大型汽轮发电机氢气泄漏的原因分析及处理

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　　摘要：针对某电厂1号汽轮发电机跳闸停机过程中氢气大量泄漏的问题，对造成氢气泄漏的原因进行了分析，找出了氢气泄漏的真正原因，逐一予以解决。
　　关键词：氢冷发电机；密封油；泄漏；处理
　　中图分类号： O613 文献标识码： A
　　一、 概述
　　由于氢气热容量大，导热性、流动性等都比空气好，且重量不到空气的1／10，使得发电机内的通风摩擦损耗大大减小，所以采用氢气冷却在大容量发电机组中被普遍应用。如果氢气泄漏，在一定的条件下可能会引起氢气爆炸。因而，认真分析并解决发电机在运行时氢气泄漏的问题极为重要。
　　二、 氢冷发电机组系统
　　某发电厂的发电机组为QFSN-300-2-20型发电机，氢油系统是发电机的辅助系统，它分为三个部分：即氢气控制系统、密封油系统和定子线圈冷却水系统。氢气控制系统用以置换发电机内气体，有控制的向发电机内输送氢气，保持机内氢气压力稳定，监视机内氢气纯度及液体的泄漏，干燥机内氢气。密封油系统用以保证密封瓦所需压力油不间断地供给，以密封发电机内的氢气不外泄，润滑、冷却密封瓦。定子线圈冷却水系统用以保证向定子线圈不间地供水，监视水压、流量和导电度等参数。
　　三、密封油系统的工作原理
　　用氢气冷却的发电机里，氢气压力大于大气压力。为防止发电机内的氢气通过轴端向外泄漏，发电机转子两端装有密封瓦。密封油系统就是给密封瓦供油，从而在密封瓦与转子的轴颈间形成密封油环，封住发电机内的氢气，防止氢气外漏，密封油压稍高于氢气压力。空侧密封油经油-气压差阀调节至系统所需压力，然后进入发电机两端密封瓦空侧油室，回油与发电机轴承回油混和后流经专设的隔氢装置内，进行油氢分离，再流回汽机主油箱。
　　氢侧密封油经冷油器、滤网，经过油压平衡阀调整到所需压力，维持空、氢侧密封油压差在≤±1.5KPa范围内，尽量使两路油压维持均衡，限制两路油相互窜流，再进入密封瓦的氢侧油室，其回油流回氢侧密封油箱。
　　
　　
　　
　　图l 密封油系统图
　　四、发电机氢气泄漏的原因分析与处理
　　（一）发电机氢气泄漏事情经过
　　11月20日19：08#1机组跳闸，发电机空侧交流密封油泵联动正常，但空侧密封油泵电流偏低，随后出口油压升高后回落并摆动，空侧密封油压低至0.5MPa联空侧直流密封油泵，就地检查密封油控制站油压跟踪情况时，发现励端密封油压低于氢压，发电机氢气压力大于密封油压力，氢气压力下降，运行人员稍打开励端平衡阀旁路，但由于空侧密封油母管压力摆动，造成无法调节油氢差压在正常范围,22:30经配合检修人员放空气后密封油母管压力仍波动大。 00:22#1机空侧交流密封油泵、直流密封油泵均不打压，经检修处理无效，投入#3射油器后空侧交流密封油压恢复正常，密封油控制站压力基本调节稳定，但励端油氢差压严重偏小。01:40值班员将#1机氢压补到0.27 MPa。
　　（二）氢气泄漏情况检查
　　1、历史运行曲线情况
　　11月20日19：08＃1机组跳闸后，空侧密封油泵联启正常，21:00空侧交流密封油泵出口压力波动大，00.09空侧油压最低下降至0.2Mpa,氢侧密封油压力瞬时下降最低致0.15 Mpa，发电机氢压从0：08分的0.19MPa急剧下降，0：22:55下降到0.0346MPa，0：22:44氢气在线纯度表开始下降，下降最低值94.5%， 00:22投入#3射油器后空侧交流密封油压恢复正常，01:40补氢后氢压到0.27MPA。
　　2、空侧交、直流油泵试运情况
　　11月29日运行、检修人员试运空侧交、直流油泵，经关闭空侧交、直流密封油泵出口门试运油泵，空侧交、直密封油出口压力0.5－0.6Mpa偏低（小于正常值0.8Mpa）。11月30日检查主油箱油位(网前油位40mm，网后油位0mm)后决定通过高位油加油，加油后(网前油位90mm，网后油位40mm)试运油泵出口压力0.8Mpa，打压正常。
　　3、密封油站、发电机两侧密封瓦油压检查情况。
　　现场检查＃1机发电机密封瓦空侧油压，汽端空侧油压（0.35Mpa，且与调节站空侧油压相同）较励端空侧油压（0.28Mpa，且与调节站空侧油压相差0.03Mpa）相差0.07Mpa，且在＃3射油器高压油源全开的情况下，空侧密封油母管压力仅为0.6 Mpa，较正常运行中空侧油母管0.8－1. Mpa低0.2－0.4 Mpa。
　　（三）氢气泄漏的原因分析
　　1、11月29日经关闭空侧交、直流密封油泵出口门试运油泵，空侧交、直密封油出口压力0.5－0.6Mpa偏低(小于正常值0.8Mpa）, 11月30日检查主油箱油位(网前油位40mm，网后油位0mm)，通过高位油加油后(网前油位90mm，网后油位40mm)试运油泵出口压力0.8Mpa，因此主油箱油位偏低导致空侧交、直密封油泵入口静压偏低，油泵打压不正常，造成发电机内氢气压力高于密封油压而泄漏。
　　2、＃1机发电机运行中密封瓦汽端空侧油压较励端空侧油压相差0.07Mpa，且在＃3射油器高压油源全开的情况下，空侧密封油母管压力仅为0.6 Mpa，较正常运行中空侧油母管0.8－1. 0Mpa低0.2－0.4 Mpa，说明了目前密封油系统供油量较大，造成空侧密封油压力偏低，引起氢气泄漏。
　　（四）氢气泄漏故障处理
　　1、为避免主油箱油位偏低导致密封油泵入口静压低导致空侧交、直流油泵工作不正常，根据＃1机组目前油位对＃1机油箱油位计进行重新整定，在主油箱不溢油的前提下，保证主油箱在高油位运行，即就地翻板油位计（网后）保持在100mm-150mm，将低报警油位设置为50mm。
　　2、对励端密封瓦解体检查，发现密封瓦间隙已偏大安装标准值（0.18－0.23mm），调整密封瓦间隙至标准要求。
　　3、空侧、交直流油泵为离心式油泵，离心式油泵容易受入口静压影响导致油泵工作不正常，从＃2射油器出口的润滑油母管上引一路润滑压力油至备用的空侧密封油泵进口作为主路工作油源，提高空侧、交直流油泵入口压力，避免油泵受入口静压影响。
　　五、结语
　　造成发电机氢气泄漏的可能因素很多，但是只要掌握了影响氢气泄漏的各种因素，加强分析，认真排查，一定能够找出发电机氢气泄漏的根本原因，从而得以彻底解决。

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