【摘 要】 国产330 MW发电机机组普遍采用氢气冷却,而氢冷发电机漏氢量的大小影响到发电机组的安全稳定运行，影响发电机的冷却能力，冷却效果变差，不仅影响发电机的出力，并且影响发电机寿命；且氢气大量外漏在厂房内聚集，与空气混合，有发生氢爆的危险，严重危害人身及设备安全；发电机的漏氢一直是困扰机组安全经济运行的大问题，本文从实践中总结经验， 着重介绍了北京北重汽轮电机有限责任公司两台330MW机组在运行检修中针对氢气系统漏氢及治理经验。
【关键词】 氢冷发电机，漏氢，治理经验
中图分类号： Ｇ71 文献标识码： Ａ文章编号：ISSN1004-1621（2013）11-012-02
1 前言
对于氢冷发电机，漏氢量的大小是很重要的；如果机内氢压不能保持额定植，不仅影响发电机的冷却能力，而且影响发电机的出力。如果漏氢比较严重，氢气消耗过大，导致制氢站补给困难，严重不足需外地购氢时要耗费大量资金。如果漏氢量比较大，则发电机周围氢气弥漫，容易造成着火甚至爆炸事故，严重危害人身及设备安全。所以处理好漏氢问题，使其控制在国家标准的范围，不仅每年节几十万元的氢气费用，减少了因为漏氢严重而造成的非停，更是保障了发电机长期安全稳定的运行。
我厂1号、2号机组分别在2009年9月21日、2009年12月20日通过168试运并正式投产。我厂两台发电机是北重生产的QFSN-330-2型330MW汽轮发电机水氢氢冷却方式的发电机（定子绕组水内冷、转子绕组氢内冷、铁芯及其它构件氢冷）。氢气由装在转子两端的旋浆式风扇强制循环，并通过设置在定子机座顶部两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、密封油系统以及氢气管路构成全封闭气密结构，额定氢压为0.3MP。
下面结合发电机氢气系统的结构，对检修过程中影响到漏氢的关键部位及检修经验做一介绍。
2 氢冷发电机漏氢的部位
氢冷发电机的漏氢部位归纳起来讲总归有两部分；一是氢冷发电机内部本体结构部件的漏氢，二是发电机外部附属系统的漏氢。氢冷发电机本体结构部件的漏氢涉及四个系统；包括：水电连接管和发电机线棒的水内冷系统，发电机密封瓦及氢侧回油管接头的油系统，发电机氢气冷却器的循环水系统，发电机人孔、端盖、手孔、二次测量引出线端口、出线套管法兰及瓷套管内部密封、出线罩、氢冷器法兰、转子导电杆等的氢密封系统。发电机外部附属系统的漏氢包括氢管路阀门及表计、氢油差压调系统、氢油分离器、氢器干燥装置、氢湿度监测装置、绝缘过热检测装置等。
根据漏氢泄露方式，漏氢又可分为内漏和外漏，氢气直接漏到大气中称为外漏，比如通过发电机人孔、端盖、手孔、氢管路阀门、表计及管道等泄露，外漏点比较直观易查找和处理；氢气通过其它介质和空间泄漏掉称为内漏，比如氢气通过定子线圈泄露到水内冷系统，通过密封瓦泄露到密封油系统，通过氢冷器泄露到循环水系统，内漏一般不易查找和处理。
3 泄氢部位需注意事项及处理方法
3.1 发电机的出线罩漏氢处理
我厂1、2发电机经过投产试运以来，发现北重生产的QFSN-330-2型330MW汽轮发电机，其出线罩的漏氢点不一定是最多的，但漏氢量是最大的，这个类型的发电机这全国各电厂投产以来而言，出线罩的漏氢也是治理的难点，这是由于其结构所造成的，所以处理好出线罩的漏氢是处理好发电机漏氢的关键，也是重中之重。
出线罩的结构特点：发电机端罩与定子机座结合面面积很大，出线罩与发电机本体采用高强度螺栓连接，全贯通螺孔，结合面涂密封胶中间加圆形密封胶环增强密封 ，由于氢气渗透性和扩散能力很强，沿结合缝和螺栓压接面向外渗漏。
对出线罩漏氢处理的摸索过程及治理经验：（1）168小时试运之前，就发现发电机出线罩漏氢超标，并对发电机底部与出线罩结合部螺栓进行了紧固，并且对螺栓和结合缝隙进行出线罩外部焊接并从出线罩内部也进行了焊接，然后为了处理的更加严密，出线罩结合面包括螺栓整体涂抹环氧树脂，后粘贴玻璃丝布，要求可靠粘连；待环氧树脂凝固后，整体涂抹环氧树脂，后粘贴玻璃丝布，玻璃丝布共粘贴3层；凝固后检查玻璃丝带整体粘接严密，无鼓泡；并在以上基础上对出线罩结合面做槽盒并灌注了环氧树脂。经过多次检查和处理，出线罩上已无漏点。随着时间的推移，过了6个月之后，出线罩上的漏氢量逐步加大，经过检查发现，出线罩结合面上的环氧树脂已干燥起皮，已经与结合面慢慢的脱离开来，到了后来，结合面与槽盒里的环氧树脂已存在间隙并脱离开来，于是又进一步对出线罩漏氢进行改造处理（2）将灌有环氧树脂的槽盒全部切割掉，并且将出线罩结合面打磨光滑，在出线罩的所有结合面即四周全部加焊外置式密封盒，密封盒为一整体，相互之间互通，并且在密封盒励磁端的两侧（8瓦大端盖的一侧）加装进气管及排气管，在进气管和排气管上焊接阀门和表座，并装好压力表，其作用是可以对出线罩单独做气密试验，又可以单独对密封盒进行通气体查漏点，大大地提高了处理出线罩漏气点的效率，有效减少了出线罩漏氢，同时在机组停机之前，发电机需要置换出氢气时，可单独用二氧化碳置换出线罩密封盒里的氢气，提高了置换效率及排除掉了出线罩死角处的氢气。加焊外置式密封盒的工序比较复杂及严密的，比如焊接时既有立焊、平焊又有侧焊，焊接至少焊3道，每道焊接完要彻底清理焊渣。待冷却后进行着色探伤。最后要对密封盒进行试验：通3Kg压缩空气，用肥皂水检查漏点，如没有漏点，气体压力仍掉压较快，可将机座中通入3Kg压缩空气，再在焊接的罩体内通入0.5Kg氟利昂，然后通压缩空气至3Kg，用卤素检测仪进行捡漏。试验成功后，将机座、出线罩和焊接罩体清理干净，涂铁红环氧漆。通过对出线罩有效的漏氢治理，在加上对文中以下部位的漏氢治理，我厂发电机的漏氢量已经符合了<14(m3/d)国家规定值。
3.2发电机本体上的漏点
（1）发电机上、下人孔，氢气冷却器人孔。机组运行1年后， 要检查密封件老化是否需要全部更换。建议使用氟橡胶或丁晴橡胶板，氟橡胶耐老化，耐油耐酸均好于丁晴橡胶，但价格昂贵。综合性价比，选用丁晴橡胶最好。
（2）氢气冷却器是氢气可漏点比较多的设备，结合面的每条螺丝及每根铜管都有漏氢的可能，因此应重点检查，并单独进行水压试验;如发现铜管有渗漏，应在渗漏管两端用经过退火处理的锥形紫铜棒进行封堵。如铜管胀口出渗漏时，应用胀管器对该胀口进行补胀，并经再次水压试验合格为止；每台冷却器堵塞的渗漏铜管不能超过总数的5％，如超过则应更换。
（3）本体上安装的仪表测量的法兰。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
（4）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。现在该厂的发电机端盖密封条采用一次成形的氟橡胶密封条，密封胶采用硅橡胶密封胶，有效解决了上下端盖结合面的密封条在端盖处与下端盖密封条因衔接不良而引起的漏氢问题。
（5）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0.03 mm塞尺检查应不入。
（6）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。由于漏入机内的密封油多积存于此，因而该处的密封材料易老化变质失效，每次大修时必须进行检查。另外，在拆装引线的过程中，应避免套管导体受侧力过大，引起密封垫位置的变化而造成漏氢。
（7）对隐蔽密封点和氢管路的检修控制。在发电机检修中着重注意一些解体中容易忽略的隐蔽密封点即:密封"死点"，如热工引出线接头、匝间短路探测器引线端、发电机底部安装孔千万别因抓进度而忽略这些点的检修，要记住任何密封件都会老化，一旦运行中出问题再去处理将会损失很大，处理起来也很麻烦，切不可疏忽大意。
3.3 氢气管道及阀门发电机外接管路及设备
目前发电机因为外接管路及设备较多，所以造成漏氢的可能性也增加。以我厂发电机为例，外接设备主要有氢气纯度仪、氢气湿度仪、氢气干燥器（2台）、绝缘过热分析仪等，这些仪器的内部有许多管路和阀门，同时都有与发电机连接的管道。
发电机所必需的外部管道主要包括：气体站、管道和阀门。这些外部设备的外漏点容易查找，处理。
（1）能够利用焊接的，尽量减少法兰与螺纹连接。
（2）由于氢气分子很小（分子量只有2），所以较大的阀门要选用质量好的波纹管截止阀，小的阀门多采用针形阀。
（3）另外，排氢、排氮气总门的内漏也是不容忽视的泄漏点。
（4）气体采样最好采用两道阀门一但有漏点有利于处理
3.4 密封油系统
密封瓦座与端盖的垂直结合面是较易漏氢的部位之一，对该处的密封垫质量必须严格把关。上、下半端盖组装时，接缝应对齐，防止由于错口使密封垫受力不均。上、下半端盖的密封条顺端盖垂直面留出1～2 mm的长度，安装后修成半圆型，使装配密封瓦座后此处接合严密不漏。
严格监视密封油箱的油位，防止油满进入机内或空罐时跑氢。正常运行时保持较低油位。
3.5 转子部分
氢气由转子外漏到大气是经护环处的导电螺钉进入转子中心孔，再从滑环处的导电螺钉或中心孔两侧堵板处漏出。导电螺钉漏氢的原因也分为三种情况：
（1）螺钉松动，这种情况最严重，因为在3000转/分钟 的高速下有可能造成机械性的破坏。
（2）导电螺钉密封圈松动，老化。
（3）导电螺钉绝缘层内有气道，可以更换云母带绝缘缠绕层为玻璃带缠绕，另外增加螺杆凹凸沟槽，可以避免内部气道形成。
因这种漏氢在运行中无法处理，因此每次大修都必须对转子进行风压查漏试验。 大修中应首先加强对护环处导电螺钉的密封检查，切断转子漏氢的源头；其次，要检查滑环处导电螺钉及汽端中心孔堵板的密封情况，把好转子漏氢的第二关；最后通过在转子励端中心孔堵板处通入干燥清洁的压缩空气，用无水酒精滴在导电螺钉部位的方法进行检查。密封试验合格后，回装转子励端中心孔堵板，应确保此处严密不漏氢
3.6 对气密试验的控制
在检修发电机过程中,控制漏氢方面着重把好压力试验关,即解体后的定冷水路气密试验、转子中心孔气密试验，氢气冷却器气密（或水压）试验、回装后的整体气密试验等四个气密试验。
定冷水路气密试验主要检验发电机线棒和线棒接头、水电连接管、引出线的连接部分等的气密性，在运行中定冷水路发生泄露直接表现在定冷水箱含氢量大。定冷水路发生泄露危害严重、处理难度大，严重时会发生漏水接地短路事故。
定冷水路气密试验前应将水路内的水用干燥的压缩空气通过吹干后,在发电机出水端加装专用法兰和0.25级精密压力表，充0.05Kg的氟利昂气体,在用压缩空气加压到0.03MPa,用5750、5650型卤素检漏仪对发电机线棒和线棒接头、水电连接管、引出线的连接部分以及打压用的临时堵板、法兰表接头等进行查漏检查，确证无渗漏后保压两小时开始一昼夜的保压记时,以阿尔斯通标准24小时压力降小于1为合格。
转子气密试验是用来检验发电机转子导电杆的严密性，抽出转子后在转子励端轴头处安装专用大压工具并接0.25级精密压力表，充0.4MPa的压缩空气,按北重厂家规定6小时压力降小于0.04MPa为合格。
氢气冷却器气密试验用来检验氢冷器水管以及水管和管板胀口的严密性，抽出冷却器后将冷却器水室打开，将管路清理干净后，重新压3mm的高弹氟胶版垫，将水室恢复后装专用的大压工具，充0.4MPa的压缩空气，按照北重厂家要求6小时允许压力降小于0.032合格。
当发电机各密封点密封后就可以进行发电机整体气密试验，发电机整体气密试验是检验发电机所有静密封点及密封瓦的密封性试验，试验时所有管路恢复正常运行状态，密封油系统投入正常运行状态，发电机定冷水系统和氢冷器不允许充水，且排空阀打开，在氢系统内接入0.25级精密压力表用来检验泄露情况，机内充0.3MPa的压缩空气,用肥皂水检验发电机各密封点的泄漏检查,并观察空侧密封瓦的回油情况,沿轴颈均匀平稳流回。
4 结束语
以上看来，发电机漏氢的原因很多，发电机存在漏氢后，在停机前积累数据分析和查找漏点，找出合理方案，解决问题，并通过四个气密性试验把关合格后，漏氢工作就顺理成章地处理好了。
参考文献：
[1] 北重汽轮电机厂.330MW汽轮发电机产品说明书,2006,40～62
[2] 黄成平. 氢冷汽轮发电机的运行与检修.北京:水利电力出版社,1989,70～91
[3] 范锡普. 发电厂电气部分（第二版）.北京:中国电力出版社,1995 2006,83～102
论文作者:周 波
论文发表刊物:《科学教育前沿》2013年第11期供稿
论文发表时间:2014-2-10
标签：发电机论文; 氢气论文; 转子论文; 冷却器论文; 压缩空气论文; 螺钉论文; 管路论文; 《科学教育前沿》2013年第11期供稿论文;