摘要：氢冷发电机指的是定子、转子绕组和铁芯利用氢冷却形式，利用风扇把氢气于转子两端实行强制性循环，使用定子机座上部的氢气冷却器循环冷却的发电机。其氢气冷却系统效率高，安全性好，是全封闭气密结构。由于密封不严格等问题，氢冷发电机漏氢现象时有发生，给发电机工作运行、安全与稳定性带来了严重的威胁。本文主要针对氢冷发电机漏氢故障及处理措施进行简要研讨，仅供参考。
关键词：氢冷发电机；发电机出线罩；漏氢；故障；处理措施
1氢冷发电机漏氢方式
目前，氢冷发电机漏氢方式多种多样，根据氢冷发电机漏氢方式的不同，一般分为外漏和内漏。①氢外漏。指的是发电机中，氢气从泄漏点泄漏到机壳外的空气当中。如若发生氢外漏，如在发电机机座、出线罩、氢气管路系统、发电机端盖、氢气冷却器、测温元件接线板、柱等处出现漏点时，可以采用卤素检漏仪或是肥皂液等措施来找出泄漏点，并在第一时间内进行补救。一般情况下，氢气在空气中扩散速度很快，在漏点0.25米开外是难以觉察出氢气的存在。但是大部分电站都具备了快速检测外漏漏点的技术，因此，氢外漏的危险性较小。②氢内漏。主要指的是氢气往机内各部分泄漏。例如泄漏到封闭母线外套、主油箱内、内冷水箱内或者发电机油系统内等。氢内漏多数是由于设备本身的缺陷而引起的，并且难以具体明确漏点位置，这极大程度的加大了检查与处理的难度，因此，该类泄漏的危险性较大。例如，氢气由密封瓦泄漏到密封油系统，并从密封油系统流入到汽机主油箱内，一旦氢气纯度在4%~75%之间时，存在着极为严重的爆炸隐患。
2氢冷发电机漏氢故障原因分析
2.1端盖与密封瓦结合面漏氢
发电机密封瓦故障，包括卡涩、磨损及绝缘不合格等，会使得密封间隙变大，造成密封油压力下降，导致漏氢。出现这种问题时，氢气会泄露到外端轴承室，利用氢系统检漏仪可以检测到。在组装上下半端盖时，法兰接缝必须要对齐，当出现错口不平时，会使得密封垫受力不均，从而造成间隙变大。另外，对于上下端盖水平法兰结合面与密封瓦座的密封沟之间的出口位置，要采取密封措施，以避免密封胶的进入。
2.2定冷水系统漏氢
在发电机的正常运行过程中，为避免冷却水系统漏水，需要设定定冷水压低于氢压，内冷水箱在正常运行过程中，由于氢气的强渗透能力，会造成水箱内部含有少量氢气。长期的运行过程中，定子绝缘会受潮，最严重时会引起定子绝缘的击穿。而定冷水系统产生泄漏时，漏氢问题就会出现，造成内冷水箱中含氢量突然增大。
2.3转子与定子漏氢
从励磁机转子引来的励磁绕组的引线，由于需要经过转子中心，因此在转子表面上需要一紧固密封点进行密封。密封发生松动，就会形成漏氢现象，这种情况下，在发电机励磁线圈对轮和转子气密试验孔处可以测量到漏氢。滑环处的导电螺杆发生氢气漏出，这一过程是动态的，在运行中难以解决。对于定子引出线套管与瓷套法兰之间的松动，由于密封不严，也会产生漏氢。针对套管瓷件与铜法兰之间的灌装处，应加强检查，避免松落的出现。此外，在结构上，可将瓷件结合面的圆柱面改进为锥面结构，同时以环氧树脂进行浇装，由此减少定子处的漏氢。
2.4发电机出线罩中分面漏氢
发电机出线罩中分面由88颗螺栓连接，结合面设置4个打胶孔。由于发电机基建安装及运行过程中振动等原因，中分面螺栓孔会出现漏氢问题。通过收紧中分面螺栓，打胶等方式，漏点暂时消除，机组启动后泄漏点重现。发电机出线罩中分面漏氢问题彻底消除难度大，风险高。
3氢冷发电机漏氢处理措施
3.1密封油系统
在密封油系统中常发漏氢部位主要在与端盖和密封瓦的结合面。具体处理措施可从以下几方面着手：①为了避免密封油进入机内，应合理调整瓦座与密封瓦的间隙，氢侧密封油压不得低于氢压80kPa，空侧不得低于氢压65kPa。此外，还可对平衡阀进行调整，以保证氢侧与空侧压力保持平衡；②在进行回装、组装上、下端盖时，应确保接缝对齐，避免接缝间出现错口而导致密封垫性能降低；③应合理控制油档间隙，以确保密封油不会进入机内。控制发电机两端轴瓦油档底部简析在0.05mm内，控制其顶部间隙在0.5mm内，将其其误差控制在0.05mm内，控制其两侧间隙在0.02mm~0.25mm内；除此之外，应控保证油档结合面接触面积不小于75%。
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3.2机壳结合面
机壳结合面主要包括：端盖与机座的结合面、上下端盖的结合面、固定端盖的螺孔、出线套管法兰与套管台板的结合面及进出风温度计的结合面等。为防止这些部位漏氢，在检修中应注意以下事项：①端盖与机座的结合面及上下端盖的结合面结合面积大，密封难度大，是防漏氢的薄弱环节。应注意，在检修过程中，为解体及回装所做的标记不能伤及密封面；要对结合面进行详细检查，对所采用的橡胶密封条的尺寸、耐热性能、耐油性能、弹性及耐腐蚀性能进行严格验收。②紧端盖螺丝时，应均匀紧固大盖螺栓，防止出现紧偏，以保证结合面严密。要检查水平、垂直中分面的间隙，在把紧1/3螺栓状态下，用0.03mm塞尺检查应不入。③出线套管法兰与套管台板的结合面是防止漏氢的关键部位。由于该处受定子端部漏磁影响，温度较高，加上机内进油的腐蚀，因此，该处需用耐油橡胶圈和橡胶垫加以双重密封。
3.3氢气管道与阀门
首先，氢气管道与阀门不得采用铸铁管件，管道应使用无缝钢管。其次，尽可能采用焊接的方法来进行管路连接，避免由于密封垫性能下降而导致的漏氢现象。再次，应加强防摩擦以及放震措施，避免管道与管道间产生摩擦而导致管壁薄弱引发漏氢现象。并且应定期对管道进行检查。最后，应选用密封性能高的球阀来作为氢气置换站气体管道的小阀门。
3.4氢气冷却器
氢气冷却器是漏氢现象发生较为频繁的设备。其结合面的任何一根铜管与螺丝都会产生漏氢现象。所以应当强化氢气冷却器的检查力度，并对其进行水压试验，在压力0.6MPa的情况下30分钟内没有出现渗漏的现象为之合格。如若铜管胀口出发生漏氢现象，应对该部位进行补胀处理，处理完毕后进行水压试验。如若铜管处出现漏氢现象，则应采用经过退火处理的锥形紫铜棒对漏氢管的两端进行封堵。值得注意的是，一旦氢气冷却器的铜管封堵数大于总数的5%，则需重新进行更换。
3.5转子与定子
转子中心由励磁机转子引来而成的称之为发电机转子励磁绕组引线。在其表面有一个密封点，如若这个密封点出现氢气泄漏，则可以在转子气密试验孔测量出来。一旦确认漏氢，则需立即进行停机处理，并将起密封填料进行更换。而如若是转子漏氢，则氢气会在花患处的导电螺杆中泄露出来，该种情况较难处理。所以，应当加大对导电螺杆密封度的检查力度。
3.6发电机出线罩中分面
发电机出线罩中分面漏氢处理难度大，彻底解决的方法是进行中分面焊接。具体步骤如下：拆除主引线小夹板。机座与出线罩焊接。出线罩立筋与机座底部结合处难以焊接，用塞尺测量立筋处300mm范围内，机座与出线罩把合面外侧间隙，若间隙符合技术要求，结合处可不焊接；若间隙超差，对立筋予以钳修，满足焊接空间后进行焊接。施工期间加强出线罩的通风和氢气在线监测工作，确保作业人员和施工安全。回装主引线小夹板。做相关电气试验，测量出线罩内各测温元件阻值。回装主引线小夹板。更换出线罩密封垫，回装出线罩人孔盖板。
3.6发电机整体
对发电机进行整体气密试验，以确保发电机全面密封瓦以及静密封点具有优良的密封性，将发电机的漏氢量控制在规定标准内，最后在此阶段将全面导致系统漏氢的现象进行消除。在全部密封油系统以及管路正常运行的情况下，打开氢气冷却器与发电机定冷水系统的排空阀，并严禁充水，往氢系统中接入0.25级的精密压力表来对漏氢情况进行检验，往机内充入0.3MPa的压缩空气，并采用肥皂水来对发电机各个密封点的漏氢情况进行检验。此外，仔细观察空侧密封瓦回油是否沿着轴颈平稳且均匀的流回。
结语
总而言之，相关工作人员应当对氢冷发电机漏氢现象予以充分重视，在具体检验与处理工作当中应充分结合设备的特点与具体故障来进行处理，在工作实践当中不断强化检修力度，积极探索先进的检测方式以及防范措施，加大对氢冷发电机漏氢现象的监察力度，一旦发生漏氢情况应进行及时处理，谨防事故进一步扩大与恶化。
参考文献：
[1]尹向勇，汪耀南，张荣亮，等.氢冷发电机漏氢故障诊断[J].江西电力，2003，27（6）：16-18.
[2]苑洋，张建辉.氢冷发电机漏氢原因分析及检测和处理措施[J].河北工程技术高等专科学校学报，2010（2）：47-49.
作者简介：
赵亚东，1986.10，中共党员，武汉大学电气工程与自动化专业本科。单位：华能阳逻电厂，电气设备检修。
论文作者:赵亚东
论文发表刊物:《电力设备》2018年第28期
论文发表时间:2019/3/12
标签：发电机论文; 氢气论文; 中分论文; 转子论文; 定子论文; 机座论文; 间隙论文; 《电力设备》2018年第28期论文;