氢冷发电机现场整体气密试验简析

郭海

【摘 要】氢气密度小，而风摩损耗和通风损耗与冷却气体的密度成正比，故氢冷发电机风摩损耗和通风损耗低;氢气还有更高的导热系数和表面散热系数，因此氢冷发电机单位体积有效材料的输出功率比用空气冷却的发电机大，发电机的最大有效输出功率也更大。氢气冷却已是大型发电机中常用的冷却方式，而漏氢则成为氢冷发电机组运行的重大安全隐患。为保障氢冷发电机安全、稳定运行，氢冷发电机充氢运行前必须要进行严格的气密试验考核，本文介绍了氢冷发电机现场进行整体气密试验的方法及过程。

【关键词】氢冷发电机;气密试验;泄漏量;溶解量

中图分类号： TM31文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2019）33-0084-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.33.040

0 引言

为了更好的冷却发电机，人们在很长一段时间里一直在寻找冷却效果比空气更好的气体，研究证明氢气是最适合的冷却气体，也是用作大容量发电机冷却介质的最适合的气体。由于氢气可能发生爆炸的纯度范围为5%-70%（氢气与空气混合比），为了氢冷发电机的安全运行，防止氢爆，在发电机第一次充氢之前就必须进行气密试验，如果试验不合格即说明发电机存在漏点，是不允许向机内充入氢气的，因此用空气进行整体气密试验时必须将所有的漏点处理好。整体气密试验是在发电机转子静止状态下进行，也可以在盘车状态进行（只是会多消耗一些仪用压缩空气），此试验正常情况下需要7天左右。

1 试验前应具备的条件

1.1 密封胶的注入

使用注胶枪向汽、励端端盖及出线罩的注胶槽内注入密封胶。

1.2 确认密封油管道冲洗工作已结束，密封油系统、氢气系统和二氧化碳系统均已达到运行条件。

2 试验前的准备工作

2.1 气密试验应准备的工具及材料

肥皂水、毛刷、手电筒、卤素检漏仪、氟里昂气体（CCL2F2，必要时准备）等。

2.2 在发电机机座上连接一块数字压力表以监视机内气压（若已安装氢气压力/纯度监测装置，可在该装置上读取机内气压）

2.3 将供氢管上的活动管拆除，从此处将仪用空气引入到发电机内

2.4 参照“氢气系统图”，确认已将所有的阀门调整到工作状态位置

2.5 向发电机内充入空气之前，测量定子绕组和转子绕组的绝缘电阻

2.6 启动密封油系统，检查备用密封油泵和事故密封油泵，确认都能正常工作

3 开始试验

3.1 向机内充入干燥、清洁的仪用压缩空气

3.2 将发电机内的气压升到0.5bar（0.5Kg/cm2），查找较大的漏点

3.3 如果没有发现漏点，向发电机内充入氟里昂气体（CCL2F2），使机内气压上升0.04bar（0.04Kg/cm2）

3.4 继续向发电机内充入仪用空气，直到额定压力。在升压的过程中注意观察差压阀的自动跟踪情况，用卤素检漏仪或肥皂水检查所有的把合面和管道接口，看有无泄漏点，并对所有的泄漏点进行及时处理

主要检查部位如下：

（1）发电机端盖与机座把合面，发电机各人孔盖板处、各管道连接法蘭处。

（2）氢气冷却器汽励端水箱与机座安装面。

（3）氢气系统、二氧化碳系统、密封油系统中的设备及管道、阀门、表计接头等部位。

（4）发电机转子集电环导电螺钉处（必要时检查）。

（5）测温接线板处。

3.5 将所有的泄漏点处理好，机内压力升到额定值。每隔1小时记录下面的数据

（1）发电机内气压

（2）大气压

（3）发电机内气体温度（发电机冷、热风温度，共4点，取其平均值）

4 泄漏量的计算

4.1 按下式计算出总的泄漏量

L1——气体泄漏量换算到给定状态（P0=0.1MPa，t0=20℃）下的值m3/d

T0——给定状态下大气绝对温度T0=273+t0=293K

P0——给定状态下大气绝对压力，P0=0.1MPa

△t——试验连续进行的时间，小时h

P1——试验开始时机内气体压力（表压），MPa

P2——试验结束时机内气体压力（表压），MPa

B1——试验开始时当地大气绝对压力，MPa

B2——试验结束时当地大气绝对压力，MPa

t1——试验开始时机内气体的平均温度，℃

t2——试验结束时机内气体的平均温度，℃

V——发电机的充气容积为115m3（包括氢气系统）。

4.2 按下式计算出气体容入密封油的溶解量

QH=1.44×P×10.2×q×V0×0.4（m3/day）（2）

QH—溶解量，P—机内绝对压力（MPa），q—氢侧密封油回油量（L/min）

V0—溶解率（cc空气（氢气）/cc油），与密封油温度有关（参照表1）

0.4—空气的溶解和分解系数（注：用氢气试验时，此系数为0.7）

4.3 计算出泄漏量L2

泄漏量L2=L1-QH（m3/day）（3）

要求：按公式（1）、公式（2）和公式（3）进行气体泄漏量L2的计算。用空气进行气密试验时，要求24小时的泄漏量L2不大于1立方米，即≤1m3/day。注：由于此公式中溶解量是按理想气体状态下完全溶解的理想状态计算值，故泄漏量L2若出现负值是可能的，试验是合格的。注：电厂投产后氢气泄漏量也可以用上面的公式进行试算。

5 结束语

氢冷发电机整体气密试验是现场发电机现场安装、调试过程中的关键节点工作，经验表明按照上述发电机整体气密试验的步骤、方案及要求投产后的机组，发电机漏氢量都在合格范围内，甚至可以达到良好、优秀的考核等级。

【参考文献】

[1]JBT 6227-2005_氢冷电机气密封性检验方法及评定.

[2]Q1233-480MW级全氢冷发电机产品说明书.

[3]AQ9-600MW级汽轮发电机安装说明书.