验及启机后情况

#6机发电机于2014年1月26日进行气密性试验（500KPa压缩空气），当时计算漏气量8m3/day，在合格范围之内，初步认为本次已将漏氢问题已解决。进行气体置换后当氢压在300KPa左右时，漏氢量：9m3/day左右。1月17日，机组并网后，当氢压升至500KPa后，漏氢量明显变大，漏氢量约：50m3/day，仍然超标。

2　漏氢原因的再次排查及分析

2.1小修后机组运行期间的排查过程

根据上述检修排查情况及结果，可以看出：发电机中性点漏氢不是#6机漏氢量严重超标的主要原因，发电机转子静止或盘车状态下漏氢量合格，机组高速运转状态下漏氢量严重超标，问题的关键还在密封瓦上。

检查及调整情况如下：

2.1.1对发电机汽、励端外油档内漏氢进行测量，汽端外油档内氢气浓度：3％，励端外油档内氢气浓度：4％。密封瓦外漏量在允许范围之内，排除其外漏的可能。

2.1.2对发电机空侧回油箱屋顶排气管进行测量，氢气浓度：100％（#5机：80％）。对主油箱排油烟管道进行氢气浓度进行测量：4.7％（#5机：0.7％），#6机明显比#5机大。

2.1.3就地检查密封油浮子油箱油位波动较大，在25mm内上下波动，用听针听此油箱进、出口油管道内有气体冲击油流的声音，且管道伴随着振动。浮子油箱顶部的气体平衡管道温度较高，判断内部持续有热流体通过。

2.1.4将油氢压差由76KPa降低至86KPa,氢压升至500KPa，对系统进行观察，发现氢压曲线下降趋势加剧，漏氢量变大：65m3/day。

2.1.5将油氢压差由76KPa降低至46KPa,氢压升至500KPa，对系统进行观察，发现氢压曲线下降趋势变缓，浮子油箱油位相对稳定，进、出口管道内的气体冲击声明显减弱，管道几乎无振动现象，计算漏氢量：27m3/day。

2.1.6将油氢压差由46KPa提高至56KPa，计算漏氢量：35m3/day。

2.1.7将油氢压差由56KPa降低至51KPa，计算漏氢量在34m3/day左右。之后，油氢压差未再进行调整，保持此状态运行至停机检修。

通过以上检查和调整得出重要结论：油氢压差变大时，密封油流量变大，密封油通过回油带走的氢气量变大，耗氢量（漏氢量）变大，且大部分氢气从空侧回油箱的排空管排放到。

2.2机组停运冷却盘车状态的检查

2015年5月16日机组停运盘车状态，维持氢气压力500KPa、油氢压差调至69KPa，24小时计算漏氢量为9m3/day.同时对发电机空侧回油箱屋顶排气管进行测量，氢气浓度：44％。对主油箱排油烟管道进行氢气浓度进行测量：0.8％。再次证明：发电机转子静止或盘车状态下漏氢量合格，机组高速运转状态漏氢量严重超标。

#5、#6机同时停机盘车状态下，运行通过关断相关阀门，通过油箱油位上升或下降刻度来计算流量，对比如下：

表一#6机盘车状态下不同油氢差压时密封油流量对比

表二#5、#6机盘车状态下油氢差压69 KPa时密封油流量对比

通过表一及表二可以看出：油氢压差增大，密封油流量增大；#5、#6机油氢压差相同的情况下，#6机氢侧回油量远远大于#5机，再次肯定#6机密封瓦存在异常情况,计划利用停机机会对其进行解体检查。

3　密封瓦解体检查及处理

3.1密封瓦解体发现的主要问题

2015年5月15日停机对#6机发电机密封瓦进行解体检查，发现密封瓦存在以下问题：

3.1.1汽端氢侧密封瓦出现较严重的碰磨痕迹，上半乌金面同时出现较严重的发黑迹象，且发黑部位有大约50条轴向细小裂纹，但裂纹均没有贯穿密封面，裂纹主要集中在密封瓦上半，裂纹区域长度约600mm；汽端氢侧密封瓦总间隙超标，最大间隙0.80mm（设计值0.29-0.31mm），超出设计值0.49mm，最大间隙在密封瓦上下方向；汽端氢侧密封瓦径向磨损严重，密封面有明显飞边毛刺现象，飞边处毛刺约0.50mm高（见图2、图3）。

图2　汽端氢侧密封瓦

图3　汽端氢侧密封瓦

3.1.2汽端空侧、励端氢侧密封瓦乌金也出现轻微的发黑现象，没有发现裂纹，励端空侧密封瓦径向密封面出现轻微沟痕，但没有发黑迹象。

3.2原因分析

密封瓦磨损及间隙超标的原因初步分析有以下几点：

#6机组大修后启机期间，共有7次因为轴承振动大机组跳闸，而由于#9#、#10瓦振动超标导致机组跳闸共发生3次，具体情况如下：

3.2.12014年12月17日09:42，#6机挂闸，开始升速。09:57汽轮机定速3000rpm，13:10发电机并网。14:09负荷35MW，#8瓦Y方向125.931mm，#9瓦X方向214.622mm，#9瓦Y方向124.367mm，#10瓦X方向171.478mm，#10瓦Y方向44.411mm，汽轮机跳闸，首出“轴承振动大”，发电机联跳，首出“逆功率保护”动作，检查设备联动正常。

3.2.22014年12月17日14:55，汽轮机冲车至3000rpm，16:56发电机并网。18:04负荷50MW，汽轮机跳闸，#9瓦X方向199.478mm，#9瓦Y方向126.732mm，#10瓦x方向190.590mm，#10瓦Y方向44.792mm，首出“轴振动大”，发电机联跳，首出“逆功率保护”动作，检查设备联动正常。18:46转速至0，投入主机盘车。

3.2.32014年12月18日14:33,汽轮机挂闸冲转，14:39冲转至800rpm，低速暖机。16:17汽轮机转至3000rpm，19:49发电机并网，21:08机组负荷50WM，#9瓦X方向203.369mm，#9瓦Y方向126.160mm，#10瓦X方向124.214mm，#10瓦Y方向36.514mm，“轴振动大”保护动作跳闸，发电机联跳，相关设备联动正常。

#9、#10瓦振动大导致密封瓦与轴径之间油膜震荡，影响密封、润滑效果，从而导致密封瓦温度过高，乌金面发黑变形。而启机过程中#9瓦振动较#10瓦大，导致汽端氢侧密封瓦碰磨最严重。励端空侧密封瓦乌金面出现沟痕是由于密封油系统有细小颗粒没有清扫干净，进入密封瓦密封面内导致密封瓦磨损。

3.3整改防范措施

3.3.1仔细检查轴承室及油孔内的异物，彻底清扫轴承室及油管道内的细小颗粒物，不留死角。

3.3.2更换新的密封瓦，仔细核对密封瓦内径及轴径，确保密封瓦径向间隙在合格范围内。

3.3.3检查密封瓦轴向、径向密封面是否有毛刺，保证密封面接触情况良好。

3.3.4仔细检查密封瓦弹簧是否存在制造缺陷，弹簧紧力是否满足厂家设计要求，安装时密切注意弹簧不能装反及装错位置。

3.3.5复查内、外油档间隙，满足图纸设计要求，防止碰摩引起转子振动异常。

3.3.6增设三期主机润滑油油净化装置，不间断对油箱进行滤油，保证油质合格。

4　小结

通过上述现象可以看出：密封瓦间隙严重超标是本次发电机漏氢量超标的主要原因。运行中密封瓦随着转子的转动而发生浮动现象，轴向密封及径向密封效果恶化，导致密封油流量增大，密封油回油带走的氢气量增大，氢气通过空侧回油箱排空管排到厂房外。

密封瓦更换后，#6发电机机组启动并网后计算漏氢量：7m3/day左右，在合格范围之内。漏氢量超标一直是困扰着各大电厂的主要问题之一，严重影响着机组安全、稳定、经济运行。机组运行期间一但出现漏氢量超标，应该立即组织相关专业人员对发电机氢、油、水系统进行排查，由表及里分析漏氢的真正原因，通过各种有效手段降低漏氢量，必要时停机进行处理。经过停机检修，某电厂#6机组漏氢问题已经得到彻底治理，此次事件经过为百万机组治理漏氢问题提供宝贵经验。

参考文献：

[1]顾煜炯.汽轮发电机组扭振安全性分析及应用.北京：科学技术出版社2013.02

[2]陆颂元.汽轮发电机组振动.北京：中国电力出版社，2002，56-57

[3]随机图纸《密封瓦装配图》,图号：Z1C000101,哈尔滨电机厂有限责任公司

[4]随机资料《密封瓦系统说明书》,图号：OEA.466.389,哈尔滨电机厂有限责任公司