600MW超临界机组氢冷器泄漏故障分析与处理

王建+蒋静

摘 要 机组正常运行时，发电机内部的线圈绕组及定子铁芯会产生较多的热量，这些热量主要通过闭式循环的氢气系统带走，热氢通过发电机氢气冷却器进行冷却。氢冷器一旦发生泄漏会引起氢气压力下降，氢冷器换热效果变差，发电机线圈温度上升，严重时会造成发电机线圈烧坏。

关键词 氢冷器 泄漏 措施

中图分类号：TK91 文献标识码：A

1机组概况

国电铜陵电厂一期工程#1、2发电机是上海汽轮发电机有限公司生产的QFSN-600-2三相同步汽轮发电机。发电机额定容量667MVA，额定功率600MW，额定功率因数0.9。

发电机采用水氢氢冷却方式：定子线圈直接水冷，转子线圈直接氢冷，转子本体及定子铁芯氢冷。发电机定子绕组端部为可伸缩固定结构，转子设有滑移层、铜线防磨损垫条，适应调峰运行要求。

发电机的四个角布置了四组氢气冷却器，停运一组冷却器机组最高可带80%额定负荷，氢气冷却器采用绕片式结构，两端氢冷器冷却水流量分别由两个阀门站分路进行控制，冷却器进出水管路对称布置，冷却介质为闭式循环冷却水，回水母管上设有阀门，通过调节氢冷器冷却水量可以将发电机的冷氢温度控制在40-45℃之间。

发电机氢气系统参数限额具体见下表：

2事故发现及处理过程

2014年11月28日13时30分监盘发现#2发电机汽端冷氢与励端冷氢温度相差较大（励端高于汽端5℃），因怀疑发电机氢冷器水侧有未排尽的空气积存，导致氢冷器热阻增大、换热不均，于是到现场打开发电机励端B氢气冷却器回水管排气门进行紧急排气，14时40分发电机汽端冷氢与励端冷氢温度趋于正常。接下来的一段时间，只要手动将氢冷器排气门关闭，发电机两端氢气温差又会逐渐变大，故#2机励端B氢气冷却器回水管排气门一直处于微开状态。

该发电机氢冷器的水侧冷却介质为闭式循环冷却水，机组启动初期，由于闭式水管道注水排气不彻底等原因，管道内部一般会积存大量空气，影响氢冷器的换热效果，发电机两端的冷氢温度相差会比较大，经过一段时间排气后两端温度会渐渐恢复正常，不过机组正常运行期间，闭式水系统几乎不存在从外界漏入空气的可能性。

经过数天的排气操作可确认氢冷器水侧原先积存的空气已排尽，现氢冷器水侧再次漏入气体，怀疑氢冷器有可能发生泄漏，有部分氢气漏进了闭式水侧，从而导致氢冷器换热效果变差，引起两端温差增大。根据分析，虽然机组正常运行时闭式水母管压力一般维持在0.7Mpa左右，而氢气压力最高只有0.4Mpa左右，理论上低压流体介质是无法漏向高压流体介质的，不过闭式水经过氢冷器调节阀节流以及克服一定的沿程阻力和重力势能做功到达汽机房13.7米层后，发电机氢冷器处的闭式水压力已远远低于氢气压力，一旦氢冷器发生泄漏，发电机内部氢气会漏进压力稍低的闭式水侧，从而造成氢冷器换热效果下降。

为验证之前的分析判断，2014年12月1日01时30分通过观察发现发电机励端和汽端冷氢温度参数正常，于是就地将#2机励端B氢气冷却器回水管排汽门关闭，观察发现发电机两端冷氢温差又慢慢增大，04时40分发电机两端温差增至4℃，再次到就地打开励端B氢气冷却器回水管排气门，此时排出了大量气体，并且用氢气检漏仪检测到排气口有较大氢气泄漏报警（最高达130lel%），一段时间后，发电机两端氢温又逐渐恢复正常，因此判断发电机励端B氢冷器存在泄漏，随即制订相关反措，事故态势发展得到了有效控制。

3安全技术措施

（1）机组正常运行时，运行人员要加强监视氢压、氢温及氢气纯度等参数，检查密封油系统是否运行正常，发现异常要及时调整分析，确保各参数在合理范围内。平时做好补、换氢工作，及时记录每次的补氢量，认真比较每次补氢量变化，若某段时间发电机的补氢量异常增大，应认真分析原因，必要时到现场查找氢气漏点，将事故控制在萌芽状态。巡检人员每班对发电机检漏仪进行一次放液检查，如检漏仪有水放出，应及时汇报相关领导；检查确保现场瓶装二氧化碳库存充裕，备用良好，以备氢气置换时，应急使用。

（2）发电机氢冷器一旦发生泄漏，要加强监视氢压变化，定期检测汽机房氢气浓度，及时开启汽机房屋顶风扇，防止汽机房发生积氢爆燃事故，汽机房动火检修作业须持动火工作票。若漏氢量较大，应要求检修人员立即终止相关动火检修作业，撤离现场。

（3）隔离氢冷器的相关操作须遵循规程规定，发电机正常运行时，四组氢冷却器应投入运行，使氢冷系统保持良好的换热状态。如一组氢冷器退出运行，发电机负荷限制在80%额定负荷内，并确保发电机内各点温度不超限。

（4）当发电机漏水报警并伴有定子接地报警时，应紧急停运发电机。

4结语

氢气是一种易燃易爆的气体，遇到火种或热源存在着火、爆炸的危险，氢气一旦发生泄漏会引起严重的后果，生产人员应引起高度重视。由于氢气本身无色无味，不借助特殊仪器设备很难发现其发生泄漏，需要生产运行人员在平时工作中加强参数监视，善于异常分析，早发现早处理，这样才能防患于未然，从而为事故处理赢得宝贵时间。

参考文献

[1] 国电铜陵发电有限公司主机规程。

[2] 国电铜陵发电有限公司辅机规程。