发电机组漏氢治理

大唐长春第二热电有限责任公司，吉林长春 130031

摘 要 国产氢冷发电机漏氢一直是困扰机组安全经济运行的大问题，本文从实践中总结经验， 从外接管路、设备的泄露，发电机本体的漏点，密封瓦与密封油系统的调整，转子导

电螺钉的泄露等几个方面介绍了解决漏氢的方法。

关键词 发电机；漏氢；治理

中图分类号TM7 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2012）70-0080-02

Studies of Hydrogen Leakage Issues in Hydrogen-Cooled Turbo-Generators

YAN Yang

Abstract Domestic hydrogen-cooled generator hydrogen leakage has been developing a big proplem which is jeopardizing the safty and economic operation of Unit at all times . This paper sum up some experience from practice ，and introduce resolvents of hydrogen leakage management from several aspects such as pertained conduit and equipment leakage, generator itself leakage , the sealed bearing and sealed oil system adjustment, leakage from Conductive screws of the rotor and so on.

Keywords generator；hydrogen leakage；management

0引言

自从氢冷发电机问世以来，漏氢就是长期困扰此种冷却方式发电机组的问题。漏氢不只是造成机组的运行成本的提升，更严重的是由于漏氢不可控制形成的重大安全隐患。长二热5、6号机组为哈尔滨电机厂生产的型号为QFSN3-200-2，经FWL/B发电机自并激励磁系统供给发电机励磁，发电机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、转子铁芯采用氢气表面冷却，整机内部为密闭氢气循环冷却，额定氢气压力 0.3MPa。

1 问题提出

长二热5、6号机组在投产初期存在漏氢量严重超标的问题。厂家标准是小于11Nm3 /d 为合格，小于8Nm3/d为优良。但是两台机组在试运和投产初期分别为28Nm3/d、47Nm3/d 在经过认真的漏点查找、分析和治理后，分别达到合格漏氢率2% （如表1）。

密封类型 双流环密封 单流环密封

合格 优良 合格 优良

漏氢率% 2 1 3 2

表1 发电机漏氢质量标准

首先，经过漏点查找，两台发电机漏氢主要问题为：

1）发电机上、下人孔，氢气冷却器人孔。机组运行1年后，既发现原厂配的密封件老化，全部更换。

2）氢气冷却器，主要有两个问题。

哈尔滨电机厂在同一时期出厂的氢气冷却器都存在结构设计的缺陷，在机组运行一段时间后内部支撑断裂，进而造成冷却器钢管断裂，大量漏氢，所以要及时在机组有停运机会时予以消除。

冷却器外部端盖法兰，由于制造厂原设计为两层橡胶垫，一层铜垫，人为造成密封面增加。且由于该法兰结合面较大，所以极易泄漏。长二热2号发电机就曾因此原因造成泄漏量超标,后改为一层8mm丁晴橡胶垫，效果良好。

1）本体焊口沙眼；

2）本体上安装的仪表测量的法兰；

3）发电机外端盖，原因是沟槽密封胶不满或压力不够。

2 方法策略

2.1 外部设备、管路整治

发电机因为外接管路及设备较多，所以造成外部漏氢的可能性也增加。以我厂发电机为例，外接设备主要有氢气纯度仪、氢气湿度仪、氢气干燥器（1台）、绝缘过热分析仪等，这些仪器的内部有许多管路和阀门，同时都有与发电机连接的管道[1]。发电机所必需的外部管道主要包括：气体站、管道和阀门。这些外部设备的外漏点容易查找，处理。我们的经验是：

1）能够利用焊接的，尽量减少法兰与螺纹连接；

2）由于氢气分子很小（分子量只有2），所以较大的阀门要选用质量好的波纹管截止阀，小的阀门多采用针形阀；

3）另外，排氢、排氮气总门的内漏也是不容忽视的泄漏点；

4）气体采样最好采用两道阀门，一旦有漏点有利于处理。

2.2 密封瓦调整

该型发电机的密封瓦采用双环流结构，总间隙要求在0.20mm~0.25mm范围内。有三种情况：

负偏差，这主要是在安装质量控制不严格造成的。负偏差使密封瓦与轴之间不易形成稳定的油膜,所以要严格控制加工精度。

正偏差，如果密封油颗粒度控制不好，极易造成瓦和轴的磨损，造成间隙增大。在允许的范围内的增大不会造成漏氢，但会使密封油流量增加，密封油增加后是否会造成氢气损耗增加我们在下面进行讨论。

密封瓦椭圆度不合格，这种现象对稳定油膜的形成是最为不利的，所以在安装和检修过程中要坚决避免。

2.3 密封油的调整

密封瓦间隙有一定范围的正偏差。同时考虑运行中瓦和轴的磨损。设计的空侧密封油压与氢气压力之间的差压是0.05±0.01MPa。这是靠差压阀来实现的，最理想的状态是空侧和氢侧的油压完全一致，不发生向任何一侧的串油，这是靠平衡阀来实现的。但是由于平衡阀的控制油只能取自两侧油压的一点，而实际密封瓦油环是整个圆周，不可能做到完全不串油。运行中应该在关闭氢侧密封油箱进、排油阀后，观察油位变化情况来调整平衡阀，尽量减少两侧相互串油。如果串油严重会造成氢气泄漏增加，这是因为：资料显示氢气的溶解度在表压0.3MPa压力下为35%左右[2]。所以氢侧的密封油含有大量的氢气。如果氢侧油不与空侧交换，独立循环，饱和后就不会增加氢气消耗量；如果发生空侧向氢侧串油，则氢侧密封油油箱油位高后会排至空侧密封油系统。如果氢侧向空侧串油，那就是直接把含有大量氢气的油排到空侧系统，空侧密封油与主机油都有排氢风机，氢气在压力下降后从油中析出，最终排走但因为空侧油的稀释和溶解，不会造成太大的损失。如果空侧密封油配有真空油净化装置，情况就不同了，净化装置会把油中所含气体大量排出，会明显造成氢气泄漏量增加。

发电机本体很多时候就因为密封油调整不好，氢侧的密封油与空侧密封油大量混合，通过空侧密封油净化装置大量排氢。造成补氢量为28Nm3/d。在停止该装置运行和调整密封油压力后漏氢量下降为11Nm3/d。

由此可见，密封油系统的调整是控制补氢量的一个重要手段。并且机组在大修后应打风压，并测量空气泄漏量（如表2）。

额定氢压 PN MPa

评定等级 ≥0.5 0.4＞P≥0.4 0.4＞P≥0.3 0.3＞P≥0.2 0.2＞P≥0.1 ＜0.1

最大允许空气漏泄量VA m3/d

合格 4.7 4.2 3.8 2.0 1.3 1.1

良 3.8 3.4 3.0 1.6 1.2 0.9

优 2.9 2.6 2.2 1.2 1.1 0.8

表2 大修后氢冷系统每昼夜最大允许空气泄露量VA[3]

（状态：0.1013MPa，20℃）m3/d

2.4 转子导电螺钉

转子导电螺钉的泄漏是一个很严重的问题，因为氢气会通过转子中心孔跑到励磁碳刷、滑环处，一旦滑环打火，后果不堪设想。所以导电螺钉漏氢，无论情况是否严重，都要及时处理。导电螺钉漏氢的原因也分为3种情况：

1）螺钉松动，这种情况最严重，因为在3000转/min 的高速下有可能造成机械性的破坏；

2）导电螺钉密封圈松动，老化；

3）导电螺钉绝缘层内有气道，长二热1号机组在小修时做气密试验时发生此现象。目前哈尔滨电机厂已改进绝缘结构，更换过去云母带绝缘缠绕层为玻璃带缠绕，另外增加螺杆凹凸沟槽，可以避免内部气道形成。

总之，以上介绍的漏氢的原因和处理方法不可能概括所有情况，只是在工作中积累的一点经验，仅供大家参考。各台机组应根据实际情况分析和查找原因，大家相互交流，共同解决氢冷机组的难题。

参考文献

[1]李滔，杨勇.发电机漏氢量大原因分析及处理[J].热电技术，2006(1).

[2]陶红伟.600MW发电机漏氢量(率)控制[J].高科技与产业化，2010(1).

[3]汽轮发电机漏水、漏氢的检验[S].中华人民共和国电力行业标准.