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300MW发电机氢冷器泄漏分析及防范措施

发表时间：2020/8/19 来源：《基层建设》2020年第10期作者：武克义

[导读] 摘要：随着各类机械的不断升级，整车负载如空调等不断增加，而匹配的发电机功率较小，出现发电机发电量不足，从而造成发电机故障率高。

        牡丹江市第二发电厂电气车间黑龙江牡丹江 157015
        摘要：随着各类机械的不断升级，整车负载如空调等不断增加，而匹配的发电机功率较小，出现发电机发电量不足，从而造成发电机故障率高。以QFSN-300-2型发电机为例，介绍了氢冷器漏氢的现象、原因并重点分析了防范措施，对同类型设备检修具有一定的借鉴意义。
        关键词：300MW发电机；氢冷器；泄漏
        1 300MW发电机概述
        1.1氢气冷却器出现故障时的运行分析
        为了确保300MW汽轮发电机运行的安全性与稳定性，在设计与安装氢气冷却器过程中，可以根据汽轮发电机的实际情况进行合理安排。在实际工作过程中，两台氢气冷却器能够同时工作为最佳，这样既能够保证汽轮发电机拥有良好的散热性，还能够降低汽轮发电机故障问题的发生概率。如果氢气冷却器在实际运行过程中发生故障，则可以利用低载荷运行模式，确保汽轮发电机得以正常发电，同时降低汽轮发电机内部出现不必要损伤的可能性。
        1.2定子运行和功率因素的运行分析
        定子是汽轮发电机的重要组成部分，其组成零件过热、静态稳定与否都会直接影响到汽轮发电机的容许运行范围。所以在汽轮发电机的设计过程中，要对定子的这两个要素给予格外关注，以保证汽轮发电机的运行安全。同时，汽轮发电机的稳定运行还有赖于将其控制在合理的功率因素范围内，一般来讲0.85～0.95是一个合理的功率因素范围。
        2氢冷器漏氢的现象
        发电机氢冷器常见的漏氢原因归纳起来大致分以下几种：（1）结合面受损或密封件老化失效；（2）盖板螺栓紧固不均匀或垫片未加好；（3）氢冷器本体渗漏。而氢冷器漏氢按部位不同有两种表现形式：（1）外漏氢：氢气泄漏到发电机周围空气中，一般距离漏点0.25m以外，已基本扩散，所以外漏氢引起氢气爆炸的危险性较小。（2）内漏氢：氢气通过冷却器泄漏进入氢冷器冷却水中。内漏氢引起氢气爆炸的危险性更大，因为空气和氢气是在密闭空间内混合，若氢含量达4%～76%，遇火即会发生氢爆。外漏氢时可以通过氢气检漏仪、肥皂水等方式检漏，常见外漏氢部位有氢冷器盖板、隔板、水室密封面及螺丝处等。内漏氢时可以在冷却水排空门中测得氢气；另外还表现为运行中漏氢的氢冷器效率降低，冷氢温度较其他冷却器处明显偏高，该冷却器出水温度增高。无论是内漏氢还是外漏氢，都会使发电机总的泄漏量增加，补氢频次增加。
        3发电机氢冷器控制漏氢的要点
        3.1做好定期检修
        发电机氢冷器长期运行可能会因冷却水腐蚀铜管、密封垫/密封胶老化导致漏氢事件发生。从大量实践中得到的经验教训表明：高质量的预防性维护对于保证大型发电机组长周期稳定运行意义重大。其目的就是防微杜渐，尽可能把潜伏的事故隐患挖掘出来，把一切可能发展的事故苗头消灭在萌芽状态，避免因机组非停而造成巨大损失。一般氢冷器随发电机每5年进行一次解体大修。氢冷器解体检修主要是对本体油污进行清理，对冷却水管进行清理冲洗，对密封面进行处理，对密封垫、密封胶进行更换，最好进行打压查漏试验。
        3.1.1氢冷器解体
        首先拆除氢冷器冷却水管接头及排气管、排水管，然后依次拆除上部气室盖板、隔板，随后拆除氢冷器下水室盖板及下水室[1]。检查氢冷器下部与机座固定螺栓都已拆除后，用上部千斤螺栓均匀顶起氢冷器，使氢冷器与机座脱离后，用手拉葫芦配合行车吊出氢气冷却器，吊至指定检修地点。氢冷器下部安装好翻身用的板后，将氢冷器水平放置在枕木上进行解体，检查冷却管内结垢及腐蚀情况，并进行清理。

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        3.1.2氢冷器检查
        氢冷器本体冷却管翘片应无变形、损坏、弯折现象，水管无堵塞现象。检查氢冷器的4根排气铜管应无破损、折瘪现象，必要时进行更换。用干布或海绵将氢冷器本体的油污及杂质清理干净。用压缩空气对氢冷器冷却管进行吹扫，再用长柄铜毛刷进行内部清洗，直到无锈迹、冲洗出清水为止。
        3.1.3水压试验冷却器清理完将上下水室密封垫回装后，把氢冷器上、下水室盖回装。将制作好的专用工具与水室的进水管连接，出水管加堵板，排气孔应朝上，以便打压时排气。在打压水管上接入1.0MPa压力表，用打压泵对其进行打压，待压力升至0.5MPa时进行记录，时间不小于30min，无泄漏为合格。
        3.1.4氢冷器回装
        回装时用压缩空气将氢冷器吹扫干净，将氢冷器与发电机结合面清理干净。将冷却器顶部密封垫放在发电机上机座上，对准发电机冷却器原机座缓慢下降行车，将冷却器放入发电机的机座内。待冷却器到位后，撤去冷却器外罩内的起重用具并清扫检查完毕，上好冷却器与上机座的固定螺栓，均匀把紧，确认紧固后进行标记。切记在装配时不要损坏密封胶垫及压偏密封垫，否则很容易漏氢。将冷却器下部密封的胶筋压条用皮带胶粘合无缝后，将胶筋压条完整地压入冷却器和发电机机座的缝隙中，将钢压筋压入密封条，用压板将钢压筋压住，用紧固螺丝压紧[2]。安装好排气排污管路，再做一次水压试验，标准同前，并处理发现的缺陷。水压试验合格后，恢复氢气冷却器进出水管路的法兰连接，更换全部密封垫，并均匀地把紧连接螺栓，确认紧固后进行标记。做氢气冷却器通水实验，检查管路各处应无渗漏，对密封不严的排气、排污门进行更换处理。连接汇水管进出水管路与外部内冷水管路，接口法兰处垫好四氟垫（四氟垫内孔要比法兰内径大一些），均匀地把紧连接螺栓。有条件的可在发电机内冷水入口门外加装通入地沟的旁路门。关闭入口门，打开旁路门，对机外内冷水系统先进行冲洗。待水质洁净后，关闭旁路门，打开入口门，再进行内冷水系统0.3MPa的水循环，检查整个水路各处法兰结合面应无渗漏。在解体检修中应当特别注意：（1）应使用高精度压力表进行水压试验，以便更加显著地展示出压力下降情况[3]。（2）水压试验时应多次排气，避免气体压力随温度变化影响水压试验结论。（3）如果水压试验不成功未发现泄漏点，可以充入少量氟利昂进行气压试验，并配合卤素检漏仪进行查漏工作。（4）各密封面螺丝应使用力矩扳手均匀紧固至厂家要求的力矩值。
        3.2重视发电机氢冷器的日常维护
        定期计算发电机漏氢量，了解机组补氢情况。日常设备巡检中需关注氢冷器冷却水温度、压力，热氢温度、冷氢温度，做好参数记录并跟踪其变化趋势，进行横向、纵向比较，发现异常应及时排查，避免氢冷器内漏氢导致氢爆事故发生。特别需要注意各氢冷器氢冷温度的比较，如有异常升高则一般存在氢冷器内漏情况[4]。此外，还应定期对氢冷器冷却水进行排空检查，一方面排除水中空气避免冷却水循环不畅，导致冷却器温度升高；另一方面，在排空时还可试用氢气检漏仪检测冷却器排出的空气中是否含有氢气。如发现机组漏氢量增大，应及时排查漏点，及早发现隐患，避免事故扩大化。
        结语：
        本文以QFSN-300-2型发电机为例，从实践经验出发总结了氢冷器漏氢的现象、原因并重点分析了防范措施，对同类型设备检修具有一定的借鉴意义。
        参考文献：
        [1]于爱民.300 MW发电机无刷励磁改静态励磁实践[J].科技与创新,2019(23):120-121.
        [2]邴汉昆,赵玉柱,庞乐.某300MW汽轮发电机组油挡积碳问题分析及处理[J].电站系统工程,2019,35(06):81-82+84.
        [3]何冬辉,叶振起,赵奕州.300MW汽轮发电机组联轴器鼓风挡板螺栓断裂原因分析及处理[J].东北电力技术,2019,40(10):28-29+32.
        [4]郑守文.300 MW汽轮发电机定子绝缘故障原因分析及现场处理措施[J].机电信息,2019(29):14-15+17.