汽輪發(fā)電機(jī)的漏氫治理
某電廠#7機(jī)組為日本富士電氣公司制造的全密封氫冷發(fā)電機(jī)組,型號(hào)為GTHDD582/71-2,額定功率為600MW。在大修完成并網(wǎng)運(yùn)行一個(gè)月后,發(fā)電機(jī)補(bǔ)氫量逐漸上升并超出廠家設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),還發(fā)現(xiàn)主油箱排煙風(fēng)機(jī)出口帶氫氣的異常。
摘 要: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)中和封閉母線的外殼內(nèi)。前者可通過各種檢漏方法找到漏點(diǎn)而加以消除,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;后者屬于“暗漏”,漏點(diǎn)具體位置不明,檢查、處理較為復(fù)雜,如氫氣通過密封瓦漏入密封油系統(tǒng)、通過定子線圈漏入定子冷卻水系統(tǒng)等。檢修過程中應(yīng)對(duì)定子繞組水路和轉(zhuǎn)子的嚴(yán)密性要進(jìn)行嚴(yán)格控制,密封油系統(tǒng)的差壓閥必須保證動(dòng)作準(zhǔn)確、靈活、可靠;運(yùn)行中要注意監(jiān)視密封油溫,且確保密封油壓與發(fā)電機(jī)內(nèi)氫氣壓力的壓差維持在規(guī)定范圍內(nèi);保證密封油的清潔度,避免密封瓦磨損而導(dǎo)致間隙增大,從而使漏氫量增大;發(fā)電機(jī)長時(shí)間運(yùn)行后,可能會(huì)出現(xiàn)線棒與水接頭釬焊處滲漏或空心線損壞,以及氫氣冷卻器水側(cè)泄漏等現(xiàn)象。這也將導(dǎo)致漏氫量增大,甚至發(fā)生事故,所以必須注意發(fā)電機(jī)的漏氫,以便及時(shí)處理。
關(guān)鍵詞:600MW汽輪發(fā)電機(jī),漏氫,治理
經(jīng)過組織人力排查分析,發(fā)現(xiàn)是由于發(fā)電機(jī)機(jī)端大端蓋水平結(jié)合面密封膠不足,引起氫氣內(nèi)漏到發(fā)電機(jī)軸承箱中,造成漏氫量增大。并且在排查過程中還發(fā)現(xiàn)了環(huán)形油箱排煙風(fēng)機(jī)入口管由于安裝錯(cuò)誤,坡度裝反的隱患,環(huán)形油箱排煙風(fēng)機(jī)入口管內(nèi)因坡度裝反而被積水堵塞,導(dǎo)致環(huán)形油箱內(nèi)的氫氣無法正常排出,而氫氣溶解到潤滑油中,通過主油箱排煙風(fēng)機(jī)排出。最后,經(jīng)過對(duì)發(fā)電機(jī)機(jī)端大端蓋密封槽重新打膠及環(huán)形油箱排煙風(fēng)機(jī)入口管坡度更改后,氫氣系統(tǒng)恢復(fù)正常運(yùn)行。
一、單流環(huán)式密封油系統(tǒng)的氫氣損耗
單流環(huán)式密封油系統(tǒng)主要由以下設(shè)備組成。第一,密封油泵:兩臺(tái)交流密封油泵及出口調(diào)壓閥、一臺(tái)直流事故密封油泵及出口調(diào)壓閥。第二,密封油冷油器、濾網(wǎng)、差壓閥、流量調(diào)節(jié)閥。第三,油箱:環(huán)形油箱、排煙風(fēng)機(jī)、氫側(cè)回油中間油箱、真空油箱。第四,抽真空設(shè)備:真空泵、汽水分離器。第五,其他:隔離閥、安全閥、減壓閥等閥門以及管線、儀表等。
與雙流環(huán)式密封油系統(tǒng)相比較,單流環(huán)式密封油系統(tǒng)優(yōu)、缺點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn):密封瓦結(jié)構(gòu)簡單、系統(tǒng)組成簡單、操作及調(diào)整簡單、真空油箱有凈化密封油質(zhì)的作用、對(duì)氫氣品質(zhì)影響小等。缺點(diǎn):可靠性略低、耗氫量大。
正常情況下,單流環(huán)式密封油系統(tǒng)氫氣主要從以下兩個(gè)地方損耗掉。一是氫側(cè)密封油:氫側(cè)密封油回到消泡箱→中間油箱→真空油箱→真空泵→大氣。真空油箱除了作為密封油回油緩沖容器外,還有除去回油中溶解的各種氣體與油中水份,其中最主要的是氫氣,通過密封油真空泵排出到大氣。此部分占耗氫量較大。二是空側(cè)密封油:空側(cè)密封油回到環(huán)形油箱→環(huán)形油箱排煙風(fēng)機(jī)→大氣。油中所溶解的氫氣通過環(huán)形油箱排煙風(fēng)機(jī)中排出到大氣。此部分占耗氫量較小。按照富士公司的設(shè)計(jì)規(guī)范,發(fā)電機(jī)日均耗氫量必須在24NM3/日以下,機(jī)組投產(chǎn)后實(shí)際耗氫量約在17~18 NM3/日。
二、氫氣系統(tǒng)漏氫分析及處理
1.漏氫原因排查過程
第一,#7發(fā)電機(jī)在機(jī)組大修后調(diào)試期間進(jìn)行了空氣嚴(yán)密性試驗(yàn),試驗(yàn)合格,泄漏量符合廠家要求。
第二,在機(jī)組并網(wǎng)運(yùn)行一個(gè)月后發(fā)現(xiàn)補(bǔ)氫量逐漸上升,并且日均補(bǔ)氫量超過24NM3/日,最高達(dá)39NM3/日,已超出了廠家的設(shè)計(jì)范圍。
第三,對(duì)氫冷器、閉冷水箱、發(fā)電機(jī)出線等處檢查,以及對(duì)氫氣系統(tǒng)、密封油系統(tǒng)的閥門、法蘭結(jié)合面等檢查,未見明顯漏氫點(diǎn)。
第四,發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)靠勵(lì)磁機(jī)側(cè)的大端蓋螺栓結(jié)合面可以測量到氫氣,經(jīng)給勵(lì)側(cè)端蓋密封槽注膠后,漏氫消失,此現(xiàn)象之后又再發(fā)生過兩次,但每次注膠后螺栓漏氫又恢復(fù)正常,但總的補(bǔ)氫量沒有明顯減小。
第五,繼續(xù)排查發(fā)現(xiàn)主油箱排煙風(fēng)機(jī)出口可以測到約0.7%的少量氫氣,而環(huán)形油箱排煙風(fēng)機(jī)出口卻測量不到氫氣含量。分析認(rèn)為發(fā)電機(jī)軸承座中聚集的氫氣含量可能過多,密封油空側(cè)回油和軸承潤滑油在環(huán)形油箱中混合后,由于氫氣無法從環(huán)形油箱排煙風(fēng)機(jī)排出,使?jié)櫥椭腥芙獾臍錃庠黾樱h(huán)形油箱中的油回到主油箱后,所溶解的氫氣通過主油箱排煙風(fēng)機(jī)出口排出。
第六,拆開環(huán)形油箱至排煙風(fēng)機(jī)入口管法蘭,確認(rèn)環(huán)形油箱內(nèi)氫氣含量高。
第七,拆開環(huán)形油箱排煙風(fēng)機(jī)入口閥法蘭,發(fā)現(xiàn)其水平入口管底部被積水堵塞。
第八,繼續(xù)檢查發(fā)現(xiàn)環(huán)形油箱入口管坡度裝反(環(huán)形油箱側(cè)管道高,而排煙風(fēng)機(jī)側(cè)管道低),造成入口管的積水無法流回環(huán)形油箱中(積水是由于潤滑油箱水份增大時(shí)水汽積累形成),導(dǎo)致環(huán)形油箱中的氫氣無法通過其自身的排煙風(fēng)機(jī)排出。
第九,臨時(shí)采用人工抽吸的方法,將環(huán)形油箱排煙風(fēng)機(jī)入口管積水抽掉,之后環(huán)形油箱排煙風(fēng)機(jī)屋頂排放口可以正常測量到氫氣,而主油箱排煙風(fēng)機(jī)屋頂排放口氫氣含量也降低到零。
2.漏氫處理
第一,利用機(jī)組停機(jī)機(jī)會(huì),對(duì)環(huán)形油箱排煙風(fēng)機(jī)入口管進(jìn)行了坡度更正(改為:環(huán)形油箱側(cè)管道低,排煙風(fēng)機(jī)側(cè)管道高),以便管內(nèi)積水返回,并且增加了疏水罐及放水閥,管路積水可以通過該放水閥定期排放。
第二,利用其他機(jī)組的發(fā)電機(jī)大修解體的機(jī)會(huì),現(xiàn)場分析認(rèn)為發(fā)電機(jī)兩側(cè)大端蓋的上/下結(jié)合面的密封槽如果密封膠不足,也有可能引起氫氣通過此密封槽內(nèi)漏到發(fā)電機(jī)軸承箱內(nèi),再經(jīng)過環(huán)形油箱排煙風(fēng)機(jī)排出到大氣。
第三,發(fā)電機(jī)大端蓋圓周方向與水平方向結(jié)合面的密封槽是相連通的。雖然之前只發(fā)現(xiàn)靠勵(lì)磁機(jī)側(cè)的大端蓋螺栓外漏氫氣,但注膠后系統(tǒng)的漏氫量仍然很大。而靠汽輪機(jī)側(cè)的大端蓋因其螺栓未發(fā)現(xiàn)氫氣外漏,所以未對(duì)其密封槽補(bǔ)充注膠。最后,研判為靠汽輪機(jī)側(cè)的大端蓋水平結(jié)合面的密封膠可能存在不足,有氫氣從水平結(jié)合面的密封槽漏到機(jī)端軸承箱中。
第四,結(jié)果。經(jīng)過對(duì)靠汽輪機(jī)側(cè)的大端蓋密封槽注膠后,漏氫量恢復(fù)到大修前的正常水平,日均耗氫量為17~18 NM3/日。
三、結(jié)語
由于發(fā)電機(jī)氫氣系統(tǒng)管閥較多,可泄漏點(diǎn)也相對(duì)較多,查漏較困難。如果運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)補(bǔ)氫量明顯增大時(shí),必須立即組織排查。筆者通過對(duì)單流環(huán)式密封油系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)漏氫大異常進(jìn)行了分析和總結(jié),以希望提供給同類型氫冷發(fā)電機(jī)組漏氫排查時(shí)作為經(jīng)驗(yàn)參考。
參考文獻(xiàn):
[1]居廣忠.關(guān)于背壓式汽輪發(fā)電機(jī)組和抽汽式汽輪發(fā)電機(jī)組聯(lián)合運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性分析[A].新能源與可再生能源的開發(fā)與利用——江蘇省能源研究會(huì)第五屆會(huì)員代表大會(huì)暨第九屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C]. 2003
[2]徐基瑯,韓玉峰,宋向東.汽輪發(fā)電機(jī)組碰磨振動(dòng)現(xiàn)場診斷芻議[A].2003大型發(fā)電機(jī)組振動(dòng)和轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C].2003
[3]楊哲.汽輪發(fā)電機(jī)組摩擦振動(dòng)問題分析[A].廣東省電機(jī)工程學(xué)會(huì)2003-2004年度優(yōu)秀論文集[C]. 2005