摘要：发电机是发电厂重要的生产设备，随着我国高参数大容量机组的不断涌现，使得发电机氢冷系统的结构更加趋于复杂化。氢冷系统的运行质量直接影响着机组的安全稳定。本文分析了发电机氢冷系统常见问题分析及处理措施，以供参考。
关键词：发电机氢冷系统；常见问题；处理措施
引言
发电机氢冷系统是用于冷却发电机的定子铁芯和转子，并采用二氧化碳作为置换介质。发电机氢冷系统采用闭式氢气循环系统，热氢通过发电机的氢气冷却器由冷却水冷却。发电机通风损耗的大小取决于冷却介质的质量，质量越轻，损耗越小，氢气在气体中密度最小，有利于降低损耗，所以我们用氢气作为发电机的冷却介质。本文以某电厂一期装机容量6×350MW为例，发电机为德国西门子公司设计生产。冷却形式为全氢冷，即转子绕组、定子绕组、三相出线和套管直接气体冷却。发电机正常运行所产生的其它热量，如铁损、风阻损耗、杂散损耗等均通过氢气散失。
1氢冷系统的构成
1.1气体系统
气体系统由H2供给装置、CO2供给装置、压缩空气供给装置、H2干燥器等组成。H2正常由氢站供给，H2瓶作为气源备用。CO2供给装置包括贮存液态CO2的钢瓶、CO2气化风机、换热器和风扇等。压缩空气供给装置由压缩空气室、空气过滤器和气体干燥器等组成。惰性气体CO2是作为发电机在充、排氢其间，防止H2爆炸的一个重要安全措施。
1.2密封油系统
密封油系统由密封油泵、密封油箱、中间油箱、贮油箱、真空泵、过滤器、冷油器、差压调节阀等组成。密封油系统将油打入轴与密封环之的间隙形成轴封，防止了H2的泄漏。密封油压高于氢压，经密闭回路供给密封环，保证了可靠的密封效果。
1.3冷却系统
冷却系统由氢冷器、多级轴流风机、冷却通道等组成。多级轴流风机位于靠近汽轮机侧的转子端部，从发电机内部冷却通道抽出高温H2送入氢冷器，由闭式水进行冷却。冷却通道的精确布置可使H2有选择性地带走发电机内各部热量，最大限度的消除了局部过热，减小了导体间的机械应力。
2发电机氢冷系统常见问题分析
2.1氢压低
当计算的氢气泄漏量大于2%/天时，根据漏氢处理应急预案要组织人员进行查漏。据统计发电机常见的氢气泄漏点有:(1)氢气干燥器底部疏水阀；(2)与氢气系统相连阀门法兰；(3)氢气纯度仪前排气阀门法兰；(4)发电机密封油氢气侧回油窥视孔法兰；(5)发电机密封油系统正常运行时连续吹扫流量计及其相连软管；(6)氢气干燥器前的排气阀；(7)氢气干燥器流量计外漏；(8)氢纯度分析仪软管连接头；(9)发电机靠励磁机侧密封轴F螺栓；(10)窥视孔；(11)发电机端盖及其螺栓；(12)发电机下部法兰；(13)发电机人孔；(14)密封油阀门；(15)氢气千燥器疏油阀；(16)发电机振动监测系统贯穿件。
2.2氢温高
氢温高分为冷氢温度高或热氢温度高。冷氢温度高一般是氢冷器导热故障，或其内的闭式水温度高。应加强闭式水监督，保证闭式水的水质，防止氢冷器脏污。氢冷器维持冷氢温度正常为43℃，闭式水因故停运时，满负荷下，冷氢温度达到机组跳闸值53℃只需短短几分钟。热氢温度异常通常伴随着发电机内部故障，例如绝缘破坏或发生短路，根据相关现象综合判断。
2.3 H2纯度不符合标准
H2纯度应在在96%以上。当密封油差压阀调整不当，空侧油压远大于氢侧油压，空气进入发电机H2系统，使H2纯度降低。另外在雨季，水汽易混入氢气中。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆原因是油系统中含水量较高，在相对高温高压的氢侧密封油中，水汽通过蒸发，进入相对低压的H2中，既影响纯度又影响湿度。所以这时应加大油氢差压的监视和油系统排烟风机的维护，并缩短H2干燥周期。
2.4漏氢
漏氢的途径分两种，一是通过发电机外壳泄漏到大气中，或通过出线套管泄漏到封母外壳内，另外还有端盖处、氢冷器、气体管路等处不严造成泄露。这种情况气体不易积聚，危险性不大，不难处理。
3发电机氢冷系统问题处理措施
3.1充、排氢
发电机内气体置换一般在转子静止下进行。置换前应确证气体检测仪可靠，密封油系统运行正常。整个置换过程中，严格维持发电机内压力在0.08～0.1MPa。在涉及H2的置换时，应缓慢进行，防止H2流摩擦过热发生爆炸。控制流速在100～150ml/min，使被置换气体逐层排出，防止两种气体互窜，影响纯度。充氢时，先用CO2排出发电机内的空气，再由H2排出CO2，排氢过程与此相反。因H2密度小，为保证取样点准确性和防止油污染，H2纯度测点一般位于发电机本体底部高约15cm的位置。为防止密度较大气体停留在H2干燥器或其进、出口管道等较低部位，在充氢过程中，将以下操作重复至少20次：①H2干燥器由干燥位切至中间位；②干燥器内气体压力到零并维持10秒；③再切至干燥位对干燥器充压。规定CO2在发电机内停留不超24小时，宜在6小时内排出，防止时间过长而凝露。当一种气体置换完毕，就地表记显示纯度合格且稳定后，进行手动取样化验。不同的阶段，取样点也是不同的。当由CO2置换H2时，CO2置密度远大于H2密度，CO2在下，H2在上，上部CO2纯度必须合格，故取样点在上部。同理，当由空气置换CO2时，取样点在下部。
3.2风压试验
风压试验用来检测发电机的密封性能。风压试验通常充入额定氢压的压缩空气，记录其24小时内每小时压力、大气压、温度等变化数据，来折算一天内的漏氢量。风压试验时应关闭气体分析仪关断门，防止气体分析仪损坏。在查漏时，一般先用涂肥皂水起泡法粗查，如找不出漏点，可充入适量氟利昂细查。查完后，用干净的棉布将肥皂水擦拭干净，防止生锈。但对绝缘值有严格要求的部位禁止使用肥皂水，比如导电螺钉密封，出线端子瓷瓶，用电信号传导的测点等处。
3.3防止H2着火爆炸
当空气中H2占其体积的4%～75%时，便形成一种极易爆炸的混合物。H2的着火温度为574℃，着火能量极低，约为20KJ，所以对H2系统相关阀门尽量用手操作，如不能开关，可用涂有黄油的铜制门钩，且操作速度应缓慢。在氢冷发电机上有检修、动火等工作，必须与H2系统有明显的断点。相关工作人员禁止携带手机、钥匙、手表、戒指等金属物品，并穿布鞋和不带拉链的连体服。如动火，应先办理动火工作票，检查消防器材完好。由专业人员对气体进行取样分析，合格后才能许可。动火工作中，设立专人监护，手持气体分析仪，严密监视气体含量变化情况。如进入发电机镗内，应每隔十分钟对进入的人员呼喊联系。检修过程中，无论排氢与否，始终保持发电机底部排风扇运行正常，保证空气流通良好。
结语
随着我国电力市场的改革和机组单机容量的越来越大，对发电机氢冷系统的技术要求也越来越高了。因为氢冷系统的健康状况直接影响着机组的稳定运行，还影响着机组的经济指标。这里仅列举出发电机氢冷系统一些常见的问题及处理方法，目的在于提前采取有效的预防措施，确保机组安全可靠运行。
参考文献
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[4]田湾核电站发电机氢冷系统运行规程(SOP一1-MKG00-001)[Z].
[5]田湾核电站汽轮发电机运行规程(SOP一I-MKA00一001)[Z].
论文作者:齐郁东,郑春霞
论文发表刊物:《电力设备》2018年第20期
论文发表时间:2018/11/13
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