（广州发展电力集团有限公司510623）
摘要：针对氢冷发电机可能存在的漏氢部位和原因进行分析，提出预防控制措施。
关键词：氢冷发电机；漏氢；预防控制
氢冷发电机正常运行的必要条件之一是维持氢气系统的正常工作，主要是保证发电机内氢气压力、冷热氢温度及温差、氢气纯度及湿度、漏氢率等在标准范围内。由于氢气扩散快、渗透力强，加上密封油流动可携带一定量氢气，因此规程或出厂说明书对发电机每天补氢量都有明确要求，一般不大于10m3/d。本文首先分析了氢气泄漏的危害以及泄漏原因，并针对泄漏原因逐一提出了预防控制措施。
一、氢气泄漏的途径及危害
氢冷发电机氢气泄漏主要有外漏和内漏两种类型。
外漏，是指氢气通过发电机端盖、氢气管路系统、氢冷器与本体结合面等直接泄漏到大气环境中。氢气外漏的原因主要是发电机本体存在漏点。
内漏，是指发电机内的氢气泄漏至发电机密封油或冷却水系统内，包括定冷水系统和氢冷水系统。氢气内漏的原因主要是：（1）密封油系统漏氢，致使氢气向空气侧泄漏，进而随排烟风机进入到大气中；（2）定冷水系统漏氢，致使氢气通过定冷水管路集聚在定冷水箱内；（3）氢冷器漏氢，致使氢气漏进氢冷水系统内；（4）氢气漏进发电机出线小室或封闭母线内。
氢冷发电机漏氢危害很大，严重影响发电机组安全高效运行，具体危害如下：（1）会造成氢气压力下降，未及时补氢会影响发电机出力；（2）会造成氢气湿度过大或发电机进水、进油，进而引发发电机定、转子绕组绝缘损坏；（3）会增加机组氢气量消耗，提高了机组运行成本以及运行补氢操作频率；（4）氢气是易燃易爆气体，遇到高温或者明火可能发生着火、爆炸事故。
二、氢气泄漏的原因分析
发电机补氢量超标或突然增大，说明氢气系统出现了非正常泄漏点。分析典型氢气泄漏的主要原因如下：
1、密封油系统漏氢
密封油系统氢气泄漏的主要原因有以下几种情况：（1）密封瓦卡涩或磨损，造成密封油系统运行不正常或氢系统密封不足引起漏氢；（2）密封油压力因平衡阀、压差阀工作状态偏离设计要求导致漏氢；（3）检修安装工艺不规范，造成密封间隙超标引起漏氢。
2、定冷水系统漏氢
发电机正常运行中，为避免冷却水系统进入发电机膛内，设定定冷水压力低于氢压，一般压差为0.05MPa-0.1MPa。如发电机膛内定冷水系统的接头、密封垫圈、焊口或者管壁出现泄漏，氢气就会进入定冷水系统内部。
3、转子与定子引出线处漏氢
转子与定子引出线漏氢的主要原因是密封胶圈或密封垫的老化失效，包括以下几种情况：（1）转子励磁线圈引线紧固螺栓（导电杆螺钉）密封不严导致漏氢；（2）定子绕组引出线套管与法兰之间密封不严导致漏氢；（3）定子测温引出线接线柱密封不严及出线板密封不严导致漏氢。
4、发电机壳体漏氢
发电机壳体包裹和承载着发电机的整体，是密封氢气最重要的部件。造成发电机壳体漏氢的主要原因是制造厂制造质量不合格，随着制造厂制造工艺的不断提升，此类原因导致的氢气泄漏并不常见。
5、发电机氢冷器漏氢
氢冷器中的氢冷管在受到氢冷水的流动冲刷、水腐蚀、水中颗粒杂质的碰刮摩擦以及振动影响，导致氢冷管出现漏点，因氢气压力略高于氢冷水压力，氢气就会进入氢冷水系统内部。
6、电机其它附属设备漏氢
发电机的氢气密封系统是一个庞大、复杂的整体，很多管道、设备及附件连接其中，发电机端盖、人孔门、氢气管道、阀门、法兰、接头、仪器仪表等位置的密封不严会导致氢气泄漏。
三、防止氢气泄漏的预防控制措施
为防止氢气泄漏，需在机组制造、安装、检修期间，严格按照质量工艺标准进行设备制造、安装和验收，并严格按照《氢冷电机密封性检验方法及评定》（JB/T6227-2005）、《汽轮发电机漏水、漏氢的检验》（DL/T607-2017）的要求进行相关检验、检测，同时加强运行期间氢气相关运行状态参数的分析及检查。重点是以下几个方面：
1、密封油系统漏氢的预防控制措施
防控密封油系统漏氢的重点工作包括：（1）严格把控轴密封的装配工艺和质量，控制好密封瓦座、密封瓦、轴颈等各部件的尺寸、配合间隙、严密性及光洁度；（2）依据密封瓦的结构及运行参数，设定合理的密封油压力，在采用双流环式密封瓦密封结构时，油压必须随时跟踪发电机内气体压力的变化（通常压差为0.085±0.01MPa），且密封瓦氢空侧的油压必须时刻保持平衡（通常压差小于1kPa）；（3）严格控制密封油系统的清洁度，油循环后，油质需达到MOOG四级以上标准；（4）严格监视空氢侧油箱中的油位，避免出现满油进入机内或缺油漏氢现象的出现。
运行中氢气通过油系统泄漏到外端轴承室，进入密封油排烟系统，可以通过安装在线漏氢检测装置或手持氢气检漏仪在空侧密封油回油箱排烟风机出口（排气孔）、主机润滑油箱排烟风机出口（排气孔）处进行检测发现此类缺陷。
2、定冷水系统漏氢的预防控制措施
防控定冷水系统漏氢的重点工作包括：（1）严格按标准做好定冷水系统密封检验，采用水压试验时如压力指示有明显下降而又找不到漏点，或对水压试验有异议，可用气体检漏法进行查漏和验证。实践表明，气体检漏灵敏度比较高。（2）在进行发电机整体气密试验时，在定冷水系统的排气口进行检查。（3）按标准定期做好定冷水正、反冲洗，严格按标准控制好定冷水的水质。
定子空心导线接头发生漏氢，如图1所示，可采取高温火焊的方法，将铜棒烤软后撬开，然后对焊缝进行封焊处理。
图1定子绕组接头泄漏位置示意
运行中氢气泄漏到定冷水，氢气通过流动的定冷水，会大部分积聚在定冷水箱顶部，同时会影响发电机内氢气湿度。通过定期观察、测量定冷水箱压力、含氢量或在定冷水箱内安装在线漏氢检测装置，以及及时跟进分析氢气湿度变化情况可以发现此类缺陷。
3、转子与定子引出线处漏氢的预防控制措施
防控定转子引线漏氢的重点工作包括：（1）严格按标准做好发电机转子中心孔气密性试验，试验期间在压降满足标准的同时，需用无水乙醇检查导电螺钉处无渗漏现象；（2）将导电螺钉密封圈纳入寿命管理，定期进行更换；（3）定子测温引出线采用航空插头，可以有效减少密封点个数以及密封面积，提升发电机测温出线板的密封性能，同时在发电机整体气密试验时或日常漏氢检查时，用手持检漏仪对密封面进行检查；（4）针对定子绕组引出线套管与法兰之间密封不严的问题，可以将套管瓷件结合的圆柱面改为锥面结构，同时用环氧树脂进行浇装，以防控此处漏氢。
提早发现运行中引出线漏氢，可以选择在条件具备的地方加装在线漏氢检测装置，如发电机出线小室、封闭母线入口以及测温引出线接线板附近等。
4、发电机壳体漏氢的预防控制措施
防控发电机壳体漏氢的重点工作包括：（1）严格按标准做好发电机整体气密性试验，试验期间排查壳体是否存在漏点；（2）当发现发电机壳体焊缝存在漏点时，除按焊接工艺对漏气点进行打磨、补焊处理的同时，还需要考虑用16～20号槽钢和δ10mm钢板对整条焊缝进行覆盖封焊，并对所有焊口进行金相着色检查；（3）在机组运行中认真巡视发电机运行工况，监视发电机运行氢压变化。
提早发现壳体漏氢的重点是加强制造质量的过程管控以及现场安装过程质量管控。
5、发电机氢冷器漏氢的预防控制措施
防控氢冷器漏氢的重点工作包括：（1）严格把控氢冷器制造质量，重点是氢冷器承管板、冷却管以及水室材质，必要时可以要求生产厂家对安装的冷却管全部进行无损检验；（2）氢冷器安装前应严格进行水压试验，在试验不合格时，可打开冷却器水室两侧盖板，通过向发电机膛内充气到一定压力或在进行整体气密试验时，用肥皂水查找冷却水管及胀口的渗漏点；（3）氢冷器投入运行前应向氢冷器及其管路进行注水以排净其内空气，并在运行时控制好氢冷器进出水流量和压力，同时严格按规程操作进出水阀门以避免管路产生负压，从而防止产生过量振动导致漏氢。
提早发现运行中氢冷器漏氢，一方面可以在氢冷水系统加装漏氢在线监测装置，另一发面可以通过分别隔离各组氢冷器并观察发电机氢压是否稳定，以此发现此类缺陷。
6、发电机其它附属设备漏氢的预防控制措施
发电机附属设备漏氢点一般在设备的接合面处，如发电机端盖与本体接合面、上下端盖的水平接合面、中间过渡环与端盖接合面、人孔门结合面、排污管法兰、表计接头、排气阀接头等等。
提早发现此类漏氢，一方面需要运行人员和检修人员认真进行设备巡检和运行参数监视，另一方面当补氢量增大后可通过用肥皂水或氢气检漏仪对发电机端盖、人孔、阀门、法兰等外部密封面进行细致查漏发现缺陷。
三、总结
综上所述，发电机的氢气系统对机组的安全经济运行关系重大，可能发生漏氢的部位较多，原因也较复杂，因此，一方面要严格按照相关标准加强制造、安装、检修、运行方面的管控，另一方面，当发现漏氢量超标或突然增大时，必须严格按照《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》尽快查出漏点并消除隐患。
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