超超临界汽轮发电机机组漏氢分析与治理(河南 许昌龙岗)

超超临界汽轮发电机机组漏氢分析与治理(河南 许昌龙岗) 660MW超超临界汽轮发电机机组漏氢分析与治理 李滇 程保平 李红伟 陈兰山,许昌龙岗发电有限责任公司 河南 禹州 461690, 摘要:针对哈尔滨电机厂生产QFSN-660-2YHG型三相交流隐极式同步汽轮发电机系统氢气外漏进行了分析和处理，尤其对发电机氢气内漏到密封油系统的原因进行了深入的分析、查找以及临时与彻底的处理。 关键词:发电机;漏氢;密封油;密封瓦;油质;分析处理 1 机组运行状况 大唐许昌龙岗发电有限责任公司3#号发电机组采用的是哈尔滨电机厂生产QFSN-660-2YHG型三相交流隐极式同步汽轮发电机，汽轮机为哈尔滨汽轮机厂制造的CCLN660-25/600/600型超超临界、一次中间再热、三缸四排汽、单轴、反动凝汽式汽轮机。额定氢压0.5?0.02Mpa，定子内充气容积装转子 33后 110m ，允许漏氢率(或漏氢量) 12m/d，发电机允许的进风温度45?，冷却器数目4台;发电机本体主要由定子、转子、端盖及轴承、氢气冷却器、密封瓦装置、座板、刷架、隔音罩等部件组成;辅助系统有氢气系统、内冷水系统、密封油系统。此发电机采用“水氢氢”冷却方式，即定子绕组水内冷、转子绕组氢内冷、铁芯及其它构件氢表冷，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构成全封闭气密结构。 2009年6月24日，3#号机组在冲168h期间，发现3号发电机漏氢超标，发电机内氢气压力每小时下降约2kpa左右，漏氢气量50m?/d左右，并有逐渐上升的趋势。由于当时在冲刺168h，为了慎重起见，只是对发电机排污门进行了检查(发现漏氢，怀疑阀门内漏，后经确认)，但并没有处理。 上述情况若得不到及时妥善处理解决，将造成发电机内部的氢气大量泄露，对设备和人身安全造成巨大的危害和损失。 2 对发电机外部漏氢进行查找和治理 我们针对漏氢实际情况，组织人员对3#号发电机系统各密封点进行全面检查、分析，主要检查项目:发电机励侧、机侧上下端盖结合面、端盖人孔门、观察窗、发电机顶部、底部人孔门、汽端、励端氢气冷却器两侧端盖、氢气干燥器进气母管排污门、氢气冷却器本体与发电机本体焊接处、内冷水箱排空门、主油箱排烟风机、空侧环形油箱排烟风机、氢侧密封油箱油位计等处。 以上几点都分别发现漏点，在运行中分别采用加装螺栓、用速成刚堵(密封胶)、注密封胶等方式进行堵漏。在2009年8月11日因为备用停机，我们利用停机机会对励端氢气冷却器端盖进行了更换密封垫;对氢气系统的有关阀门进行了更换。起机后经检查(起机后作气密性试验，每天漏氢为24立方左右)判断外部微漏已不是漏氢的主要原因，外漏已不存在。 3 对发电机内部漏氢进行查找和治理 发电机在线漏氢监测发电机出线A、B、C三相和中性点均无漏氢报警，在停机备用期间进行封闭母线内部进行检查也无发现漏氢。 发电机在线漏氢监测装置监测定冷水箱无漏氢报警，就地实测定冷水箱排空门无氢。 检测发现密封油系统空侧防爆风机出口带氢1000ppm，说明在端盖内有氢气泄漏，其漏入空侧密封回油和轴承回油的腔室，通过回油管道进入隔氢装置，由防爆风机排出。同时对密封瓦进行检查。 1 3.1 临时解决措施: 鉴于空侧油压力逐渐降低，防止氢气泄露，维护机组安全运行，我们采取了以下临时措施: ? 对发电机进行补氢，监视并控制氢侧密封油箱油位保持在110-390MM之间，在油箱油位 大幅升降时小幅度调节氢侧密封油箱强补手动门维持油箱油位，避免对氢侧密封油箱强补手动门、 强排手动门、氢侧密封油泵出口到氢侧密封油箱手动门同时调节。(注意:现在氢侧密封油箱强补 手动门有一定开度，氢侧密封油泵出口到氢侧密封油箱手动门有一定开度。) ? 在氢气压力低到420KPA时进行补氢，在氢气压力升高到440KPA时停止补氢，在补氢时 要控制补氢速度(补氢门开度不要过大)并且密切注意密封油系统各参数变化情况;在氢气纯度 超标(<96%)时进行排污, 在氢气压力降到420KPA时停止排氢，在排氢时要控制排氢速度(排氢 门开度不要过大)并且密切注意密封油系统各参数变化情况 ? 应当根据当前情况调节CRT上平衡阀后压力到0.75MPA左右，不要太高造成密封瓦损坏; 空侧油氢差压可以根据当前就地13.7米空侧油压提高到170KPA(保证就地汽端空侧油压比氢压高 出85KPA左右)，可能会引起密封油系统大幅度振动造成油氢管道泄露停机，整个调整过程中密切 监视氢侧油箱油位、密封油系统振动、油系统漏油、发电机进油、发电机漏氢问。 3.2 密封瓦磨损造成氢气压力大幅下降紧急处理过程: 自2009年12月12日 10时左右，发电机氢气泄漏检测测点8报警(发电机励端密封瓦内含氢量)，显示值最高达到3%左右，观察氢气压力下降速度基本在之前速度(0.5KPa/小时);13时40分左右， 2 氢压下降速度稍快(1KPa/小时左右)，启停两次空侧备用密封油泵对差压阀进行扰动没有效果，又到就地对各密封油管道及差压阀取样管进行敲击振动，泄漏速度没有下降。根据就地13.7米励端密封瓦处空侧密封油压比发电机膛内氢气压力差为10Kpa判断应为励端空侧密封油压力偏低,导致漏氢量大幅度增加，几乎难以维持机组正常运行。 15:30根据当前情况调节CRT上平衡阀后压力到0.75MPA左右，空侧油氢差压可以根据当前就地13.7米空侧油压提高到170KPA(保证就地汽端空侧油压比氢压高出85KPA左右)，密封油箱油位140.3mm，空/氢侧密封油滤网后压力0.59/0.87MP,，空/氢差压170KP,，发电机膛内氢压441KP,，汽/励端氢侧油压0.59/0.80MP,。漏氢检测汽端含量0.64%，励端3.9699%。 16时40分 各参数调整后数值为:盘前数据:空/氢侧密封油滤网后压力0.61/0.89MPa，氢侧汽/励端密封油压0.60/0.78MPa，氢油差压170KPa，发电机膛内压力440KPa。就地压力表:13.7米励端空侧油压0.450MPa，13.7米汽端空侧油压0.480MPa，6.9米氢气压力0.440MPa，0米空侧出口压力0.72MPa、0米氢侧出口压力0.95MPa，关闭氢侧密封油箱强补门，油箱油位快速下降无法维持稳定，又开大氢侧密封油箱强补门，维持油箱油位在290,,左右。 17时20分 发电机漏氢检测汽、励端漏氢量缓慢下降至-0.001/-0.004%。 3.3 缺陷原因分析: 13.7米运转层励端、汽端空侧密封油压力相差大(励端空侧油压0.50MPa;汽端空侧油压0.45MPa)原因:是由于安装回装时轴承室及其部件清扫不彻底或滤油不到位等因素，致使部分杂志(铁屑、沙粒、漆片等)进入密封油系统，导致汽端、励端密封瓦在运行过程中磨损和轴颈产生划沟或磨损，造成密封瓦与轴颈径向总间隙超标。由于汽端、励端密封瓦磨损情况不同，泄油量也不相同，导致汽端、励端空侧密封油压不一致;密封油系统在13.7米汽端、励端氢侧油压与发电机膛内氢气压力的差值小于值，导致密封油封不住氢气，从而引起氢气泄漏。 另一个次要原因为:密封油系统差压阀空侧油压信号取自汽机房0米(空侧密封油过滤器之后)这个压力与13.7米汽端、励端空侧密封油进油压力有差别，差压阀不能对空氢侧油压差起到精密调节作用;特别是在汽端、励端空侧密封油进油压力相差较大且空侧油过滤器后压力与13.7米层压力差别较大的情况下，由于差压阀不能真实反映氢油压差且13.7米空侧油压与氢气压力之差超出设计值(励端空侧进油压力与氢气压力之差20KPa)，而平衡阀又使氢侧油压紧密跟踪空侧油压的变化，导致氢侧油压与氢气压力之差也不符合设计。最终导致氢气大量泄漏至密封油系统或轴承室中，表现在盘上的是励端、汽端轴承室漏氢检测系统报警。 3.4 汽轮发电机密封瓦和轴颈缺陷治理: 我厂于2009年12月中旬对#3机组进行了扩大性小修，借此机会，对其见后密封瓦解体并检测密封瓦处轴颈状况。 汽端密封瓦轴颈间隙超标，轴颈处无明显划沟和伤痕，只需要对其研磨抛光处理即可。 励端密封瓦径向间隙严重超标，轴颈处有明显磨损和不同程度的划痕，局部沟痕深达0.5MM,需要镀铜再研磨抛光处理。 汽、励端密封瓦乌金表面不光泽，需要浇铸研磨抛光，并跟据轴颈处理后的尺寸车削密封瓦，在轴颈上研磨密封瓦，控制其径向总间隙在值内(0.20-0.25)。 汽、励端密封瓦轴颈尺寸镀铜打磨前实测情况见下表: 3 轴向总间隙(mm) 径向总间隙(mm) 标准值 修前值 修后值 标准值 修前值 修后值 汽端密封0.45-0.77 0.55 0.55 0.20-0.25 0.25 0.23 瓦 励端密封0.45-0.77 0.70 0.50 0.20-0.25 0.50 0.24 瓦 检查项目 控制标准 汽励端密封瓦处轴颈 镀铜量?0.5mm 轴径同心度?0.2mm 轴径圆锥度?0.2mm 轴径圆锥度?0.2mm 轴径表面粗糙度?1.6um 密封瓦乌金浇铸 无气孔、裂纹、脱胎等缺陷 密封瓦间隙 轴向总间隙(mm):0.45-0.77 径向总间隙(mm):0.20-0.25 轴承室清扫 无杂质等异物 3.5 防范措施: 为保证润滑油质的清洁，防止类似缺陷和异常的再次发生，在大小修理和平时点检、运行工作中做到: 1)、在机组大、小修中，对润滑油管道及其主油箱进行清扫和大流量冲洗。 2)、各轴瓦在回装时，要保证轴承室内及其部件清洁。 3)、在检修后检查调整轴封间隙到正常值，防止蒸汽进入轴承室内造成油质劣化。 4)、管理责任要及时到位，每周要化验一次密封油、润滑油质，值内要保证密封油、润滑油滤油正常，及时清理密封油、润滑油滤网。 4 结论: 此机组密封瓦间隙缺陷异常处理完毕后，密封油系统正常投运，油氢差压恢复到额定值83Kpa，氢气泄露量也控制在良好值，并且氢气纯度也保证在正常值，机组一直正常运行。 参考文献: [1] 谢尉扬.氢冷发电机密封结构与漏氢量关系分析.浙江电力2008(3) [2] 徐光瑜.汽轮发电机及电气设备.华中理工大学 [3] 许昌龙岗发电有限责任公司主编.许昌禹龙发电有限责任公司集控运行规程 [4] 660MW汽轮发电机密封油系统说明 4