发电机漏氢危害、查找方法探讨
(2015-04-17 10:56:46)分类: 电力知识专栏 |
一、漏氢的危害
① 不能保证氢压的额定值,从而影响发电机的出力。
② 消耗氢气过多,造成制氢频繁,成本高。
③ 发电机系统可能着火、爆炸,造成损坏。
二、漏氢的途径和部位
两种途径:1、外漏。发电机本体存在漏点,造成氢气向大气泄漏。2、内漏。①密封油系统的平衡阀调节灵敏度不好,氢侧往空侧窜油,进入空侧油箱随排烟风机排入大气。②定子线圈冷却水管路有漏点,因机内氢压略高于定冷水水压,造成氢气进入定冷水系统。③氢气冷却器铜管有漏,造成氢气进入开式冷水系统。④漏入封闭母线。
常见的漏氢部位:①端罩与机座结合面漏氢。②端盖与端罩及上下半端盖结合面漏氢。③端盖与密封瓦座结合面。④定子引出线套管漏氢。⑤氢气冷却器上下法兰与机壳结合面处橡胶垫腐蚀或冷却管破裂引起漏氢,氢气冷却器的故障:
1、冷却器由于磨损或热应力偏差造成裂纹。主要是因为冷却水管材质和冷却水水质。冷却器出口冷氢和入口热氢温度一般在 39℃、45℃,开式冷却水入口与出口温度2—7℃(冬天),因冷却水温过低导致严重结露现象。
2、冷却器制作工艺不良。冷却水管与两端管板的嵌装采用胀管法,在接口部位容易出现裂纹。在这一缺陷目前已经出现在氢气冷却器、励磁机空冷器及电泵空冷器。⑥氢气管路截止门不严引起漏氢。⑦漏入定子绕组内冷水系统。⑧密封瓦内部漏氢,密封瓦间隙调整不当。
三、如何查找漏氢
①机组停运之后找漏,一般在氢气置换空气后,做发电机的气密性试验。②运行中发电机找漏,借助微量氢测定仪,查找漏氢部位。如果在氢冷器冷却水排空侧测到氢,应确定属冷却器有漏;如定冷水顶部氮气流量计有走动,应确定定子冷却水管有漏③加装漏氢在线连续监测仪。在找到氢漏点后,如果在发电机端盖或一些结合面,可以用密封胶进行封堵;如果是氢冷器有漏,可以单个隔离,针对300MW发电机,一般有四组共八个冷却器,单独一个隔离对发电机出力影响不大,但造成氢冷器氢气出口温度偏差很大,有一定的危害。而且在带高负荷时,如恢复其运行,也会造成其它正常运行的冷却器出口氢温变化,运行人员调整起来非常麻烦。目前根据各电厂发电机主要漏氢部位是在氢冷器,一些有漏的冷却水管采取用堵头封死,这样一来有用的冷却管数减少,影响冷却效果,反复的隔离堵漏造成工作量大。针对发电机运行的年数,在机组停运检修时,应彻底更换新的冷却器。如果是确定是定子冷却水管有漏,只能停机处理。
四、氢气湿度过高对发电机的危害。
①降低定子端部绕组的绝缘水平,造成绝缘表面沿面放电通道。②降低转子绝缘电阻,加速已经存在绝缘缺陷的转子绕组接地或匝间短路故障的发生。③加快转子护环氢致裂纹的萌生与扩展速率。
五、氢气湿度超标的主要水源和原因。
主要水源:①定子绕组内冷水路、氢冷却器管路存在泄漏。②补氢带入的水分。③密封瓦窜油带入机内的水分。汽机汽封结构的缺陷----主油系统----主油箱----发电机密封油系统----氢系统----发电机机内。主要原因:①密封油中含水量过高。②密封油系统中的平衡阀灵敏度过低。
六、主要技术措施。①采用高灵敏度的平衡阀,结构布局由卧式改立式效果较好。②在密封油系统入口加装真空去湿装置。③提高氢气干燥器去湿效果。提高氢气干燥器效果的措施:1、加大氢气流量,降低干燥器出口湿度。2、干燥器不间断性的运行。3、机组停运而发电机保持氢压状态,仍应保持干燥器运行。这样做的目的:机内部件全部处于低温状态,密封油系统仍在运行,进水仍在积累,同时机内氢气循环停止。这些都可能在靠近密封瓦的机内局部空间内氢气湿度可能很快上升,极易达到露点。
针对300MW发电机氢气的干燥主要是利用冷凝式氢气干燥器,其原理:一台利用氟利昂压缩机完成的制冷装置,营造一个密封的低温冷凝空间,当发电机内的部分湿氢经过这一空间时,湿氢中的水分遇冷凝结成露水留在装置内,并定期排出,从而达到干燥氢气的目的。影响氢气干燥器的因素:制冷装置冷凝空间的温度。温度越低,效果越好。这一因素与制冷装置的功率、空间容积、湿氢的流量、温度有关。利用这种干燥器存在一定的缺点:
1、干燥器出口温度仅能达到-10℃~-20℃,其干燥程度受到限制。换热面将会不断结霜,使其热阻增加,干燥性能下降。除霜加热,会造成该台干燥器工作间断,机内氢气湿度回升。目前一般一台发电机配有两台氢气干燥器,应检查运行方式是否正确,保证两台干燥器交替运行。
2、外循环系统未改变,仍是发电机端的风扇压差驱动。在机组停运后,机内失去干燥处理的问题依然存在。因此在发电机停役后,应尽早置换成空气,防止氢气在机内结露。
3、回氢温度低(5℃-20℃),机内冷氢温度高达40℃,在两者混合之前,完全有可能使定子端部绕组或转子护环的局部长期连续遭受低温回氢的侵害,对其安全运行构成威胁。针对发电机出现的这一现象,应考虑在氢气干燥设备选型上是否能选用新型的再生吸附式干燥系统。
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丹河发电有限公司1,2号发电机的定子绕组、转子绕组及铁芯均采用氢内冷的冷却方式。氢气由装在转子两端的风扇强制循环,并通过设置在定子机座上部的6组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构成全封闭气密结构。
发电机漏氢的途径,归纳起来有2种:一是漏到大气中,二是漏到发电机油水系统中。前者可以通过各种检漏方法找到漏点加以消除,如发电机端盖、出线罩、发电机机座、氢气管路系统、测温元件接线柱板等处的漏氢;后者如氢气通过密封瓦漏入密封油系统等,基本属于“暗漏”,漏点位置不明,检查处理较为复杂,且处理时间较长。影响发电机冷风器冷却效果的因素也很多,如冷却水局部短路、传热效果差等。下面结合发电机氢气系统的结构,对检修过程中影响到漏氢、冷风器冷却效果的关键部位及应把好的质量关进行分析说明。
1 机壳结合面
机壳结合面主要包括:端盖与机座的结合面、上下端盖的结合面、固定端盖的螺孔、出线套管法兰与套管台板的结合面及进出风温度计的结合面。
(2) 固定端盖的螺孔,有的可能在制造加工过程中穿透,而后经过补焊处理。这些补焊的金属有可能在运行中受振脱开,成为漏氢点,因此在检修时应加强检查。紧端盖螺丝时,应用力均匀,保证结合面严密。
(3) 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。
2 密封油系统
(1) 密封瓦座与端盖的垂直结合面是较易漏氢的部位之一,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均。上、下半端盖的密封条顺端盖垂直面留出1~2 mm的长度,安装后割齐,使装配密封瓦座后此处接合严密不漏。
(2) 密封瓦与轴和瓦座的间隙必须调整合格,瓦与轴的径向间隙,双侧应控制在0.2~0.25 mm;密封瓦与瓦座的轴向间隙按0.15 mm控制。
(3) 防止密封油进入机内,应控制好内油档及密封油挡板的径向间隙;下间隙不大于0.05 mm,上间隙不大于0.25 mm,左右间隙不大于0.15 mm。
(4) 严格执行压差阀及平衡阀的检修工艺,做好调试工作,保证空侧油压高于机内氢压0.05 MPa左右,并使氢侧油压能跟踪空侧油压变化,尽量保持两者差值不变,避免由于氢侧油压超出空侧油压,造成氢侧回油量大量增加,来不及排走,漏入机内,同时,造成氢侧油窜入空侧,带走大量的氢气。
(5) 严格监视密封油箱的油位,防止油满罐时进入机内或空罐时向外跑氢。正常运行时应保持较低位置。
3 转子部分
(1) 氢气由转子外漏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) 转子漏氢是动态的,也就是说,可能在大修试验时不漏,但由于导电螺钉的胶层受热变形或密封垫受热老化,弹性不足,在高速转动的运行中发生泄漏。因此,每次大修必须对4个导电螺钉进行检查,对出现异常的部件进行更换。
(3) 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,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,回装转子励端中心孔堵板,应确保此处严密不漏。
4 氢气冷却器
(1) 氢气冷却器是氢气可漏点最多的设备,结合面的每一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。试验压力为0.5 MPa,30 min不漏为合格。
(2) 检修冷风器时,应防止将水管侧小堵板装到另一侧的大堵头上,造成水短路,直接将一组冷风器退出,影响发电机的冷却效果和出力。
(3) 防止局部水短路。在更换水管侧大堵头和小堵板的密封垫时,应防止进、出水室的密封垫压不到位,或是上下水室分割面端部不平,造成进出水的局部短路,影响发电机冷却效果。另外,更换的水室密封垫厚薄应适当,避免由于冷风器整体长度的变化造成在回装冷风器堵板时密封不严。
(4) 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。
(5) 检修时放在室外的冷风器,应做好防尘措施,防止散热片受到污染。另外,对于冷风器散热片表面的油污可用高温热蒸汽吹净,效果很好。