QFSN-300-2型发电机漏氢分析及处理、防范措施 马永杰（靖远第二发电有限公司 甘肃 靖远 730919） 摘要大容量汽轮发电机多数采用水和氢气两种冷却介质，漏氢成为大容量发电机运行比较棘手的问题，漏氢量大不但降低了发电机运行经济性，而且使发电机本身的安全受到严重威胁发电机氢气向外漏出的称为外漏，主要是通过各结合面、发电机密封瓦处、氢及油回路的管路的接头、焊缝等漏出，可用携带型检漏仪或者肥皂液查找，运行中可以处理；氢气漏入内冷水系统、氢冷器冷却水系统、密封油空侧回油系统中为内漏，确定查找内漏部位比较费事，运行中也不能处理，是发电机安全运行的重大隐患靖远二电发电机采用上海电气集团制造的QFSN-300-2型汽轮发电机组，2013年发电机发生漏氢，在机组停机检修中实现了全面的检查和处理，取得了良好的效果关键词:氢冷系统；内冷水系统；漏氢一、概述靖远二电发电机采用上海电气集团制造的QFSN-300-2型汽轮发电机组，发电机内部氢气为密闭循环通风冷却系统，采用抽风式通风结构转子采用带通风付槽的轴向-径向通风系统，进行氢气内冷却定子线圈采用水内冷，定子铁芯和固定构件为氢表冷，引出线套管采用水内冷，通称：水氢氢冷却方式。
二、故障情况介绍2012年11月18日，靖远第二发电有限公司6号发电机A级检修后各项试验合格，申请调度同意并网运行2013年1月26日20时30分，运行值班员检查发现6号发电机定子线圈进出水差压偏低（0.14MPa，正常运行规定不低于0.16 MPa），12.6米发电机内冷水压力显示0.25MPa（正常运行规定0.2MPa至0.25 MPa之间），于是开启内冷水箱顶部排空门泄压22时发电机内冷水压力降至0.2MPa，关闭顶部排空门，调整定子线圈进出水差压至0.16MPa23时30分运行值班员再次检查发现，发电机内冷水压又升至0.24MPa，重新开启内冷水箱顶部排空门泄压，并联系试验人员对排出的气体成分进行化验经试验室化验，排出的气体氢含量达94.5%，后经多次化验排出的气体氢含量均在95%左右，判断6号发电机内部存在严重的氢气泄漏现象2月27日调度令6号机组停机备用图1 泄漏点照片三、处理措施（一）、发电机漏氢后机组停运前采取的运行措施机组发生漏氢后，由于受各种因素影响，不能立即停机处理，机组坚持带病运行，机组在带病运行中采取如下措施：1、机组升、降负荷时，速度不宜过快，变负荷率严格控制在3-4MW。
2、主机油温控制在45-47℃之间，波动范围不大于3℃3、空、氢侧油温控制在48-53℃之间，严格按要求进行空氢侧密封油温波动幅度严格控制4、发电机风温保持42-44℃，调整时缓慢，严格控制温度变化速度5、定子冷却水进水温度42-45℃之间，出水温度不高于85 ℃，内冷水温高于发电机风温1-2度，防止发电机定子线圈结露，调整波动范围不大于3℃，严禁操作幅度过大6、定子冷却水压力控制在（12.6米就地压力表0.20-0.22MPa）之间7、化学运行加强对发电机内冷水水质的监测工作，至少3小时化验一次数据，做好电导率、pH变化趋势的记录，发现水质快速变化时立即汇报8、开启内冷水箱氢气流量计水#29、#30门，实验室加强内冷水系统运行中铜离子监视（μg/L）≤40,发现异常升高及时通知运行人员进行内冷水系统换水9、发电机风温调节仪、内冷水温调节线性差及时调节手动门，控制调节仪工作范围在5%-40%10、暂时取消内冷水泵切换工作如遇特殊情况必须切换时，控制12.6米内冷水压力在0.20MPa，切换过程中内冷水压力不超过0.24Mpa；同时发电机氢气压力控制在0.280-0.300Mpa之间，发现氢气压力低于0.275Mpa，及时联系氢站补氢后再进行水泵切换。
11、发电机氢气纯度低需要排氢时，加强监视和联系，严格控制发电机氢压不得低于0.27MPa，防止氢水差压低12、运行每两小时检查一次发电机浮子检漏仪，监盘人员加强发电机浮子检漏仪报警监视13、应加强监视定子线棒层间测温元件的温差和出水支路的同层各定子线棒引水管的出水温差定子线棒层间最高与最低温度差不大于8℃，定子线棒引水管出水温差不大于8℃时报警，应降负荷及时汇报专业管理人员14、严格按照《缺陷管理制度》进行缺陷的发现、联系、登录、注销；6.3米12.6米检修工作严格办理动火工作票15、化学试验室每天定期化验#6发电机氢气湿度和纯度，每天测量汽机6.3米内冷水附近、12.6米发电机附近微量氢含量，如果含氢量超标４％－20％及时联系专业，采取措施，运行人员操作使用铜质阀门扳手16、检修打开#6机汽机房1-2台屋顶风机百叶窗，防止机房内氢气积存17、运行每两小时记录一次定子冷却水泵电机电流，每两小时记录一次发电机磁场接地检测装置显示绝缘电阻18、继保班每天上午和下午各记录一次#6发电机机端和中性点零序电压19、运行每两小时记录一次氢气湿度，保证氢气湿度在合格范围内20、运行每两小时记录一次#6发电机相关电气参数，包括机组负荷变化情况，对应负荷运行时间等。
二）、机组停运后对泄漏点处理汽轮机盘车停运后，设备技术部电气专业组织人员对6号发电机查漏，3月5日进入发电机内部检查发现发电机A相中性点套管头部绝缘层渗水，联系东方恒运电机有限公司人员将此处绝缘打开，发现中性点A相过渡引线铜管下接头螺纹根部有裂纹，决定由软连接和出线套管接头处分离取出该段漏水的过渡引线铜管，送至东方恒运公司进行损伤部件加工焊接，电气连接部位表面镀银处理，3月15日过渡引线铜管运回公司重新安装随后对发电机进行了全面检查，发现部分定子线圈绝缘支架的根部“L”形支架严重松动，励端环形引线夹板松动，绑线及适形材料松弛，部分铜螺栓磨损严重在东方恒运电机有限公司人员的配合指导下，以上缺陷于3月31日全部处理结束，各项试验合格，6号发电机投入备用图2 对泄漏点处理后的照片四、漏氢原因分析1、靖远第二发电有限公司于1996年投产，发电机运行近16年，部分绝缘绑扎材料老化2012年6号机组进行了A级检修，机组启动后#5、#6轴瓦及轴承振动均较停机前有所增大，（停机前#5轴瓦振动为0.01mm，轴承振动为0.07mm；启动后#5轴瓦振为0.04mm，轴承振动为0.075mm停机前#6轴瓦振为0.005mm，轴承振动为0.11mm，启动后#6轴瓦振为0.02mm，轴承振动为0.13mm），造成定子线圈绝缘支架的根部“L”形支架螺栓松动，环形引线夹板松动，绑线及适形材料松弛；中性点A相过渡引线铜管下接头螺纹根部受应力影响产生裂纹造成漏氢；2、发生氢气泄漏后，由于公司经营形势和其它机组存在缺陷等综合因素影响，6号发电机不能及时停运消缺，坚持“带病”运行一个月，使缺陷有所扩大。
3、随着机组服役年限的不断增加，设备逐渐出现老化等问题，给机组的安全稳定运行带来隐患；4、汽轮机振动因轴系较长，影响因素复杂，需要全面分析，综合治理才能解决，一定程度上威胁着设备的安全可靠性五、预防措施（一）、运行期间1、运行人员监视发电机线棒温度，线棒出水温度，有异常时引起高度重视，分析是否是氢气漏入线棒导致气蚀，冷却效果降低，线棒温度升高，如线棒温度超过90度，应立即停机处理2、发电机运行期间，运行人员发现内冷水箱压力异常升高，及时通知查明原因，分析处理3、发电机运行期间运行人员定期对氢冷器排空，看是否有气体排出，并检查漏氢检漏仪是否有报警信号，出现异常及时通知处理4、发电机运行期间运行人员要密切监视发电机的定冷水质，如出现异常，通知相关专业要查明原因并及时消除5、发电机运行期间，运行人员在没有提高发电机进水压力时，发现定冷水压力上升比较快，可能是水系统中进入大量氢气引起的，应打开定冷水箱排气门排空后，通知相关专业检查处理6、运行要严格控制发电机各系统运行参数，保证氢压高于内冷水压至少0.035MPa，氢压高于氢冷器冷却水压，防止由于发电机内部水系统某部位的损坏，出现向发电机内漏水。
7、发电机运行期间重点跟踪定冷水箱上部压力表，记录内冷水箱顶部气体流量计由于氢气对绝缘引水管管壁的渗透作用，预期经常性的漏氢量每天有0.14 立方米，压力表的显示在10 KPa左右属正常现象，如果长时间维持在较高的压力，就是可能发生了氢内漏，根据程度不同适时检查处理8、发电机运行期间，还要多关注汽侧空侧油压是否在额定范围内，油压的跟踪情况，确认是否大量氢气漏入油系统中二）检修期间1、发电机长期停机且不需要投入冷却器时，应将冷却器内部的水排净；若定子冷却水不能停运，水压要低于氢压至少0.035MPa，水温要高于氢温，防止结露 2、发电机小修时，氢冷器做气密封试验，压力为0.6MPa，用肥皂水检查检查密封件、水室密封面、冷却管散热片不漏气，稳定后6小时内无压降为气密试验合格；定子冷却水系统要用干燥空气或氮气吹净，充入氟里昴气体到0.1 Mpa，再充入氮气到0.5Mpa，用卤素检漏仪，重点检查汇水管波纹补偿器、绝缘法兰、密封垫，端端部绝缘引水管接头，管夹，水路管路焊口及法兰结合面无漏点，试验进行12h，12h无压降为合格；发电机整体气密时检查密封瓦情况，启机前要保证发电机不能出现内漏因素3、发电机大修时，将冷却器抽出进行外部检查和清理，检查密封件、冷却管散热片的状况，必要时应将冷却器用蒸气和热水清洗散热片，随后用干燥空气吹干，更换水室密封垫及U型垫后，应进行0.8 MPa（表压）的耐水压试验，历时30 min无压降为合格；对定子水路的密封垫检查（根据老化情况进行更换）， 充入一定量的氟里昴气体，再充入氮气到0.5MPa，用卤素检漏仪，对汇水管波纹补偿器、绝缘法兰、密封垫，端端部绝缘引水管接头，管夹，水路管路焊口及法兰结合面检查，无漏点后试验进行12h，无压降为合格；再排净气体充入除盐水做水压试验，压力为0.60MPa，无漏点24小时无压降为合格；内冷水路采用气压试验和水压试验两种检测方法，重点检查内部各法兰结合面，发现密封垫有老化迹象，及时更换处理；密封瓦严格按照工艺进行，并实际在油循环后进行检测，保证可能出现发电机内漏的三个方面启机前的可靠，才不会在运行中不发生发电机氢内漏。
4、机组停检期间要检查氢水压差低的平衡阀，就地的表计，二次门等部件是否存在漏点，防止此方面故障将氢气漏入定子水路，发生发电氢内漏5、利用机组计划检修的机会，对发电机内部定子线圈绝缘支架的根部“L”形支架、环形引线夹板、绑线及适形材料紧固状况等进行全面检查处理，消除安全隐患；6、各专业积极配合，组织分析引起振动的因素，共同治理，提高设备的可靠性；7、加强对外包检修队伍和公司检修作业的过程管理，监督其按标准严格执行检修工艺，严把质量验收关，确保检修后设备主要指标在规定范围内8、重视设备的寿命管理，延长设备的使用寿命，降低安全风险。