國產(chǎn)300MW氫冷發(fā)電機(jī)組漏氫原因淺析及控制

高佃飛

（大唐國際張家口發(fā)電廠，河北 張家口 075133）

1 概述

1.1 簡介

大唐國際張家口發(fā)電廠（以下簡稱“張電”）現(xiàn)有裝機(jī)容量8×300MW機(jī)組，發(fā)電機(jī)是東方電機(jī)廠制造，#1、#2發(fā)電機(jī)型號：QFSN-300-2，#3、#4 發(fā)電機(jī)型號：QFSN-300-2-20，#5～#8 發(fā)電機(jī)型號：QFSN-300-2，8臺發(fā)電機(jī)都是水氫氫冷卻方式。發(fā)電機(jī)采用定、轉(zhuǎn)子相匹配的“四進(jìn)五出”多流式通風(fēng)系統(tǒng)。轉(zhuǎn)子本體部分繞組采用氣隙取氣銑孔斜流式內(nèi)冷，轉(zhuǎn)子端部繞組采用了縱橫兩路氫內(nèi)冷，轉(zhuǎn)載本體沿軸向分為四個進(jìn)風(fēng)區(qū)和五個出風(fēng)區(qū)。氫氣由安裝在大軸上的汽端和勵端軸向風(fēng)扇驅(qū)動，在發(fā)電機(jī)座內(nèi)作閉式循環(huán)，#1、#2氫冷器豎立在汽、勵端部左右位置，#3-#8在汽、勵端頂部安裝，經(jīng)處理用來冷卻靜子繞組的水由水泵驅(qū)動，在密閉的環(huán)路中循環(huán)。發(fā)電機(jī)的出線端部用密封膠棒及密封膠用螺栓緊固密封，再用焊接密封。軸封及密封瓦安裝在軸承區(qū)內(nèi)，以防氫氣泄漏，密封瓦為壓力油在軸半徑方向形成一密封面，轉(zhuǎn)子由兩個強(qiáng)迫潤滑的軸承支撐，軸承殼的支撐固定在端部軸承室的絕緣基礎(chǔ)上，以防止軸電流。氫氣系統(tǒng)由發(fā)電機(jī)定子外殼端蓋、冷卻器、密封瓦以及氫氣管道構(gòu)成全封閉氣密結(jié)構(gòu)。

1.2 發(fā)電機(jī)漏氫方式

發(fā)電機(jī)漏氫的途徑很多，歸納起來有兩種：一是漏到大氣中，二是漏到發(fā)電機(jī)油水系統(tǒng)中。漏到大氣中也就是常說的“漏氫”，可以通過肥皂液、鹵素檢漏儀等多種檢漏設(shè)備找到漏點(diǎn)加以消除。如發(fā)電機(jī)端蓋、出線罩、發(fā)電機(jī)機(jī)座、氫氣管路系統(tǒng)、測溫元件、接線柱板等處的漏氫。漏到發(fā)電機(jī)油水系統(tǒng)中，比如氫氣通過密封瓦漏入密封油系統(tǒng)，通過定子線圈漏入內(nèi)冷水系統(tǒng)中等等。由于漏點(diǎn)具體位置不明，檢查處理較為復(fù)雜，且處理時間較長，目前也沒有很好的辦法去解決，因此只能在大小修中認(rèn)真檢查所有能漏氫的部位，做到每干一項活都要干好，盡量避免漏氫。

2 影響發(fā)電機(jī)漏氫的主要因素及處理措施

發(fā)電機(jī)漏氫的因素有很多，歸納起來大致包括：發(fā)電機(jī)外端蓋安裝、冷卻母管的安裝、氫氣冷卻器安裝、發(fā)電出線罩安裝、發(fā)電機(jī)軸密封裝配、發(fā)電機(jī)氣體管道安裝、密封油系統(tǒng)安裝、發(fā)電機(jī)整套風(fēng)壓試驗等。現(xiàn)分別針對影響發(fā)電機(jī)漏氫的幾大因素做討論，發(fā)電機(jī)漏氫部位大致有：端蓋、人孔門、發(fā)電機(jī)出線套筒、發(fā)電機(jī)測溫元件、轉(zhuǎn)子導(dǎo)電桿等。

2.1 發(fā)電機(jī)外端蓋的安裝

2.1.1 發(fā)電機(jī)端罩與大蓋的密封。發(fā)電機(jī)端罩與大蓋接觸面必須清理干凈，用Ф16密封膠棒填入汽勵端罩大蓋接觸面的環(huán)形密封槽內(nèi)，注意在密封膠棒的頭尾部的對接處切成35°-40°左右斜角，兩頭尾的接觸面要接觸好。當(dāng)尾部與頭部接觸面相接時，尾部的密封膠棒要長出100mm,再與頭部相接，把長出100mm的膠棒順著槽放平，原因是當(dāng)按實(shí)際尺寸切斷，頭與尾就可能因膠棒的收縮產(chǎn)生縫隙而導(dǎo)致漏氫，所以長出100mm時，大蓋緊固時頭與尾就會緊緊連在一起，不會產(chǎn)生漏氫，密封膠棒上再刷上一層密封膠。

2.1.2 上、下端蓋與密封瓦的密封。檢查上下端蓋是否平整干凈，用Ф16密封膠棒裝入下端蓋的密封槽，當(dāng)密封膠棒與密封瓦的膠墊接觸時要長出2-3mm，原因是當(dāng)密封瓦緊固時多出的密封膠棒就會緊緊地與密封膠墊連在一起，不會漏氫。在大蓋彎曲槽內(nèi)密封膠棒不能填滿槽內(nèi)，用2+2密封膠把彎曲部位填入密封膠，上下端蓋連接時就不會漏氫。

2.1.3 新型密封膠的使用。隨著新技術(shù)的發(fā)展，張電目前開始使用新的密封膠，可賽新1587硅橡膠密封膠和可賽新1515厭氧型密封膠內(nèi)外使用代替以往的930密封膠，可以改善發(fā)電機(jī)端蓋密封效果，經(jīng)過使用效果良好。

可賽新1587硅橡膠和可賽新1515厭氧型密封膠的優(yōu)點(diǎn)：（1）100%填滿平面間隙；（2）適合較大間隙（最佳間隙小于2.5MM）平面密封，適合端蓋結(jié)合面密封；（3）中性，不腐蝕機(jī)件；（4）含硅橡膠耐油性能優(yōu)異；（5）耐沖擊、耐介質(zhì)、耐高溫。

使用方法及技巧：在機(jī)組檢修時,將端蓋密封面和發(fā)電機(jī)端蓋密封面清理干凈，特別注意密封槽的清理，并檢查接合面有無產(chǎn)生的凸起和毛刺。用丙酮將油污清理干凈,在發(fā)電機(jī)端蓋耐油膠棍兩側(cè)槽內(nèi)均勻涂抹一層1587密封膠，厚度為0.5-1.0mm,接頭處適當(dāng)增加密封膠厚度，在膠棍兩側(cè)平面上均勻涂抹一層1515密封膠，厚度為0.5mm左右,然后回裝端蓋即可。

2.2 入孔門與蓋的安裝

當(dāng)檢修完封入孔門時，要把人孔門的表面徹底清理干凈，用Ф8密封膠棒填入密封槽內(nèi)，把密封膠棒頭切成35°-45°左右的斜角，密封膠棒的尾部也切成35°-45°左右而且要切齊，在頭尾相接時尾部要長出10mm。尾部與頭部要緊緊連在一起，多出10mm順槽放平，這樣頭尾就不會有縫，密封膠棒上刷上一層密封膠，氫就不會從人孔門漏出?？捎蒙鲜龅目少愋?587硅橡膠密封膠和可賽新1515厭氧型密封膠內(nèi)外使用。

2.3 發(fā)電機(jī)出線的密封

在發(fā)電機(jī)出線安裝時，出線導(dǎo)電桿通過絕緣瓷瓶，它應(yīng)在瓷瓶中間部位，不能造成偏斜，導(dǎo)電桿與瓷瓶的密封是靠“○”形密封圈密封的。如果導(dǎo)電桿與瓷瓶發(fā)生偏斜，“○”型密封墊就密封不好，會造成嚴(yán)重漏氫，根據(jù)這種現(xiàn)象我們在導(dǎo)電桿與瓷瓶接觸的縫隙中填入2+2密封膠，在“○”密封墊上放入密封膠重新緊固鎖母，當(dāng)密封膠干后和“○”型墊、導(dǎo)電桿及瓷瓶就成了一體，這樣就不會漏氫了。

出線套管法蘭與套管臺板的結(jié)合面是防止漏氫的關(guān)鍵部位。由于該處受定子出線溫度較高，加上機(jī)內(nèi)進(jìn)油的腐蝕，就會造成此處漏氫。處理的辦法是：首先對瓷瓶與臺板結(jié)合面的縫隙的油進(jìn)行徹底的清理，然后用玻璃膠把縫隙灌滿，這樣就不會有油進(jìn)入縫隙，使瓷瓶與出線罩、臺板成為一體，氣體就不會泄露。

2.4 發(fā)電機(jī)測溫元件

發(fā)電機(jī)測溫元件有多個接線柱，因接線柱而引發(fā)的漏氫常有發(fā)生。接線柱是通過測溫法蘭盤的直孔引出，接線柱是帶錐度的，其密封膠套與孔的接觸是點(diǎn)，不是整個面接觸，當(dāng)發(fā)電機(jī)長時間運(yùn)行時，發(fā)電機(jī)里會進(jìn)入油或冷凝水，使測溫接線柱的密封膠墊老化變形，產(chǎn)生漏氫。為了不讓測溫接線柱漏氫，我們在大小修時首先把測溫法蘭盤拆下，然后把發(fā)電機(jī)里面的接線柱螺母和絕緣墊拆下，用扳手把接線柱外面的螺母緊固，使發(fā)電機(jī)里面的接線柱低于法蘭，接線柱孔便會產(chǎn)生一個小窩，在小窩里放入2+2密封膠，再把絕緣墊放入，擰緊螺母，等密封膠干后就成了一體，氫氣就不會從接線柱漏氫。

針對此種結(jié)構(gòu)存在的弊端，如運(yùn)行中發(fā)生漏氫無法及時處理等問題，我們對測溫蘭盤進(jìn)行了改造，應(yīng)用帶航空插頭的新型蘭盤，此種蘭盤接線柱是集成在蘭盤內(nèi)部的，無需更換密封墊，只要把外部的接線頭接好即可，經(jīng)過驗證效果良好，改造完的測溫元件沒有再發(fā)生漏氫現(xiàn)象。

2.5 轉(zhuǎn)子部分

2.5.1 氫氣由轉(zhuǎn)子外漏是因為氫氣經(jīng)護(hù)環(huán)處的導(dǎo)電螺釘進(jìn)入轉(zhuǎn)子中心孔，再從滑環(huán)處的導(dǎo)電螺釘、汽勵兩側(cè)堵板漏出。因這種漏氫在運(yùn)行中無法處理，因此每次大小修必須對發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子做氣密試驗。

2.5.2 轉(zhuǎn)子漏氫是動態(tài)的，也就是說，可能在大修試驗中不漏，但由于導(dǎo)電桿螺釘用的密封受熱易老化，彈性不足，在高速轉(zhuǎn)動的運(yùn)行中就會發(fā)生漏氫。因此，每次大修必須對轉(zhuǎn)子進(jìn)行檢查，對出現(xiàn)異常的部件進(jìn)行更換。

2.5.3 大修中應(yīng)首先加強(qiáng)對護(hù)環(huán)處導(dǎo)電螺釘?shù)拿芊鈾z查，切斷轉(zhuǎn)子漏氫的源頭；其次對導(dǎo)電螺釘及汽端中心孔堵板的密封加強(qiáng)檢查，把好漏氫的第二關(guān)；最后通過在轉(zhuǎn)子勵端通入氮?dú)?，用丙酮滴在?dǎo)電桿螺釘部位的方法進(jìn)行漏氫檢查。密封試驗合格后，拆下勵端中心孔堵板，應(yīng)確保此處不漏氫。

2.6 整體氣密試驗

2.6.1 大修、小修結(jié)束后，對發(fā)電機(jī)整體做密封試驗，此時密封油系統(tǒng)應(yīng)正常，發(fā)電機(jī)通入氮?dú)?，密封油系統(tǒng)時刻進(jìn)行調(diào)整，要高于氣體0.05MPa以上。

2.6.2 發(fā)電機(jī)的查漏可用肥皂液涂刷，由電氣、汽機(jī)、熱工一起查漏，通過觀察肥皂氣泡來進(jìn)行。對發(fā)電機(jī)套管、發(fā)電機(jī)母線上的法蘭、測溫元件、大蓋的結(jié)合面都要認(rèn)真細(xì)致地查找。

2.6.3 對查出的漏點(diǎn)要及時處理，用氮?dú)獬渲?.3MPa進(jìn)行計時，氣密試驗時間為24小時，24小時漏氫不超過0.01MPa為合格。

結(jié)語

發(fā)電機(jī)漏氫的原因很多，但通過選擇優(yōu)良的密封材料和配件，掌握安裝技巧和方法，做好氣密試驗，利用先進(jìn)的測氫儀查找漏氫故障點(diǎn)并做好記錄，漏氫問題是可以解決的。目前，張電八臺機(jī)組發(fā)電機(jī)的漏氫量均控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，效果良好。

[1]李偉清.汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)故障檢查分析及預(yù)防[M].北京：中國電力出版社.

[2]涂光瑜.汽輪發(fā)電機(jī)及電氣設(shè)備（第二版）[M].北京：中國電力出版社.

[3]QFSN-300-2，QFSN-300-2-20 型汽輪發(fā)電機(jī)技術(shù)文件[Z].東方電機(jī)有限公司.