某国产亚临界600MW水氢冷发电机组出线盒漏氢治理分析

朱勇

摘 要：本文简述了哈尔滨电机厂有限责任公司生产的QFSN-600—2YHG型电站用600MW水氢冷汽轮发电机组出线盒漏氢的原因，并对漏氢原因进行分析，找出了彻底解决出线盒漏氢治理的方案。

关键词：发电机组；出线盒；漏氢；原因；处理方法

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

1 系统简介

某电厂#1、#2机组为2台亚临界600MW机组，#3机组为超临界600MW机组，三台机组的发电机均为为哈尔滨电机厂有限责任公司生产的QFSN-600—2YHG型电站用600MW水氢冷汽轮发电机组，该电机采用水氢氢的冷却方式。定子绕组为水冷，转子绕组为氢气内冷，铁芯为氢气外部冷却。范围包括主机和辅机两大部分。主机部分包括发电机及刷架隔音罩装配；辅机包括外部氢气控制系统、外部密封油控制系统、绕组冷却水控制系统以及励磁控制系统。该电机采用水氢氢的冷却方式。定子绕组为水冷，转子绕组为氢气内冷，铁芯为氢气外部冷却。在机组的启停和运行的工况下，发电机内的气体转换、自动维持氢压的稳定以及监测发电机内部气体的压力均由氢气控制系统中的气体控制站来实现和保证，气体控制站为集装型式。另外，氢气控制系统中还设有氢气干燥器、氢气纯度分析仪、氢气温湿度仪等主要设备以监测和控制机内氢气的纯度、温湿度等指标以确保发电机安全满发运行。

在机组的启停和运行的工况下，发电机内的气体转换、自动维持氢压的稳定以及监测发电机内部气体的压力均由氢气控制系统中的气体控制站来实现和保证，气体控制站为集装型式。

发电机内部氢气由装在转子两端的风扇强制循环，并通过设置在定子机座上部的4组氢气冷却器进行冷却。氢气系统由发电机定子外壳、端盖、氢气冷却器、密封瓦以及氢气管路构成全封闭气密结构。作为水氢氢冷却方式机组，发电机漏氢，一直是困扰各个机组安全稳定运行的一大难题。为保证发电机正常运行时，每昼夜（24小时）的氢气漏量不超过设计规定的11m3/d，对发电机气密试验的合格标准规定如表1：

2 发电机漏氢状况

某电厂#2机组自2006年投产，在投产的前几年，发电机漏氢量都较少，在合格范围内。自2013年1月份开始，运行中发电机漏氢量开始上升，由10m3/d逐渐上升至20m3/d，基本上每天都必须补充一次氢；在2013年7月份大修后，发电机进行气密试验时，计算漏氢量达到了300m3/d，使得机组不具备开机条件，严重制约了公司安全生产，根据该电厂多年来的查找漏点经验，经过不断对比和查处确定了对设备外漏和内漏的处理方案。本文对此次氢气漏量超标的治理过程典型设备进行了详细的叙述，以总结相关治理经验，为今后遇到类似的技术问题提供解决方法

3 漏氢原因分析以及处理方法

该电厂#2机组运行状态时在漏氢量开始上升后，检修人员对发电机进行整体系统检漏，在对发电机本体部分氢气密封瓦以及氢气系统管道内漏、各连接焊接部分进行细致检修和治理后，该机组泄漏未有明显好转，在对发电机各连接部分进行深入检测时检修人员发现发电机定子与三项出线盒结合面在圆弧拐角处螺栓连接均有有油污渗出痕迹，用氦质谱仪检测后证实该处有氢气泄漏，仪器显示泄漏量明显，接近该仪器设计最上限值。经过综合分析确认该出线盒为主要泄漏点，检修人员通过螺栓紧固和高压注胶枪进行密封胶注入该部件内部密封胶槽后效果不明显。该出线盒与发电机定子用螺栓连接，两结合面有一密封胶槽，早机组安装过程中，安装单位预先填入密封胶，发电企业在机组投产后需定期进行密封胶压力注入。在运行过程中如果该胶槽中的密封胶出现问题，在进行注胶过程中会有大量氢气从该部位喷出，因此需密切进行监测，（见图1）。此电厂该机组已运行接近7年，出现盒结合面的密封胶为建设安装单位注入，其后几年检修人员只进行定期补胶，无法经行整圈密封胶更换，由于受到机组频繁启停温差膨胀以及出线罩内部结构安装不合理等因素影响因此出线罩内部密封胶已出现固化、失效，导致无法进行有效密封。

此次出线盒漏氢共进行了3次治理：

第一次：在发现出线盒存在漏氢时，因机组在运行中，故只能是对出线盒进行注胶处理。出线盒在汽端和励端均有两个注胶孔，当往汽端注胶孔进行注胶时，密封胶根本无法注进去，说明汽端密封胶已完全固化；而当往励端注胶孔进行注胶时，注胶枪无法稳压，检查发现注入的密封胶从螺栓孔以及结合面漏出，经过对比发现安装单位所预先填入的密封胶与后期运行过程中电机制造企业提供的密封胶是不同系列产品。从颜色和手感颗粒度上有明显区别。通过单侧注胶将旧胶全部挤出更换新胶后，发电机漏氢量有好转，但是用仪器检测，出线盒处仍存在漏氢现象。发电机整体泄漏量仍旧超标严重。故拟在大修中对出线盒进行彻底处理。

第二次：在2013年4月至7月的大修中，为彻底密封处理出线盒的漏氢现象，对发电机出线盒进行内部化学焊接处理，也即将内部出现盒与发电机定子的结合面进行封焊。但在大修后进行发电机气密试验时，发电机漏氢量达到300m3/d，较处理前大大增加，检查发现大量气体从出现盒的连接螺栓处冲出，对出线盒进行注胶，效果不明显；直接对连接螺栓进行紧力调整，也无法完成密封；后来在螺栓头部下面加一平面铜质垫片，然后将螺栓紧固，靠压缩铜垫片将螺栓孔处的泄漏点消除，处理完后，检测螺栓孔处无泄漏，此处理方法只能是作为临时性的处理办法。

第三次：2014年1月，此机组进行小修，在小修中，该电厂制定此次出线盒漏氢的彻底处理方案，将出线盒与发电机定子结合面密封槽内残留固化密封胶全部进行更换，注入新胶后在结合面内壁进行氩弧焊封焊密封处理，同时对内部由于设计或安装原因遗留的结合面缝隙加入金属填充物电焊密封处理。处理过程如下：拆除出线盒6.9米出线盒人孔门，将3相引出线夹板装置拆除，人员进入夹板装置上方，检查上次化学焊的效果，发现结合面环线位置封焊较好，但是在中间加强筋下方有较大间隙，当外部注胶打到一定压力时密封胶可从该缝隙流入出线盒内部，这也是导致漏氢的主要原因之一。由于该位置位于出线盒内部位置比较隐蔽，故上次处理未进行焊接，因此该区域是发生泄漏的主要原因之一；此次首先是将化学焊打磨掉，在打磨前做好保护措施，防止粉尘等杂物进入发电机定子膛内；考虑到中间加强筋下方因间隙较大，无法直接进行电焊，故在间隙处塞入一尺寸合适的圆钢，然后上下方进行封焊处理，同时结合面环线位置全部进行封焊，示意图见图2。

此次处理后，在小修后进行气密试验时，对出现盒进行检漏，未发现泄漏点。

4 处理实际效果

通过第三次检修处理，此电厂该机组发电机出线盒在进行整体气密时各项指标均达优良水平，经过连续三个月的运行监测未再发生泄漏，目前机组运行中，发电机的漏氢量为10m3/d，达到合格范围，使该机组顺利进入集团公司优良标准机组序列。

5 结语

发电机系统出现泄漏超标后，在对整体系统进行仔细排查过程中要有针对性的进行系统的分析，不能盲目的进行简单处理，做好针对性的处理方案特别是要加强检修工艺质量，通过对设备的系统分析加强检修工艺以及确保密封材料优良，氢气系统泄漏就能得到很好的解决和治理，很多问题就能得到有效的解决和处理。

通过对出线盒与发电机定子结合面的封焊与密封材料的选取，彻底解决了发电机出线盒漏氢这一疑难问题，此现象在同类型发电机组上普遍存在。对于刚投产的机组，当发现此类问题时，因为此时出线盒处的密封胶未发生硬化失效现象，一般对出线盒进行注胶即可进行密封处理；而对于投产年限较久的机组，当出现上述现象时，可借鉴本文所给出的处理方案进行漏氢治理。

参考文献：

[1]600MW机组集控运行主机技术标准（Q/CDT-JZSPC 101 07 001-2012）[S].中国大唐华银金电，2012（01）.

[2]陶远钦.汽轮发电机氢气系统运行以维护[M].中国电力出版社.