（大唐宝鸡热电厂 陕西宝鸡 721300）
摘要：国产汽轮发电机氢气泄漏问题较为突出。影响发电机漏氢的因素很多，涉及到发电机及其部件的设计、加工制造、检验、安装、调试、运行和检修等方面。结合某电厂所安装的北重汽轮发电机组漏氢量超标实例，分析了漏氢的原因及处理方法并提出了一些预防和整改措施。
关键词：定冷水箱；定子绕组；密封瓦；漏氢
一、项目概况
某电厂1、2号330MW发电机为水氢氢冷却方式，（即定子绕组去离子水直接冷却；定子铁心氢气间接冷却；转子绕组氢气直接冷却），额定氢气压力0.3Mpa。1机组自2009年6月份投产以来，1号发电机的漏氢量逐步增大，由原来投产后的8m3/d漏氢量增大到最大13-15m3/d的漏氢量。在此期间反复查漏，发现下面几处漏点。
1、定冷水箱内的氢气含量最高达到了10%。
2、密封油排烟风机出口测量氢气含量达到了1000PPm。
3、充氢系统的一些阀门、接头和漏氢检测装置上有部分小漏点。（通过处理，不再渗漏）
4、发电机端盖励侧螺栓3只端盖螺栓有渗漏，达到了300PPm（通过处理，不再渗漏）
二、某电厂1号发电机漏氢分析及处理
1、定冷水箱氢含量超标问题分析
关于定冷水箱氢含量超标问题，经检查发现经查自168小时试运后，定冷水箱内就存在有氢气，由于运行、检修人员的对设备运行方式的认识不足，对定冷水箱内含氢的危害没有引起足够的重视。在定冷水箱上的含氢检测探头下部加装了一只针型阀，目的在于手工测量氢气含量，运行中一旦氢含量超过厂家设计规定的3%时，就人为把此门打开将氢气排放。
根据设计氮封装置为集装装置，气瓶中的氮气经两极减压，向水箱充氮气，并保持氮压0.014MPa，以隔绝大气对水质的影响，保持水质长期稳定，提高系统的安全可靠性。
氮气由气瓶提供，经氧气减压阀（出口压力0.8MPa），一级减压阀（出口压力0.4MPa），二级减压阀（出口压力0.014MPa）。经阀门充入水箱，封在水面上部，以隔绝大气对水的氧化。当水箱内气压超过0.014MPa时，经阀门氮封箱NF及阀门逸到大气。当压力低于0.014MPa时，由气瓶经减压阀自动补入。氮封装置排空门应为常开。（如下图所示）但是实际运行中，我厂氮封水箱上部的门是关闭的，因为运行中氢压大于水压，发电机机壳内部氢气通过绝缘引水管渗透到定冷水系统内。使定冷水箱内压力升高，一旦压力超过0.014Mpa时，压力得不到释放，氢气将在定冷水箱上部聚集，致使定冷水箱内部氢含量超过报警值。
通过理论上分析，定冷水箱内含氢现象是氢气分子的渗透造成，氢分子的直径最小，而定子水内冷的绝缘引水管是聚四氟乙烯（塑料王），是高分子化合物。分子直径和分子间的间隙很大，氢气渗透能力很强。影响渗透速率的因素很多。
北重的T255-460型发电机设计每天大约有50-80L氢气经绝缘引水管渗透入定冷水箱。定冷水箱容积为3200L。根据这一渗透速率的数量级测算，应约40天左右就能使定冷水箱中的氢气含量接近发电机机壳内氢气浓度。但实际情况并不如此，因渗透率与两侧浓度差值成正比。随着定冷水箱内的氢气浓度的增加，渗透速率也随之降低，因此顶冷水箱内氢气浓度应该是按指数曲线上升的。因此要很长时间后顶冷水箱内氢气浓度才能接近发电机机壳内氢气浓度。
根据以上分析及北重汽轮电机有限责任公司的设计，氢气压力高于定冷水压力，氢气渗透过聚四氟乙烯绝缘引水管进入定冷水系统，最终汇集到定冷水箱上部是正常现象。而且每天50-80L的漏氢量对于13-15 m3/d的漏氢量影响不大。
2、发电机定冷水系统检测、分析
某电厂利用1号机组于2015年9月-10月大修之际，对发电机进行解体检修，按照JB6228-2005《汽轮发电机绕组内部水系统检验方法及评定》对定子线圈进行气密试验，
我厂定冷水压力为0.2mpa，实验标准为1.3PN，即试验压力为0.26mpa，24小时下降量≤1%。
根据公式
△pd=24/△t［（p1-p2）+（B1-B2）+（p1+B1）X（t2-t1）/（273+t1）］
δ=△pd/p1X100%
δ—24h漏气量率 %
△pd=24/24［（0.26-0.259）+（0.0951-0.09545）+（0.395+0.0951）x（18-17.5）/（273+17.5）］
△pd=1［0.001+（-0.00035）+0.04901x0.5/290.5］
△pd=0.0008435
24小时漏气量为0.0008435
δ=△pd/p1X100%
δ=0.0008435/0.395X100%
δ=0.2135%
我厂1号发电机定子绕组漏气率为0.2135%，小于1%，合格。
三、密封油漏氢分析及处理
发电机轴瓦内采用椭圆式中分面结构，轴瓦外圆的球面保证了轴承自调心作用。在转轴穿过端盖处的氢气密封是依靠由密封的油膜保证，密封瓦为铜合金制成，内圆与轴间有间隙，装在端盖内圆出的密封座内。密封油经密封座和密封瓦的油腔流入瓦和轴之间的间隙，沿径向形成油膜以防止氢气外泄。
2015年大修之际，将发电机转子抽出，发现发电机转子汽侧轴颈有大量沿圆周的拉伤，
从轴拉伤位置来看，主要集中在轴瓦和密封瓦工作面上。拉伤深度最大1mm，最大宽度0.7mm
从1号发电机7瓦轴颈拉上情况来看，密封瓦下的轴颈拉伤，导致大量氢气从密封瓦逃逸，经过回油管从密封油排烟风处排至大气，造成1号发电机组漏氢量超标。
轴颈拉伤的主要原因是润滑油中的杂质在轴瓦中积存过多，对轴承的乌金造成了不同程度的损坏，而损坏的乌金脱落，对高速转动的轴颈造成了拉伤，使轴颈上产生了拉伤沟痕，
针对轴颈拉伤情况，某电厂利用大修之际对1号发电机7瓦轴颈处进行了微弧焊接修补技术，修复了轴颈。
大修后根据JBT6227-2005《氢冷电机气密封性检验方法及评定》标准对1号发电机进行整体密封试验。氢气压力为0.3Mpa，实验压力为0.301Mpa，24小时漏空气量不大于2.9m3.
根据公式：
由次可见1号发电机7瓦轴颈处理好后，发电机的整体密封试验达到了优秀值。开机后发电机的漏氢量为4.32m3/d。
四、防范措施
1、加强发电机润滑油品质的监督。
2、每年对发电机轴瓦进行检查。
3、每年利用小修之际针对发电机绕组进行气密试验，保证漏气量在合格范围内。
4、按时检查发电机回油母管、氢冷器回水母管、定冷水箱内、封闭母线外套内的氢气含量，发现异常变大时，及时处理。
五、总结
某电厂1号发电机7瓦轴颈经过处理后，漏氢量到目前一直在4m3/d左右。本文通过对北重T255-460汽轮发电机的定冷水箱及密封油的分析及处理方法，为同类型机组解决漏氢问题提供了参考。
论文作者:侯永奇
论文发表刊物:《电力设备》2017年第20期
论文发表时间:2017/11/20
标签：氢气论文; 发电机论文; 水箱论文; 轴颈论文; 拉伤论文; 压力论文; 冷水论文; 《电力设备》2017年第20期论文;