浅析氢冷汽轮发电机氢气系统运行 (漏氢)
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汽轮发电机的漏氢治理某电厂#7机组为日本富士电气公司制造的全密封氢冷发电机组,型号为GTHDD582/71-2,额定功率为600MW。
在大修完成并网运行一个月后,发电机补氢量逐渐上升并超出厂家设计标准,还发现主油箱排烟风机出口带氢气的异常。
摘要:发电机漏氢的途径很多,归纳起来有两种,一是漏到大气中;二是漏到发电机油水系统中和封闭母线的外壳内。
前者可通过各种检漏方法找到漏点而加以消除,如发电机端盖、出线罩、发电机机座、氢气管路系统、测温元件接线柱板等处的漏氢;后者属于暗漏,漏点具体位置不明,检查、处理较为复杂,如氢气通过密封瓦漏入密封油系统、通过定子线圈漏入定子冷却水系统等。
检修过程中应对定子绕组水路和转子的严密性要进行严格控制,密封油系统的差压阀必须保证动作准确、灵活、可靠;运行中要注意监视密封油温,且确保密封油压与发电机内氢气压力的压差维持在规定范围内;保证密封油的清洁度,避免密封瓦磨损而导致间隙增大,从而使漏氢量增大;发电机长时间运行后,可能会出现线棒与水接头钎焊处渗漏或空心线损坏,以及氢气冷却器水侧泄漏等现象。
这也将导致漏氢量增大,甚至发生事故,所以必须注意发电机的漏氢,以便及时处理。
关键词:600MW汽轮发电机,漏氢,治理经过组织人力排查分析,发现是由于发电机机端大端盖水平结合面密封胶不足,引起氢气内漏到发电机轴承箱中,造成漏氢量增大。
并且在排查过程中还发现了环形油箱排烟风机入口管由于安装错误,坡度装反的隐患,环形油箱排烟风机入口管内因坡度装反而被积水堵塞,导致环形油箱内的氢气无法正常排出,而氢气溶解到润滑油中,通过主油箱排烟风机排出。
最后,经过对发电机机端大端盖密封槽重新打胶及环形油箱排烟风机入口管坡度更改后,氢气系统恢复正常运行。
一、单流环式密封油系统的氢气损耗单流环式密封油系统主要由以下设备组成。
第一,密封油泵:两台交流密封油泵及出口调压阀、一台直流事故密封油泵及出口调压阀。
第二,密封油冷油器、滤网、差压阀、流量调节阀。
汽轮发电机氢油水系统的异常状况及处理策略摘要:社会经济科技快速发展,各个行业逐渐实现变革,现代化发展过程中汽轮发电机在各行业广泛使用,但是在实际使用过程中会存在一定的问题影响发电机正常运行。
本篇文章基于当前的汽轮发电机使用中的氢气系统、水系统和油系统异常问题进行分析,基于实际问题分析产生的原因并且提出针对解决措施,希望为以后发电机安全运行提供借鉴。
关键词:汽轮发电机;氢油水系统;异常状况;处理策略一、氢气系统异常及处理方法(1)漏氢氢气自身的导热性能比较好,汽轮发电机机组运行中利用水氢冷却方式比较普遍,发电机组运行过程中内部的氢压会随着其容量的增加而变高,若是在发电机运行过程中氢气系统出现异常导致泄露会造成严重的影响,汽轮发电机氢气系统出现泄露之后会导致系统内的额定值无法稳定,此时对发电机的正常运行产生很大影响。
随着发电机组的运行氢气系统泄露的氢气逐渐加多,此时发电机系统内部也会出现氢气过多消耗的问题,由此导致发电机组的氢气站处于超负荷工作,运行压力逐渐加大,而且氢气泄露逐渐增多,空气中的氢气达到一定浓度之后会导致爆炸,由此可知必须对氢气系统进行控制,系统运行中严格按照规定把握氢气泄漏量。
(2)漏氢部位及原因分析氢气系统出现泄露主要是发电机主体构件出现异常,就实际情况分析出现氢气泄漏最有可能的原因就是发电机组焊接过程中处理不到位,没有严格按照要求进行焊接导致质量不达标,还可能是发电机内的各孔面的堵板没按照要求放严,除此之外汽轮发电机组运行过程中需要氢气,在运输过程中管道方面的问题导致出现泄露。
(3)处理方法汽轮发电机组各备件质量要严格把控,进而保证氢气系统正常避免出现泄漏问题,在汽轮发电机组组装过程中组装人员要严格检查各部件,材料厂家选择时尽可能的选择有生产经验和相应资质的厂家,除此之外材料运到组装线厂需要提前检查,没有问题之后才能使用。
根据汽轮发电机运行中氢气泄露实际情况进行总结,提前制定好各项处理方案,保证在氢气泄露发生的第一时间解决问题,氢气系统有泄漏的部位要定期进行检查,出现问题之后及时采取措施处理。
氢冷发电机漏氢及其预防措施摘要:发电机漏氢量是汽轮发电机正常运行的重要指标之一,影响发电机漏氢的因素很多,本文通过对发电机漏氢原因进分析,主要就安装及调试阶段在控制发电机漏氢量方面采取的措施进行了简述。
关键词:发电机;漏氢量;预防措施1.前言哈尔滨电机厂有限责任公司生产660MW发电机采用全封闭结构,运行时采用氢气作为冷却介质。
通风系统包括风扇和氢气冷却器,通风系统是独立的全封闭结构,以防止污物和潮湿空气进入。
定子绕组水内冷,转子绕组氢内冷,定子铁心和端部结构件氢气表面冷却,发电机采用密闭循环通风冷却,机座内部的氢气由装于转子两端的浆式风扇驱动。
发电机漏氢主要分为外漏及内漏,外漏主要为氢气自发电机本体、氢气系统各设备及管道处泄露,内漏主要为氢气泄露至密封油、定冷水及闭式水系统内部,由于氢气本身具有易燃易爆的特点,危险性比较高,当氢气出现泄漏并没有及时排放时就会发生氢爆,当氢气泄漏到发电机油水系统时,会导致绝缘降低故障,当泄漏到密封油系统内部时,由于漏点位置不容易查找,检查维修难度大大增加,发电机漏氢的危害性非常大,需要受到重视。
1.氢气外漏2.1发电机本体漏氢发电机本体漏氢主要是从发电机端盖、手孔、出线罩等结合面处泄露,有发电机气端本题温度表处漏氢、发电机来氢母管截止门杆法兰处漏氢以及各管路法兰阀门处漏氢等,主要是因为法兰或者是端盖紧固螺栓出现松动、丝扣出现松脱以及法兰长时间使用没有及时进行维修更换出现老化现象,这些都是导致发电机漏氢的原因,上述漏氢都可以通过测氢仪或者是肥皂水等仪器检测发现。
因此在安装阶段就应该进行控制。
一方面,在安装前要对各密封面进行检查,确保各结合面无裂纹、毛刺等缺陷,且接触面平直度符合规范要求,必要时可以采用涂抹红丹粉方法进行检查,在发现有问题时及时进行研磨处理;另一方面,对于需要加装的垫片,在使用前对垫片有无折叠、破损、老化等现象进行检查,在安装过程中将保证垫片无偏斜,必要的部位应该涂抹密封胶以保证严密,同时在螺栓紧固时采用对角紧固的方式,确保各螺栓紧力均匀。
1000MW 发电机漏氢的原因分析及治理对某1000MW机组正常运行过程中发电机漏氢的部位及现象进行了调查分析,并根据其原因和处理过程对今后的发电机检修提出预防措施。
关键词:氢冷发电机组;漏氢;分析处理一、概述:氢气的粘度最小,导热系数最高,不仅化学性质活泼;而且渗透性和扩散性也很强,因此,在充满氢气的发电机中是根容易造成漏泄的。
氢气也是一种易燃易爆的危险性气体,在空气中的爆炸极限是4%~75.6%(体积浓度),如果氢气泄漏并不能及时排放时,会在厂房内聚积与空气混合,有可能发生氢爆的危险。
以下就某火力发电厂一起水氢氢汽轮发电机漏氢事件,分析探讨大型氢冷发电机运行中遇到漏氢故障后的原因分析方法及治理方法。
二、水氢氢冷发电机漏氢问题检查及处理某发电有限责任公司1000MW机组正常运行过程中发电机漏氢高报警,对此现象进行了调查分析。
该发电机型号为:QFSN2-1169-2,额定容量:1120MVA,转速:3000rpm,额定电压:27KV,额定电流:23950A,频率:50HZ,额定氢压:0.5MPa,转子重量:96t,定子重量:461t,电机总重:630t。
发电机采用水-氢-氢型冷却方式,即发电机定子绕组及出线套管采用水内冷,转子绕组采用氢内冷,定子铁芯及结构件采用氢气表面冷却,哈尔滨电机厂生产。
该发电机A级检修后,自2020年10月份机组启动后漏氢量持续增大,目前(2021年3月26日)24小时泄漏量最大在34m³/d左右,超过标准值造成发电机漏氢高报警,检修前漏氢量9-10m³/d内。
因为机组运行暂无法停运。
主要从以下几个方面做工作:1、问题检查、分析及处理:A、氢冷发电机的漏氢部位有两部分;一是氢冷发电机内部本体结构部件的漏氢,二是发电机外部附属系统的漏氢。
氢冷发电机本体结构部件的漏氢涉及四个系统;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、手孔、二次测量引出线端口、出线套管法兰及瓷套管内部密封、出线罩、氢冷器法兰、转子导电杆等的氢密封系统。
关于氢冷发电机漏氢和漏气量的标准及其计算方法氢冷发电机是一种利用氢气作为冷却介质的电力发电机,具有高效、环保等优点,广泛应用于电力、航空航天等领域。
在氢冷发电机的运行过程中,由于各种原因,可能会出现氢气的漏失现象,这不仅会影响发电机的性能和安全性,而且还会对环境造成影响。
因此,对氢冷发电机漏氢和漏气量的标准及其计算方法进行研究和制定,具有重要的意义。
一、氢冷发电机漏氢和漏气量的标准氢冷发电机漏氢和漏气量的标准是指对漏失的氢气和其它气体的数量进行限定和规范。
目前,国际上对氢冷发电机漏氢和漏气量的标准主要有以下几种:1. 美国标准美国核能委员会(NRC)制定了《10 CFR Part 50》标准,其中规定了氢冷发电机的漏氢和漏气量应该符合以下要求:(1)氢气的漏失量不得超过0.5%;(2)其它气体的漏失量不得超过1.0%。
2. 日本标准日本电力公司制定了《PSCRB-3》标准,其中规定了氢冷发电机的漏氢和漏气量应该符合以下要求:(1)氢气的漏失量不得超过0.3%;(2)其它气体的漏失量不得超过0.5%。
3. 欧洲标准欧洲核能局制定了《EUR》标准,其中规定了氢冷发电机的漏氢和漏气量应该符合以下要求:(1)氢气的漏失量不得超过0.3%;(2)其它气体的漏失量不得超过0.5%。
二、氢冷发电机漏氢和漏气量的计算方法氢冷发电机漏氢和漏气量的计算方法是指对漏失的氢气和其它气体的数量进行测量和计算。
目前,常用的氢冷发电机漏氢和漏气量的计算方法主要有以下几种:1. 质谱法质谱法是一种利用质谱仪对氢气和其它气体进行测量和计算的方法。
该方法具有精度高、可靠性好等优点,但需要专业的设备和技术支持,成本较高。
2. 热导法热导法是一种利用热导计对氢气和其它气体进行测量和计算的方法。
该方法具有操作简单、成本低等优点,但精度和可靠性有待提高。
3. 漏率法漏率法是一种利用漏率计对氢气和其它气体进行测量和计算的方法。
该方法具有操作简单、成本低等优点,但精度和可靠性较低。
发电机氢气系统安全运行分析作者:涂海彬来源:《科学与财富》2019年第16期摘要:对采用水氢氢冷却方式的发电机,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,这也是发电机安评的一个重要指标;本文着重介绍了对于1000MW的水-氢-氢冷却系统的发电机组常见漏氢原因分析,给国内发电企业氢冷机组漏氢治理提供借鉴。
关键词:发电机;漏氢;密封;气密性试验;氢压;安全1.前言氢气具有导热性高、流动性强、密度小、不助燃等优点,是目前大型汽轮发电机主要采用的冷却介质。
但同时氢气又是一种可燃气体,因此,控制好运行机组的氢气品质是确保氢冷发电机安全经济运行的重要前提。
2.提高氢冷发电机气密性试验真实性?2.1 提高发电机气密性试验的重视程度?从施工策划上保证充足的时间进行汽轮发电机气密性试验:在汽机专业施工组织设计中,对汽轮发电机气密性试验进行专项策划;从人力资源和机具上保证上述作业的顺利开展;从施工组织和管理上保证上述安装工作的顺利开展和及时验收。
从作业过程上保证汽轮发电机气密性试验的真实性:对作业人员进行专项交底和培训,让参加试验的每一个作业人员经交底和培训后熟悉发电机密封系统结构、密封油系统、氢气干燥器、与发电机本体相关的定子冷却水系统、发电机定子线圈温度引出线和套管密封位置,掌握如何通过油―氢差压阀来调整油氢差压值在规定范围内,如何从现场记录实验数据等。
對整个作业过程进行全面交底。
2.2 发电机气体泄漏试验1)检漏范围:包括本机来氢管道总阀门后的全部氢冷系统、密封油系统。
2)检漏方法:先充入干燥空气用肥皂水检漏,并处理漏点后,再充入SF6气体,然后用卤素检漏仪进行检漏;在未检出泄漏点后再用压力降低法进行静态气密性试验,检查整体泄漏,并计算出氢冷系统每天的泄漏量。
3.发电机漏氢3.1 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。
发电机组氢气系统结构特点及漏氢治理发布时间:2022-08-03T06:15:55.250Z 来源:《工程管理前沿》2022年3月第6期作者:王敏[导读] 漏氢量既是氢冷发电机安全运行的主要技术指标之一,也是衡量发电机检修质量的重要指标。
漏氢量的王敏保定热电厂设备部电气专业摘要:漏氢量既是氢冷发电机安全运行的主要技术指标之一,也是衡量发电机检修质量的重要指标。
漏氢量的大小反映了发电机运行的经济性和安全性、可靠性。
因此控制治理发电机的漏氢量很重要。
关键词:发电机漏氢治理0 引言我厂型号为QFSN-200-2的汽轮发电机。
冷却方式:定子绕组水内冷,转子绕组氢内冷,定转子表面氢冷,简称水氢氢。
氢气系统由发电机定子外壳、端盖、氢气冷却器、密封瓦、以及氢气管路等构成全封闭的气密结构。
1 氢系统的结构1.1 定子机座定子机座由高强度优质钢板轴向分三段焊接而成,整体经过密封性试验及水压试验,可防止氢气泄漏和承受氢气爆炸产生的压力。
机座上的开孔除两侧端孔还包括:发电机主出线盒、氢气冷却器安装孔、测温线出线板孔,这些开孔均通过结合面达到密封和抗爆能力。
另外,氢、油、水管路与发电机本体之间通过焊接法兰连接。
1.2 端盖端盖是发电机密封的重要组成部分,采用厚钢板拼焊而成,其外侧径向布置多道加厚筋板以加强刚度。
每侧端盖有水平分开的上下两部分组成,其水平和垂直结合面经过精密刮研以保证把合后任何一处结合面间隙不超过0.05mm。
上下半端盖与定子的垂直结合面以及下半端盖的水平结合面上开有方形注胶槽,装配时注入专用密封胶以保证密封效果。
发电机的轴承和密封瓦座安装在下半端盖上,密封瓦座与端盖之间采用结合面胶垫密封,此结合面与端盖水平面的密封槽相接,保证了整个端盖的静态密封部分形成一个整体。
1.3 密封瓦密封瓦采用双流环式密封结构,空侧密封油和氢侧密封油分别有各自的油站供油,空侧密封油通过差压阀跟踪氢气压力,保证油压高于氢压0.05MPa,氢侧密封油通过平衡阀与空侧密封油压力保持一致。
发电机漏氢故障及处理措施摘要:氢冷发电机指的是定子、转子绕组和铁芯利用氢冷却形式,利用风扇把氢气于转子两端实行强制性循环,使用定子机座上部的氢气冷却器循环冷却的发电机。
其氢气冷却系统效率高,安全性好,是全封闭气密结构。
由于密封不严格等问题,氢冷发电机漏氢现象时有发生,给发电机工作运行、安全与稳定性带来了严重的威胁。
本文主要针对氢冷发电机漏氢故障及处理措施进行简要研讨,仅供参考。
关键词:氢冷发电机;发电机出线罩;漏氢;故障;处理措施1氢冷发电机漏氢方式目前,氢冷发电机漏氢方式多种多样,根据氢冷发电机漏氢方式的不同,一般分为外漏和内漏。
①氢外漏。
指的是发电机中,氢气从泄漏点泄漏到机壳外的空气当中。
如若发生氢外漏,如在发电机机座、出线罩、氢气管路系统、发电机端盖、氢气冷却器、测温元件接线板、柱等处出现漏点时,可以采用卤素检漏仪或是肥皂液等措施来找出泄漏点,并在第一时间内进行补救。
一般情况下,氢气在空气中扩散速度很快,在漏点0.25米开外是难以觉察出氢气的存在。
但是大部分电站都具备了快速检测外漏漏点的技术,因此,氢外漏的危险性较小。
②氢内漏。
主要指的是氢气往机内各部分泄漏。
例如泄漏到封闭母线外套、主油箱内、内冷水箱内或者发电机油系统内等。
氢内漏多数是由于设备本身的缺陷而引起的,并且难以具体明确漏点位置,这极大程度的加大了检查与处理的难度,因此,该类泄漏的危险性较大。
例如,氢气由密封瓦泄漏到密封油系统,并从密封油系统流入到汽机主油箱内,一旦氢气纯度在4%~75%之间时,存在着极为严重的爆炸隐患。
2氢冷发电机漏氢故障原因分析2.1端盖与密封瓦结合面漏氢发电机密封瓦故障,包括卡涩、磨损及绝缘不合格等,会使得密封间隙变大,造成密封油压力下降,导致漏氢。
出现这种问题时,氢气会泄露到外端轴承室,利用氢系统检漏仪可以检测到。
在组装上下半端盖时,法兰接缝必须要对齐,当出现错口不平时,会使得密封垫受力不均,从而造成间隙变大。
浅析氢冷发电机氢气爆炸的原因以及预防摘要:氢气爆炸是比较常见且难以避免的现象,文章阐明了氢气爆炸的危害,分析了氢气爆炸的原因,结合生产实际探讨了解决问题方法。
供同类型氢冷发电机的维护和调整参考。
关键词:氢气爆炸;原理;纯度不合格原因;措施氢气是氢冷发电机组的发电机的良好的冷却介质,被用来冷却发电机的定子铁芯、转子铁芯及转子线圈,若氢冷发电机组氢气系统发生爆炸,可损坏密封油系统、发电机内风挡、发电机定子、转子线圈,甚至是导致机组停运、人员伤亡,会给电厂造成巨大的经济损失,因此有必要对氢气爆炸的形成机理进行研究,进而提出防止氢气爆炸的措施。
1 氢气爆炸的形成机理①氢气爆炸是指在一定的密闭空间内部,氢气的含量在爆炸极限范围内遇到火源达到其点火能量时,在极短的时间内迅速完成燃烧并放出大量的热量,同时引燃周围的混合气体燃烧,使产生的水蒸气体积膨胀,空间内的压力急剧增大。
②氢气爆炸的条件:其一,氢气与空气的混合物处于一定的不流通的容器中。
其二,引起可燃气体爆炸的最低含量为爆炸下限,相应地能引起爆炸的最高含量为爆炸上限。
爆炸下限至爆炸上限之间的含量为该可燃气体爆炸范围。
氢气是一种可燃气体,在空气中的爆炸范围为4.0%~75.6%,即当空气中的氢气含量在此范围内,一旦遇到火源即发生爆炸。
其三,有明火时触发氢气着火的温度不小于700 ℃或最低引爆氢气的能量达到0.02 MJ。
2 发电机内氢气纯度不合格原因分析为了防止发电机氢气系统爆炸现象的产生,需要严格控制氢气爆炸形成的各种因素。
2.1 取样管、氢气纯度仪和氢气纯度变送器、DCS远方监控装置这套监控装置是提前发现发电机内氢气纯度不正常从而进一步消除发电机内氢气爆炸的关键。
目前所制造的氢冷发电机组,都安装有氢气纯度仪和取样管、氢气纯度变送器,采用这些设备可不间断的对发电机内氢气纯度值进行实时监控,前提是这些设备能够正常工作。
为了提取发电机内部较低位置的氢气,使所取得氢样真实地反映机内的氢气纯度,一般将发电机内的氢气纯度取样测点安装在距离发电机最低处约15 cm高的位置。
浅析发电机漏氢常见原因及防范措施摘要:发电机组冷却的方式主要有水冷,油冷,氢冷等。
由于氢的密度小,能量损耗低,而且氢的导热效率高,冷却效果好。
然而,发电机漏氢会对整个发电机组的正常运行产生影响,为此,本文通过对发电机组产生漏氢的原因进行分析,并提出相关的防范措施,为氢冷发电机的漏氢防范提供借鉴。
关键词:发电机;漏氢;原因;防范措施近期某发电厂#3发电机漏氢量有所增加,虽然没有超过规程规定的14m³/天,但也较之前有所增加。
为了防止漏氢量进一步加大,同时也为查找漏氢原因理清思路,本文对发电机漏氢常见原因分析及防范措施进行整理。
1发电机漏氢部位发电机检查漏氢部位时,首先对其冷却系统本体结构的检测,其次是对发电机外部的辅助系统的检测。
发动机冷却系统的本体包括:油路系统,该系统主要由密封瓦、氢侧回油管和油管接头等组成;发电机组冷却系统,即氢冷系统;氢密封系统等。
发电机外部辅助系统主要包括:气体调节阀门、气体检测压力表;油侧端与氢侧端的差压调节系统;油氢分离器;氢气干燥器;氢气纯度检查装置;绝缘过热检测装置等。
通过对这些设备及系统的检测,一一排除,最后查出泄露原因,并采取措施进行防范。
2发电机氢气泄漏原因分析2.1发电机密封油系统方面氢冷发电机组的密封形式主要是油密封,其密封属于单流环式,在检查发电机氢泄露时,可首先观察油氢差压压力表,油侧端与氢侧端的压差是通油氢压差调节阀,对整个油压系统进行自动控制,一般油氢压差需要保持在0.06±0.02MPa范围内。
然后检查油封瓦的密闭性,油封瓦是密闭氢气的关键零件,是检查发电机漏氢的首要零件。
发电机油路系统通过密封瓦分为氢侧和空侧,两侧公用进油路,而回油路主要分为两路,一路是氢侧回油,另一侧为空侧回油。
氢气回路和空气回路在油封瓦中被分开,实现独立的循环油路系统。
油封瓦处发生氢气泄露的原因分析,油封瓦的密封,是通过密封条进行密封的,如果密封条出现质量不过关,或者密封条出现老化都会造成油封瓦漏氢;密封瓦受损或变形也会造成油封瓦漏氢;如果密封瓦和与其配合的轴径之间的配合间隙过大,同样会造成漏氢;密封瓦失效,氢侧油路与空侧油路发生油窜现象,并引发漏氢,氢气会通过密封瓦泄漏到外端的轴承座内,空侧的密封油流道回油箱;如果密封垫或注胶密封遭到破坏,同样会造成氢气通过密封瓦漏至外端轴承室。
氢冷发电机漏氢的原因及防范措施摘要:当代发电机通常用定子膛内充入氢气的方式对转子绕组等进行冷却,但由于设计不合理或材质问题等可能产生漏氢,从而引起机内氢压下降影响冷却,甚至引发氢爆、电机着火等严重后果。
因此,为保证供电连续性与安全性,应对发电机冷却系统起到足够的重视,加强设备巡检与系统维护,减少漏氢事故的发生。
本文以氢冷发电机的冷却系统为研究对象,从漏氢事故的发生原因入手,针对发电机漏氢事故研究处理方法并提供预防措施。
关键词:氢冷发电机;漏氢;原因;防范措施1前言当前电厂发电机的冷却方式一般有全氢气冷却或水氢冷却方式,但大多数火电厂发电机使用水氢冷却的方式,即定子绕组由定子线棒通入定冷水进行冷却,而转子绕组及铁芯等部件通过定子膛充入氢气的方式进行冷却,而升温的氢气通过两组流通冷却水的氢冷器带走热量,从而实现氢气的循环使用。
氢气系统是由发电机定子外壳、端盖、氢气冷却器、密封瓦、密封油系统以及氢管路构成的全封闭气密结构,一旦发生氢气泄漏不仅将使冷却效率降低、增加运行成本甚至可能引发氢爆、设备烧毁等严重后果。
2漏氢原因2.1发电机定冷水系统方面定子线棒的接头封焊处漏水,其原因是焊接工艺不良,有虚焊,砂眼漏水;空心导线断裂漏水,断裂部位可能在绕组的端部或在槽内直线换位处,其原因主要是采用材质较差的空心铜线,从而使绕组端部处固定不牢,产生高频振动时,使导线换位加工时产生的裂纹进一步扩大和发展;引水管漏水,绝缘引水管本身磨破漏水的一个原因是引水管材质不良,管内壁有沙眼,另一个原因是绝缘引水管过长,运行中引水管与发电机内端盖等金属部分摩擦而导致水管磨破漏水;引水管连接管螺母未拧紧导致水管漏水;引水管和金属压接头处存在制造缺陷,压接部分漏氢。
2.2发电机密封油系统方面瓦座密封条质量差造成的密封条老化是造成瓦座氢气泄漏的主要原因;密封瓦和轴颈损伤造成密封瓦间隙过大或密封瓦磨损或变形也是导致密封性能下降或损坏的原因;在密封油系统平衡阀运行异常的情况下,如果溶解大量氢气的氢气侧油压大于空气侧油压,空气侧油压与外界分离排出氢气,就可能发生氢气泄漏;氢侧油回油箱自动补、排氢阀不正常,导致氢侧油流至空侧油,导致氢气大量泄漏;密封瓦磨损或卡死,导致密封油系统运行异常,氢气系统密封不足,氢气泄漏,并通过密封瓦漏至外端轴承室,空侧密封油回油箱;密封瓦支座和发电机端盖或中间环之间的密封垫损坏或注胶开裂不足,同样通过密封瓦也会漏至外端轴承室。
浅谈1000MW氢冷汽轮发电机氢气系统运行(漏氢)
发电部 许震
(国电谏壁发电厂,江苏 镇江,212006 )
摘 要:采用氢气冷却的汽轮发电机组漏氢率的大小直接影响机组的安全经济运行,而且由于氢气是易燃
易爆气体,漏氢给安全生产带来极大的安全隐患,因此,必须足够重视机组漏氢,并采取可靠措施降低漏
氢量,确保机组安全经济运行。
关键词:氢冷机组, 漏氢原因, 预防措施
国电谏壁发电厂1000MW机组为水-氢-氢冷却系统的发电机组,发电机规格型号及主要
参数如下:#13发电机为上海汽轮发电机股份有限责任公司引进日本西门子公司技术,并合
作生产的THDF125-67三相同步汽轮发电机(其中:T:三相同步汽轮发电机、H:氢泠、D:
转子绕组直接轴向气体冷却、F:定子绕组直接水冷、125:转子本体的直经为1250mm、67:
定子铁芯的长度为6700mm)。发电机冷却方式为水-氢-氢,
发电机型号 THDF125/67
考核容量 Sn MVA 1137
考核功率 Pn MW 1023
最大输出功率 Pmax MW 1100
额定功率因数 CosΦn 0.9
定子额定电压 Un kV 27
定子额定电流 In A 24306
额定频率 fn Hz 50
额定转速Nn r/min 3000
额定/空载励磁电压Ufn V 442/144
额定/空载励磁电流Ifn A
6003/19
52
定子线圈接线方式 YY
冷却方式 水氢氢
励磁方式 静态励磁方式
稳态负序能力 I2/IN,6%
短路比 0.47
暂态负序能力 (I2/IN)2t
绝缘等级 F
效率 98.98%
额定氢压 Mpa(g) 0.5
最高允许氢压 Mpa(g) 0.52
发电机容积 m3 100
发电机漏氢量 m3/24h ≤12
目前#13发电机组在168运行期间,检查发现发电机氢压每天下降较多,为了找出漏氢原
因,运行、检修、点检人员一起用漏氢检测仪和肥皂水对补氢站、氢气干燥器、密封油箱、
发电机底部、发电机端盖、密封油站等整个氢气系统和密封油系统可能出现的漏点,进行了
多次的测量和检查,包括:氢气干燥器、氢气干燥器进出口法兰、补氢阀法兰、排氢阀法兰、
排大气阀法兰、取样门、密封油箱回油管接口阀法兰、密封油箱排气阀、发电机大端盖中分
面、发电机大端盖外圆、密封瓦间隙、密封瓦座胶垫、密封瓦座、发电机冷却器、差压阀、
平衡阀、差压阀调整跟踪等。经检查发现氢气外漏情况如下:
#13发电机漏氢情况:2011年5月13日00:01分时发电机有功负荷为942.8MW,氢
压为0.4956Mpa,至10:19分时有功负荷上升至1001.5MW,氢压为0.4853 Mpa,此时开
始补氢至0.5033 Mpa,而到16:55分时,氢压下降至0.49952 Mpa。与化学人员配合查漏,
检查发现:1、发电机0M进氢母管过滤器排污口漏氢:2、发电机密封油排烟机处测氢数值
大(正常现象);3、主机排烟风机处测氢为200单位:4、发电机绝缘过热装置出口门后接头
测氢为550单位;5、发电机励侧、汽侧端盖哈夫面(渗胶处)漏氢(西侧大,东侧小):6、
发电机底部漏液检测装置处多处漏氢严重,具体为各检漏仪出口排放处漏氢,经金属试验查
明,排放口大小头处存在多处金属沙眼。例:检漏计1出口排放门处2个,检漏计2出口排
放门处3个,检漏计3出口排放门处3个,检漏计4出口排放门处2个,检漏计5出口排放
门处2个,检漏计6出口排放门处1个(较大),详见照片(红色圈处)。
2011年5月13日 20:0 0氢压为0.4952Mpa,关闭所有漏液检测仪进口门(停用漏液检测
仪),视氢压下降情况,至21:00氢压为0.494 Mpa,至22:20氢压为0.493Mpa。
2011年5月15日10:00至2011年5月16日10:00期间停用:1、发电机氢气纯度仪:2、
发电机绝缘过热仪:3、底部漏液检漏仪来进行查漏试验。停用前将发电机氢压充至
0.5025Mpa,至5月16日10:00查氢压为0.4931Mpa(此时大气压为1011.85kpa),氢气漏
量为9.722Nm3/d,漏率为1.78%/d,小于发电机厂家要求的漏氢量,认为合格,后恢复氢气纯
度仪和过热仪。
充氢前发电机冷氢温度为37.2℃/37℃/38℃/38.2℃ ;热氢温度为60.4℃/60.4℃
充氢后发电机冷氢温度为37.2℃/37℃/38℃/38.3℃ ;热氢温度为62.1℃/62.1℃
附:漏氢量标准:≤18Nm3/d为合格; ≤10Nm3/d为优良. 漏氢率≤5%/d为合格.
#13机组168运行结束后,检修人员(1)将发电机底部各检漏仪出口排放处大小头进
行了更换;(2)将发电机大端盖中分面、发电机大端盖外圆处进行了涂胶封堵处理;(3)对
发电机励侧、汽侧端盖哈夫面(渗胶处)进行了相关处理。在以后机组运行过程中,要密切
注意以上部位的漏氢情况。
氢气由装在转子两端的风扇强制循环,并通过设置在定子机座上部的氢气冷却器进行冷
却。氢气系统由发电机定子外壳、端盖、氢气冷却器、密封瓦以及氢气管路构成全封闭气密
结构。 发电机漏氢的途径,归纳起来有2种:一是漏到大气中,二是漏到发电机油水系统
中。前者可以通过各种检漏方法找到漏点加以消除,如发电机端盖、出线罩、发电机机座、
氢气管路系统、测温元件接线柱板等处的漏氢;后者如氢气通过密封瓦漏入密封油系统等,
基本属于“暗漏”,漏点位置不明,检查处理较为复杂,且处理时间较长。下面结合发电机
氢气系统的结构,对影响到漏氢的关键部位进行分析说明:
1、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。(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,是防漏的薄弱环节。在检修回装时,应对结合面进行详细
检查清擦,对不平的部位涂密封胶校平 (2) 固定端盖的螺孔,有的可能在制造加工过程中
穿透,而后经过补焊处理。这些补焊的金属有可能在运行中受振脱开,成为漏氢点。(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。由于漏
入机内的密封油多积存于此,因而该处的密封材料易老化变质失效,每次大修时必须进行检
查。另外,在拆装引线的过程中,应避免套管导体受侧力过大,引起密封垫位置的变化而造
成漏氢。
2、 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, (2) 密封
瓦与轴和瓦座的间隙必须调整合格, (3) 防止密封油进入机内,应控制好内油档及密封油
挡板的径向间隙; (4) 严格执行压差阀及平衡阀的运行规定, (5) 严格监视密封油箱的油
位,防止油满罐时进入机内或空罐时向外跑氢。正常运行时应保持较低位置。
3、 转子部分 (1) 氢气由转子外漏是经护环处的导电螺钉进入转子中心孔,再从滑环
处的导电螺钉或中心孔两侧堵板处漏出。因这种漏氢在运行中无法处理,因此每次大修都必
须对转子进行风压查漏试验。 (2) 转子漏氢是动态的,也就是说,可能在大修试验时不漏,
但由于导电螺钉的胶层受热变形或密封垫受热老化,弹性不足,在高速转动的运行中发生泄
漏。
4 、氢气冷却器 (1) 氢气冷却器是氢气可漏点最多的设备,结合面的每一条螺丝及每
根铜管都有漏氢的可能,因此应重点检查,并单独进行水压试验。
5、 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) 重点检查发电机底部的氢管道法兰,法兰密封垫应
使用耐油橡胶。 (2) 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。(4) 氢气置换站管路改进时,应用无
缝钢管,严禁使用铸铁管件,并且管路连接尽量使用焊接方式。更换的管道较长时,在投入
运行前应用二氧化碳将管内的空气排出。(5) 大修时必须对所有氢管路阀门进行解体检查,
单独进行风压试验。
氢气系统的运行监督 (1) 发电机运行中应保持额定氢压,当出现漏氢量异常增大时,
应查找漏点。不得用降低氢压作为减少漏氢的手段。 (2) 氢气的纯度和湿度是保证机组安
全运行的重要参数,运行中应严格把关。 (3) 发电机内氢气纯度应大于96%,气体混合物
含氧量小于1.2%,露点温度控制在-25~15℃。
结束语:对于1000MW的水-氢-氢冷却系统的发电机组,氢气系统的安全运行对机组的
安全、可靠、稳定运行非常重要,任何一点的泄漏,将可能造成不堪设想的后果。因此,无
论是在运行维护或是在检查修理工作中,每一道工序都必须按照相关标准对设备进行认真检
查和质量验收。每一个工作者都必须加强工作责任心,认真细致,避免因一个小的疏忽,给
设备埋下安全隐患,导致十分严重的后果。
参考文献:
1. 上海汽轮发电机股份有限责任公司发电机使用说明书
2. 中国国电谏壁发电厂Ⅶ期运行规程
3. #13机组运行现场调试记录
2011-5-19