1、发电机漏氢问题的分析与处理 曹伟红,1,主要内容,前言,氢系统结构,防治漏氢的措施,5,1,2,前言,氢冷发电机的漏氢问题，长期以来都是困扰机组安全稳定运行重要因素，因漏氢严重，被迫停机的现象时有发生。为解决这一问题，制造厂已采取一些改进措施。但由于影响因素较多，无论是新机，还是老机，漏氢问题多少存在一定问题。近年来我厂在现场消除漏氢方面积累一定经验，与各兄弟单位同仁分享。,2,3,前言,我厂其中两台200MW发电机为哈尔滨电机厂有限公司生产，型号为QFSN-200-2的汽轮发电机。冷却方式：定子绕组水内冷，转子绕子氢内冷，定转子表面氢冷。氢气由安装在发电机转子两端的浆式风扇推动强制循环，通过
2、装设在定子基座四角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、以及氢气管路等构成全封闭的气密结构。,4,漏氢的危害,发电机系统可能着火、爆炸，造成损坏。,消耗氢气过多，造成制氢频繁，成本高。,不能保证氢压的额定值，从而影响发电机的出力,前言,5,氢气系统结构,9个方面,密封瓦系统,转子,定子内冷水系统,6,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
3、路与发电机本体之间通过焊接法兰连接。,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。,7,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，
4、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。,8,氢气冷却器,氢气冷却器4只，垂直布置在发电机定子的四角，（此种布置冷却效果好，但安装运输较为不便，因此只在200MW以下机组采用。更大容量的机组采用顶部两端布置。）定子四角的上下分别开孔，冷却器顶部法兰与上孔结合面通过密封垫密封，冷却器底部与定子下孔用骑缝压板密封。,9,转子引出线,转子引出线由径向导电螺钉引入中心孔，通过中心孔内的导电杆，再由滑环处的导电螺钉引出。内外导电螺钉与转子之间加密封圈压紧解决密封问题。,10,发电机外部氢系统,发电机外部氢系统包括：充排氢管路、二氧化
5、碳置换管路、氢气干燥器管路、氢纯度和氢湿度、压力监测管路等，以及管路上的截门和表计。,11,定子内冷水系统,12,出线套管与绕组出线连接处,水电连接头,定子内冷水系统,13,定子出线,定子出线是通过6只瓷套管从出线盒内引出，出现盒与定子之间在安装现场把合后焊接，其结合面也有密封槽，四周留有注胶孔。6只瓷套管通过法兰与出线盒底部的孔密封连接，瓷套与其内部导电杆以及冷却水回路均采用气密结构。另外定子两侧的测温出线板亦采用结合面密封。,14,漏氢的分类,15,直接泄漏到发电机外部大气中的漏氢现象：发电机结合面、管路上的法兰、阀门门杆。 确认方法：现场检查测试,外漏,渗漏到油水系统或封闭母线内的漏氢现
6、象：密封油系统、定子内冷水、氢气冷却器、转子滑环、出线套管。 漏氢点位置不明确，查找和处理复杂,内漏,漏氢分类,16,外漏,17,1、测温元件接线板：发电机热工测温元件接线柱采用锥形结构，通过套在锥形接线柱的橡胶绝缘套来保证测温元件接线柱的对地绝缘性能和对氢气的密封性能。在实际检修过程中往往会造成橡胶绝缘套挤压变形，再加上锥型橡胶垫长期在发电机内受到高温和油浸的作用，非常容易老化松动，起不到应有的密封效果。检查用漏氢检测仪器仔细检测，尤其是上部空间。,外漏,18,2、发电机端盖密封端盖与机座的结合面、端盖上下半之间的结合面、端盖与密封瓦之间的结合面、氢冷器与机座的结合面、测温元件接线板与机座的
7、结合面、端盖上的手孔结合面、出线盒上的人孔结合面等。导致这些结合面漏氢的主要原因有：结合面加工精度低、安装或检修时结合面拉伤碰伤、密封垫老化龟裂、密封胶老化或注入量不足、螺栓紧力不够或受力不均。实践中密封胶老化或注入量不足的情况较多。(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，是防漏氢的薄弱环节。应注意，在检修过程中，为解体及回装所做的标记不能伤及密封面；要对结合面进行详细检查，对所采用的橡胶密封条的尺寸、耐热性能、耐油性能、弹性及耐腐蚀性能进行严格验收。现在有些厂的发电机端盖密封条采用一次成形的氟橡胶密封条，密封胶采用硅橡胶密封胶，可以有效解决了上下端盖结合面的密封条
8、在端盖处与下端盖密封条因衔接不良而引起的漏氢问题。(2) 紧端盖螺丝时，应均匀紧固大盖螺栓，防止出现紧偏，以保证结合面严密。要检查水平、垂直中分面的间隙，在把紧1/3螺栓状态下，用0.03 mm塞尺检查应不入。,外漏,3、出线套管与机座密封 套管本身不严密、套管与出线盒底部孔洞结合面密封垫损坏，实践中出现较多的是套管与出线盒孔的结合面不严，原因是此处容易积存发电机内的漏油，密封垫容易老化变质失去弹性。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
9、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。,19,外漏,4、氢气管路及阀门系统：焊缝的焊接质量、阀门不良引起漏氢 (1) 所有气体管道应用无缝钢管，严禁使用铸铁管件。管路连接应尽量使用焊接方式，以彻底杜绝因密封垫老化造成的漏氢。氢气置换站气体管道中小的阀门应全部采用密封性能良好的球阀。 (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。 (3)氢管路截门不严引起漏氢 。截门处漏氢多是由于门心研磨不平，或橡胶垫老化破损、开裂造成。消除办法是
10、重新研磨门心，更换橡胶垫，对于制造质量不良的截门，应及时更换。对于系统上的排污门，排污结束后，一定要严密关闭。,20,外漏,（4）氢管路上连接法兰的密封垫要使用丁腈橡胶或其他耐油橡胶制作的整体件#11发电机励侧排污管法兰漏氢位置图,21,外漏,22,5、氢冷却器系统(1)氢气冷却器上下法兰与机壳结合面处橡胶垫腐蚀引起漏氢(2)氢气冷却器是氢气可漏点最多的设备，结合面的每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。(3) 如发现铜管有渗漏，应在渗漏管两端用经过退火处理的锥形紫铜棒进行封堵。如铜管胀口出渗漏时，应用胀管器对该胀口进行补胀，并经再次水压试验合格为止。(4) 每
11、台冷却器堵塞的渗漏铜管不能超过总数的5，如超过则应更换。(5) 减少冷风器的漏风率，提高冷却效果。检修中应检查挡封条，损坏的要及时更换。,6、热工表计、表管接口漏氢(1)氢纯度仪(2)氢干燥器(3)氢湿度仪(4)绝缘气体分析仪(5)氢气压力表计,内漏,1. 端盖与密封瓦密封 密封瓦套与发电机端盖结合面密封胶垫损坏、安装位置不正、老化失效，会造成空侧密封油从此处泄露，使进入密封油室的油量减少，压力降低，而氢侧密封油通过平衡阀跟踪空侧密封油压，因此氢侧密封油压也降低。最终氢气进入密封油系统、润滑油系统。措施：对该处的密封垫质量必须严格把关。上、下半端盖组装时，接缝应对齐，防止由于错口使密封垫受力不
12、均。上、下半端盖的密封条顺端盖垂直面留出12 mm的长度，安装后修成半圆型，使装配密封瓦座后此处接合严密不漏。下有我厂一案例图片,23,24,内漏,2.转子部分 (1) 氢气由转子外漏到大气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) 大修中应首先加强对护环处导电螺钉的密封检查，切断转子漏氢的源头；其次，要检查滑环处导电螺钉及汽端中心孔堵板的密封情况，把好转子漏氢的第二关；最后通过在转子励端中心孔堵板处通入干燥清洁的压缩空气，用无水酒精滴在导电螺钉部位的方法进行检查。密封试验合格后
13、，回装转子励端中心孔堵板，应确保此处严密不漏。,内漏,25,3.过渡引线末端和出线套管上端出线杆连接处过渡引线末端和出线套管上端出线杆连接处，原结构装有两道密封圈阻止氢、水互窜。如果密封胶圈失效，会造成内冷水进入手包绝缘，影响手包绝缘表面对地电位外移，长期进水会造成绝缘松动，极端情况下发生定子绕组接地故障。,26,内漏,4.密封油系统 密封油系统是动态密封，首先需要密封瓦间隙调整合格，另外密封油压工作稳定，密封瓦间隙过大或密封油压异常波动都会造成氢气泄漏。密封油系统结构复杂，密封油工作不良的原因很多，主要是差压阀或平衡阀调整不当、差压阀或平衡阀卡涩、平衡阀、压差阀制造与装配质量不良或压差阀与平
14、衡阀灵敏度低，密封油管或油压取样管泄漏或堵塞。处理措施：(1) 密封瓦的间隙必须调整合格，间隙控制在0.180.20 mm。(2) 为防止密封油进入机内，应控制好油档间隙。(3)严格执行差压阀的检修工艺，做好调试工作。(4) 严格监视密封油箱的油位，防止油满进入机内或空罐时跑氢。正常运行时保持较低油位。,内漏,5.定子内冷水系统(1)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。(2)空心导线断裂漏水，断裂部位有的在绕组的端部，有的在槽内直线换位处。其原因主要是空心铜线材质差：绕组端部处固定不牢，产生100HZ的高频振动，使导线换位加工时产生的裂纹进一步扩大和发展。(3)聚四氟
15、乙烯引水管漏水。绝缘引水管本身磨破漏水的一个原因是引水管材质不良，有沙眼（从外表看无异常，且水压试验合格，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。(4)聚四氟乙烯引水管连接管螺母有松动导致水管漏水。(5)聚四氟乙烯引水管和金属压接头处存在制造缺陷，压接部分漏氢。,27,28,内漏,防范措施： (1)定子水冷系统大修时应进行压力为0.49MPa（5kgf/cm2）表压、持续时间为4h的水压试验。 (2)下列部位在大修时（特别在水压试验时）应作为检查的重点：端部绝缘引水管有无磨损，其水接头是否牢靠，与端部其他部件相碰或交叉处有无涤纶毡
16、绑扎固定；两端汇水母管与进水、出水管、排气管、排污管的连接焊口处有无裂孔，支持是否坚固；过渡引线的接头盒有无缺陷等。(3)过渡引线末端和出线套管上端出线杆连接处，原结构装有两道密封圈阻止氢、水互窜。目前，由于国产橡胶密封圈耐老化性能差，运行中一旦龟裂破损，氢气即漏入水中而被带走。因此，漏氢量大的机组如发现定子内冷水中含氢，大修中水压试验时要注意检查此处密封圈状况。如已失去弹性应立即更换，并经水压试验合格后再包好绝缘。,发电机漏氢的途径及查漏,四、发电机漏氢的途径及查漏 氢冷发电机找漏氢是发电机运行和检修工作中一件繁重的工作。在经验不足时，往往要花费较长的时间。为了迅速的找出新机组漏氢部位，可采
17、用分部查找方法，每个部件一边查找漏点一边处理，直到合格为止。参加找漏氢工作的人员要分段包干，每人负责的部位不宜大， 以便工作做得更细、更快。目前查找漏氢的方法大致归纳如下。1.机组停机之后找漏氢 首先将发电机中的氢气置换为压缩空气，找漏氢所用压力要比额定运行氢压高些，这样容易发现漏气部位。在可能漏氢处涂上肥皂水，若有漏气就会产生肥皂泡，在漏气严重的部位，会形成喷气口，有时用手也能感觉出来，涂肥皂水检查漏氢是一种简单易行并且效果很好的方法，国内外都得到了普遍采用。为了寻找小的漏气部位，可在肥皂水中加一些甘油，使溶液变稠些，涂抹在各接口或结合面处，会得到较好效果。,29,2.机组运行中发电机找漏氢
18、 运行中发电机发现氢压降低漏氢量增大时，可用漏氢检测仪，查找漏氢部位。在不允许停机查漏氢的情况下，有些部位，如机壳、端罩、端盖焊缝、螺丝及其他不带电的外露部分，仍可用涂肥皂水的办法查找漏氢。可是另一些部位(主要指内漏氢或带电部分、转动部分，如定子引出线套管或轴瓦)，则不能涂肥皂水，只能用漏氢监测仪表来检查，根据数字指示氢浓度数值，大致判断漏氢严重程度。 使用便携式测氢仪检查氢油分离器排烟风机出口、主油箱排烟风机出口、主油箱氢气含量,30,发电机漏氢的途径及查漏,31,防范措施,1、修中管理：(1)对隐蔽密封点和氢管路的检修控制 在发电机检修中着重注意一些解体中容易忽略的隐蔽密封点即:密封“死点
19、”，如热工引出线接头：氢气纯度、湿度、压力检测管路、发电机底部安装孔、发电机引出线套管法兰以及氢管路的密封，千万别因抓进度而忽略这些点的检修，要记住任何密封件都会老化，一旦运行中出问题再去处理将会损失很大，处理起来也很麻烦，切不可疏忽大意。(2)对气密试验的控制在检修发电机过程中,控制漏氢方面着重把好压力试验关,即解体后的定冷水路气密(水压)试验、转子中心孔气密试验，氢气冷却器气密（或水压）试验、回装后的整体气密试验等四个气密试验。a. 定冷水路气密试验主要检验发电机线棒和线棒接头、水电连接管、引出线的连接部分等的气密性。,防范措施,32,2、运行管理及维护(1)坚持定期分析化验氢气的制度，适
20、时排污与补氢，保持氢气纯度；(2)保证氢气纯度、湿度、压力仪器仪表正常运行，防止测量失效，加强维护；(3)消除密封瓦漏油，保证防爆风机和主机排烟风机的正常运行，最好定期从风机出口取样，监视含氢量是否超过厂家规定，如超过时应查明原因予以消除；,b. 转子气密试验是用来检验发电机转子导电杆的严密性。c. 氢气冷却器气密试验用来检验氢冷器水管以及水管和管板胀口的严密性。d. 当发电机各密封点密封后就可以进行发电机整体气密试验，发电机整体气密试验是检验发电机所有静密封点及密封油系统的密封性试验。,防范措施,(4)保持正常氢油压差，注意密封油系统运行情况，确保油压跟踪正常；(5)应持续监测气体密封并记录
21、氢气消耗量，如果氢气消耗量与正常相比显著增加到1.5倍或超出18Nm3/天，应毫不迟疑查找原因。(6)如果不能很快发现漏点和加以纠正，对有可能聚氢的危险区域要检测，若漏氢在扩展，为驱散氢气必须采取措施，如果漏氢处一时难以处理且用降氢压和降负荷方法不见效时，应停机全面检查。如果漏氢出线在像瓷瓶这种在运行时很难接近的地方，须置换气体进行修理。(7)每24小时绝对漏氢量不允许超过18Nm3 ，在达到这个限值时，应从测得总气体损坏中扣除从管道中排走氢量。,33,34,依据标准,依据标准：GB7064-2008 隐极同步发电机技术要求DL/T838-2003发电企业设备检修导则防止电力生产事故的二十五项重点要求发电机厂家说明书,谢谢!请各位同仁批评指正!祝大家工作顺利，心情愉快！,
