浅析汽轮发电机漏氢与处理

摘要：氢冷发电机漏氢处理与预防是电力安全生产的关键问题，由于氢气是易燃易爆气体，漏氢给安全生产带来极大的安全隐患，氢冷发电机漏氢量的大小直接影响到发电机组安全稳定和经济运行。同时，也是发电机安评的一个重要指标，本文针对某电厂汽轮发电机组出现的漏氢超标，造成氢压不能维持而停机现象，对其产生的原因进行分析，提出解决方案，并在同类型机组相近事故中提供借鉴。

关键词：氢冷发电机 漏氢危害 泄漏部位 原因分析 预防处理

1、概述

某电厂4台机组发电机组（2台220MW，2台300MW），均采用水氢氢冷却方式，即定子绕组为水内冷、转子绕组氢内冷、定子铁芯及其它构件氢外冷。氢气通过布置在汽励两端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、氢气干燥器及氢气管路构成全封闭气密结构。

2、电厂漏氢事例

事例一

2011年1台300MW机组小修结束前进行风压实验，发现压力不能保持，经检查发现，发电机下部氢管道法兰、氢盘补氢门门杆等处泄漏，经紧固，风压得到稳定。

事例二

2012年5月23日，1台200MW机组氢侧密封油箱油位快速下降，机侧密封油无回油，氢压下降，联系氢站补氢。同时采取检查、调整密封油压、切换密封油冷油器、切换油路等手段，无效，停机处理。

检查发现，汽侧密封瓦座垫子在氢侧密封油进油口发生裂损。

更换汽侧、励侧密封瓦、瓦座垫片后，风压试验正常，恢复轴瓦及相关设备，开机运行，氢压正常。

3、发电机漏氢的危害

发电机漏氢危害极大。主要有以下几方面。

（1）、不能保证发电机正常氢压，影响发电机的出力；

（2）、造成氢气湿度过大或发电机进水、进油，损坏发电机绝缘，严重时引发相间或对地短路；

（3）、消耗氢气过多，补氢操作频繁，运行成本高；

（4）、发生着火、爆炸，造成设备、厂房严重损坏和人身伤亡事故。

可见，处理好发电机漏氢关系到发电机组运行的稳定，关系到设备和人身安全，是电厂能够在安全平稳经济运行的重要保障。

4、发电机漏氢的途径和部位

发电机漏氢分为外漏和内漏。

发电机外漏的途径

发电机本体存在漏点，造成氢气向大气泄漏。主要有发电机汽端本体温度表处漏氢、供氢装置（氢站）、发电机来氢母管截止门杆法兰处漏氢、油水继电器法兰阀门处、温度测点处、氢气干燥器、氢气纯度仪采样门以及各管路法兰阀门处漏氢，这些都可以通过测氢仪、肥皂水等仪器发现。

在事故案例一属于这种情况。

（1）、原因分析：

①法兰或端盖紧固螺栓因紧力不够、不均或机组运行中因震动等原因造成松动，发生氢泄漏；

②由于密封压盖因机组运行震动、阀杆经常开关引起丝扣松脱，发生氢泄漏；

③法兰垫片因材质问题或长时使用老化，产生密封不严，发生氢泄漏。

（2）、防范措施与解决方案：

①检修过程中，法兰、端盖紧固螺栓紧力均匀有力；

②选用材质不易老化、高强度的硅橡胶或石墨缠绕垫片；

③定期对法兰、阀门进行检查，发生泄漏，及时处理，不易察觉的部位，进行查漏，及时发现，及时紧固。

发电机内漏的途径

主要是漏到发电机油水系统中。因漏点发生在发电机内部，位置不明，较难发现，检查处理较为复杂，处理时间较长。

发生内漏主要在发电机汽励两侧密封瓦处，因密封瓦座与端盖间密封垫片损坏、密封瓦间隙超出设计值，造成密封油压下降，氢泄漏进入密封油系统。

事例二属于这种情况。

（1）、原因分析：

出现密封油压下降，空侧回油量减少。解体检查发现密封瓦磨损和密封瓦座与端盖间垫片裂损的情况。

经分析，事故产生以下三个方面的原因。

①密封瓦垫片为老式耐油橡胶材质，该橡胶抗拉伸强度偏低，长时间运行承压状态中，导致垫片出现裂损，密封油漏流，发生氢泄漏。

②密封瓦垫片长期为手动制作，垫片接开孔时易造孔边缘微裂型损伤，在长时间密封油的侵蚀和冲刷压力下，密封垫微裂缝逐步扩大，造成密封油泄漏，氢侧压力大于空侧压力，发生氢泄漏。

③由图4—1 可以看出，该密封瓦端盖油口处密封边缘宽度不够，垫片密封径向尺寸较小，不足以保证密封垫耐油冲刷力，导致密封垫片在油口处裂损泄油，发生氢泄漏。

（2）、防范措施与解决：

①更换密封瓦垫片，选用强度高的耐油材料。

目前，氟橡胶或耐油丁腈橡胶材料在油环境中使用较为有保证，氟橡胶材料属高分子弹性体，强度高，具有富有弹性，耐油性强，耐高温，不易侵蚀老化，抗撕裂抗冲刷能力高，最早应用于航空领域，现已在汽车工业等开始推广使用。耐油丁晴橡胶是由丁二烯和丙烯晴经乳液共聚而成的聚合物，以优异的耐油性著称，同时还具有耐磨、耐老化及气密性高的优点。这两种材料都是密封瓦密封可靠材料。

②垫片在制作过程应细致，保证人工裁剪及冲孔时，保持裁切边缘平滑顺畅，无起刺微裂，如有，则对其进行修整至顺滑。

③从密封件结构角度出发，密封瓦座密封面狭窄，特别是油口处，不足以满足密封紧密的条件，因此，在油口狭窄处的密封面进行加宽处理。

方法：在油口密封面下方加宽一道弧长为150mm宽15mm的垫板，其弧度与瓦座外圆弧度相同，其平面与瓦座密封面对齐，焊接牢固。从而增加狭窄密封面的接触面积，保证其密封可靠。

处理中，厂家曾提供的解决方法和相应的密封垫。将密封垫片油口位置的开口改为成椭圆形，以增加垫片在该处的宽度。但此密封垫会使油口的油道变得狭窄，造成油量节流，对密封油产生不利影响，因而未采纳。

解决方案的推广

考虑在发电机密封瓦结构中多存在这种现象，因此，在新建机组中，应对此部件进行结构改进，以避免同类问题发生。

方法一：加大油口处密封面积，提高可靠性；

方法二：调整油口位置，可改在瓦座下方或其他不影响密封油流动的位置。

存在内漏其他途径

内漏除以上部位以外，还有以下途径。

（1）、密封油系统的平衡阀调节灵敏度不好，氢侧往空侧窜油，进入空侧油箱随排烟风机排入大气；

（2）、氢气因密封瓦与转子径向间隙过大，经密封瓦进入密封油系统。

（3）、密封胶老化，引起发电机端盖与发电机座结合面处有漏氢现象。

（4）、定子绕组冷却水管路存在漏点，因机内氢压略高于定冷水水压，造成氢气进入内冷水系统；

（5）、氢气冷却器铜管存在漏点，造成氢气进入开式冷却水系统；

（6）、氢气漏入发电机封闭母线。

5结束语

面对频发的发电机氢系统漏氢现象，应有针对性的就具体问题，进行认真客观细致分析，有效的解决实际问题，尽可能地避免氢气渗漏的发生。