氢冷发电机气密试验分析及优化

氢冷发电机气密试验分析及优化

陈年时

中核核电运行管理有限公司浙江省嘉兴市314300

摘要：气密试验的合格对氢冷发电机至关重要，通过实例分析影响气密试验的几个方面的原因，提出相应的对策以及处理方式，并提出了积极的优化措施，为发电机密封性检查的顺利开展以及漏点检查消除提供的有效的参考价值，从而减少因气密试验不合格造成的大修关键路径的延迟，为机组的安全稳定运行提供了有利的保障。

关键词：氢冷；气密试验；优化

引言

秦山核电方家山汽轮发电机采用的是氢冷却的方式，由于方家山汽轮发电机首次解体检修经验不足，应对发电机气密试验过程中可能遇到的问题和应对预案也准备不充分，导致对泄漏点进行了反复查找，产生了很多的重复工作，最终花了6天时间才把漏点全部消除，严重影响了大修的主线进度。本文从影响汽轮发电机气密试验结果的几个重要因素出发，探讨消除发电机气密试验有可能产生的漏点，并提出了相关的优化建议。

1.气密试验过程及遇到的问题

1#机组汽轮发电机首次解体检修并回装完毕，需要对发电机及其氢气系统进行气密试验。气密试验保压开始之前，将三通阀置于允许压缩空气进入的位置，充入1bar的压缩空气，用检漏液将能检测到的漏点都消除之后，按要求对发电机氢气系统充入压缩空气继续升压至3bar左右，开始进行发电机气密试验的保压试验。

其中：△P:24小时泄漏压降（mbar）Pi：初始相对压力（mbar）Pf：最终相对压力（mbar）Ti：初始平均气体温度（℃）Tf：最终平均气体温度（℃）Patmi：初始大气压力（mbar）Patmf：最终大气压力（mbar）D：试验持续时间（小时）

试验合格的条件为试验24小时后的计算泄漏值△P小于20mbar，表明发电机本体及其氢气相关系统密封性满足运行要求。系统内的初始平均气体温度和最终平均气体温度，本试验采用的是通过监测氢气冷却器进出口温度探头并取其所有探头的平均值得到。

第二天8:00系统压力已降低到295.1kpa，紧急调出主控监测数据曲线图后发现压降过快，按计算计算，系统内相对压力下降达到7.8kpa，平均温度下降2度。通过公式计算得出系统的压降△P=95.6mbar，远大于泄漏压降要求的20mbar。由此得出结论系统内气体的压力下降过快，气密试验不合格。

2.影响气密性的因素

2.1.检修或部件质量的影响

查漏过程中发现的漏点大部分都是由于氢气管道法兰密封面有毛刺、不平整、螺栓未拧紧、密封垫存在缺陷等，导致法兰密封面密封差而引起的泄露。同时以下几个方面的缺陷也会影响发电机气密性，需引起高度重视。

1)端盖水平结合面接触不良，端盖上密封填料的涂抹不均；

2)密封瓦座和密封瓦水平接合面接触不好，密封瓦座与端盖的垂直接合面存在密封胶条质量不良，弹性与压缩量不够，当温度过高时变形，未将沟槽添满，导致密封不严。

3)氢气冷却器是氢气可漏点最多的设备，结合面的每个螺丝、每个密封框及每根铜管都有漏氢的可能，因此每次解体检修需重点检查，并单独进行水压试验，确保水压试验合格。

2.2.系统内阀门状态的影响

由于气密试验的系统状态与运行期间的部分阀门的状态不一致，例如氢气纯度检漏阀在运行期间要求有一定的开度，用于时刻检测发电机氢气系统的氢气纯度。而在气密试验过程中，厂家给定的计算公式中，不允许打开系统内任何有可能导致气体外漏的阀门。首次试验过程中并未关闭此阀门，对试验的结果造成了一定影响，后续关闭了氢气纯度检漏阀，重新保压，对气密试验有积极作用。故在大修之后在升版了发电机的气密试验规程，明确了此类阀门的开度，确保气密试验的条件满足厂家要求。

2.3.温度的影响

根据计算公式，可以看到气密试验与温度有关。在无恒温设施条件下，环境温度一天当中随时间的不同而有很大的变化，故采用24小时的试验。有人还认为温度的测点为发电机氢冷器进出口温度测点的温度，温度测点在发电机内部，跟环境温度的影响不大。但实际上，传感器温度和如此庞大的发电机体内气体温度还是有一定的误差。故方家山气密试验采用4个氢冷器进出口温度的平均值作为发电机内气体温度，尽量减小因温度影响发电机气密试验的结果。

2.4.发电机密封油系统的影响

密封瓦与转子间隙有着严格的要求，密封油流经密封环间隙对发电机进行密封，但是部分气体会融入到密封油内，造成气体的损失，流量越大，对气体溶解的越多。当汽轮发电机盘车之后，气密试验气体的泄漏量将大于发电机静止的状态。我厂发电机在做气密试验过程中，根据厂家建议发电机一直处于静止状态，减小因盘车造成了系统压力下降。

油氢压差阀的作用是用来平衡密封油和发电机内部的压力，保证密封油压高于发电机内部气体压力，一般氢侧油压比气压高50kpa作用。如果油氢压差阀故障，压差无法调节，可能会导致发电机内部气体沿着密封瓦和转子间的间隙漏到空侧，造成发电机内部压力降低。相反，如果密封油压过大，则有可能造成密封油进入发电机体内，造成发电机故障。

2.5.系统状态变化造成的影响

在气密试验之前，工作人员已经完成了发电机本体以及氢气相关系统的检修工作，管道、法兰、阀门、仪表接头等密封面理论上无漏点。但当系统快速升压过程中，部分法兰面、瓷套管结合面等还是出现了漏气现象。同时，阀门的频繁开关，部分球阀阀杆部位也出现了泄露现象。这就对以后的气密试验保压开始前的发电机本体和氢气系统检修提出了更高的要求，高质量的检修对后续气密性至关重要，可以确保打压过程保持较好的密封性，减少因打压泄露而产生的重复工作。

3.优化措施

汽轮发电机完成了所有漏点的查找和消除工作后，重新进行24小时的保压试验，最终24小时保压试验中系统压降无变化（24小时内系统内压降保持为301kpa），系统温度下降0.1℃（从平均温度14.6℃下降到14.5℃）。代入计算公式，最终的计算结果△P=3.97mbar，远小于20mbar的标准值，说明本次气密试验结果合格，发电机密封性满足运行要求。针对方家山大修发电机气密试验中发现的问题以及处理情况，建议采取以下几点优化措施，提高气密试验的效率和查漏的准确性、精确性。

1)汽轮发电机气密试验受很多检修环节的影响。建议从施工组织、管理、人力资源等各个方面进行充分考虑，并对气密试验进行专项策划，确保相关工作的有序、高效完成；

2)建议发电机气密试验整体保压之前，针对部分区域改全面查漏为分片查漏。对于容易发生氢气泄露的设备或管线，进行精确、专项的检查，特别是在大修过程中，进行了技改、维修的设备以及气体控制柜，设为重点关注区域或设备，完成漏点排查和消除后，再对发电机本体和氢气相关系统进行整体气密试验；

4.结束语

发电机气密性的完好作为发电机解体检修验收的一个前提条件，它关系到后续发电机的安全和稳定运行，故气密性的完好对发电机乃至整个电站都十分重要。本文意在通过检修过程中碰到的实际情况的反馈和分析，为氢冷发电机气密试验提供一个经验积累和指导依据，气密试验的顺利、高效完成，不但节约了整个大修的工期，同时也是机组的运行安全性的重要前提。

参考文献

[1]张丽萍，汪斌.提高氢冷发电机气密试验真实性的探讨.2007云南电力技术论坛论文集

[2]孔令军，岳啸鸣.氢冷发电机漏氢分析及防范措施.河北电力技术2011：30-6