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200MW氢冷发电机漏氢原因分析及处理

作者:第一论文网 更新时间:2015年10月26日 21:04:51
 摘 要:对200MW氢冷发电机组氢气漏泄的原因和主要部位进行了分析,结合机组运行的实际情况,提出了查找和治理发电机漏氢的方法。通过加强发电机氢气系统的维护,保证机组安全运行。 
  关键词:氢冷发电机;漏氢;处理 
  某电厂现有在役6台国产20万千瓦机组,总装机容量为122万千瓦。发电机的冷却方式均为:定子绕组采用水内冷,转子绕组采用气隙取气斜流式氢气内冷,定子和转子铁芯采用氢气表面冷却,整个发电机内部为密闭式氢气循环冷却。氢冷发电机漏氢量的大小直接影响到发电机组的安全稳定运行,也是发电机安全性的一个重要指标。氢冷发电机漏氢部位的查找工作,需要工作人员作反复细致查找和长期跟踪记录分析,确证漏氢的根源。 
  1 发电机漏氢的原因 
  根据发电机漏氢途径的不同,漏氢可以分为内漏和外漏,氢气直接漏到大气中称为外漏,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,内漏一般不易查找和处理。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、二次测量引出线端口、出线套管法兰及瓷套管内部密封、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、氢油差压调节系统、氢油分离器、氢器干燥装置、氢湿度监测装置以及绝缘过热检测装置等。 
  漏氢的主要原因主要包括以下几个方面。 
  (1)发电机密封瓦或转子轴颈磨损造成油密封间隙过大。 
  (2)系统中各结合面垫片未加好或结合面法兰螺栓未妥善紧固好。 
  (3)系统中各结合面垫片或密封胶条质量有问题造成垫片或密封条老化。 
  (4)瓦座密封槽尺寸和图纸要求尺寸偏差较大,造成密封胶条和密封槽不匹配。 
  (5)系统中阀门特别是排空、排污阀门内漏。 
  (6)发电机内部内冷水管路泄漏。主要包括:定子线棒的接头封焊处漏水;空心导线断裂漏水。 
  2 发电机漏氢的处理 
  2.1制定合理的处理方案 
  发电机漏氢治理要结合检修前的漏氢量情况,分析、查找运行中的漏点。针对漏氢的情况和分析检查出的漏氢部位,制订出详细的处理预案,作到“解体前有目的,回装中有重点”。在检修过程中有的放矢地找到漏氢根源,处理好这些漏点,既缩短了检修工期,又保证了检修质量。在处理漏氢中对每个密封点实行严格控制,系统排氢后对密封点用压缩空气再次打压查漏,对各密封点用卤素检漏仪和肥皂水仔细反复检查,特别是在正常运行中查不到的部位,如汽、励端瓦室中的瓦座结合缝;汽、励两侧氢侧回油管法兰;以及空侧密封瓦的回油情况等等。 
  2.2加强对重点部位的关注 
  2.2.1密封油系统 
  (1)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1~2mm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。 
  (2)密封瓦的间隙必须调整合格,间隙控制在0.18~0.20mm。 
  (3)为防止密封油进入机内,应控制好油档间隙。发电机两端轴瓦油挡顶部间隙控制在0.50±0.05mm,底部间隙控制在0~0.05mm,两侧间隙控制在0.20~0.25mm;油挡结合面接触面积应在75%以上,以0.03mm塞尺不入为宜。 
  (4)保证氢侧油压高于机内氢压0.05±0.02MPa,且密封瓦空氢侧的油压必须时刻保持平衡(压差在0±1.47KPa),避免氢侧油压超出空侧油压造成氢侧回油大量增加,来不及排走而漏入机内,同时造成氢侧油窜入空侧,带走大量的氢气。 
  (5)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。 
  2.2.2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。 
  2.2.3氢气冷却器 
  (1)氢气冷却器是氢气可漏点最多的设备,结合面的螺丝及每根铜管都有漏氢的可能,应重点检查,并单独进行水压试验。试验压力为0.6MPa,30min无渗漏为合格。 
  (2)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。 
  (3)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。 
  2.2.4氢气管道及阀门 
  (1)大修前应做好制氢站和氢气置换站管道的隔离措施,在远端的法兰部位加装堵板进行隔离。 
  (2)所有气体管道应用无缝钢管,严禁使用铸铁管件。管路连接应尽量使用焊接方式,以彻底杜绝因密封垫老化造成的漏氢。氢气置换站气体管道中小的阀门应全部采用密封性能良好的球阀。 
  (3)氢管道集中的部位,应有防震和防磨擦措施,并加强对管道的检查,防止因管道之间相互磨擦,造成管壁局部变薄而泄漏。 
  2.3做好发电机漏氢试验 
  在发电机检修过程中,严格控制漏氢的治理应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。在发电机正常运行时,也要定期进行发电机漏氢试验。 
  发电机漏氢标准:发电机运行一昼夜漏氢量,换算到0.1Mpa、20℃状态下,不应大于7.5 m3/d。漏氢量计算公式如下: 
  式中:ΔVH——24小时漏氢量(m3/d);H——测试持续时间(h);V——发电机充氢容积(m3);P1、P2——测试起始、结束时机内氢气压力(Mpa);t 1、t2——测试起始、结束时内氢气平均温度(℃);B1、B2——测试起始、结束时发电机周围的大气压力(Mpa)。 
  发电机正常运行时漏氢量超过正常运行值的1.5倍或超过18m3/d未查明原因时,应考虑停机处理。同时,对发电机油水系统的氢含量做如下规定:内冷水系统含氢量(体积含量)超过3%,应加强对发电机监视;若120h内没有消除或含氢量升至20%时应立即停机处理。发电机轴承油系统或主油箱内含氢量超过1%时应停机处理。发电机封闭母线内含氢量超过1%时,应立即停机查漏。 
  发电机氢气纯度按容积计应在96%以上,含氧量不超过1.2%,当运行中机内氢纯度低于96%或含氧量超过1.2%,应立即排污补氢,并查找原因。 
  3 结论 
  发电机漏氢的原因很多,氢气漏泄的治理是一项跨专业的综合性工程,牵涉面广,必须统一部署,总结经验、调动各相关专业人员的积极性,密切配合,共同攻关方能奏效,才能切实提高发电机运行的安全性。
出处:科学与财富  作者:何佳明