氫冷發(fā)電機供氫系統(tǒng)防爆安全驗收導(dǎo)則

中廣核工程有限公司、上海電氣電站設(shè)備有限公司、東方電機控制設(shè)備有限公司。

黃承新 呂衛(wèi)軍 吳慶軍。2100433B

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了核電廠氫冷發(fā)電機供氫系統(tǒng)安裝竣工時的防爆安全驗收準(zhǔn)則。本標(biāo)準(zhǔn)適用于核電廠氫冷發(fā)電機投運前供氫系統(tǒng)及氫氣相關(guān)系統(tǒng)（不包括制氫和儲氫系統(tǒng)設(shè)備）的防爆安全驗收。

氫冷發(fā)電機本體結(jié)構(gòu)部件的漏氫涉及4個系統(tǒng)：水內(nèi)冷系統(tǒng)、油系統(tǒng)、循環(huán)水系統(tǒng)和氫密封系統(tǒng)。發(fā)電機外部附屬系統(tǒng)的漏氫包括氫管路閥門及表計、氫油壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)、氫油分離器、氫器干燥裝置、氫濕度監(jiān)測裝置、絕緣過熱檢測裝置等。以下結(jié)合發(fā)電機氫氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，對影響到漏氫的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)部件進行防漏分析。

1.機殼結(jié)合面

結(jié)合面主要漏氫部位的防漏措施：勵磁系統(tǒng)側(cè)、汽輪機側(cè)端蓋與機座的結(jié)合面及上下端蓋的結(jié)合面面積較大，密封難度較大，是防漏的薄弱環(huán)節(jié)。檢修時要檢查固定端蓋的螺孔，緊固端蓋螺栓時，應(yīng)用力均勻，保證結(jié)合面嚴(yán)密。在檢修回裝時，應(yīng)對結(jié)合面不平的部位打磨銼平涂密封膠。在回裝及解體的過程中，確保所做的標(biāo)記不傷及結(jié)合面。檢查驗收所采用硅膠密封繩的尺寸、耐熱性能、耐油性能、彈性及耐腐蝕性能。在吊裝下端蓋時應(yīng)使下端蓋與機殼端部離開一定間距，防止搓斷發(fā)電機立面的密封條。發(fā)電機人孔也是漏氫的主要部位，在打開的過程中注意不要損壞結(jié)合面，如有損壞應(yīng)用銼刀銼平，在回裝過程中涂密封膠。

2.密封油系統(tǒng)

密封油系統(tǒng)中密封瓦與端蓋的結(jié)合面也是較容易漏氫的部位之一。上、下端蓋組裝、回裝時，接縫應(yīng)對齊，防止由于錯口使密封墊受力不均。調(diào)整密封瓦與瓦座的間隙，防止密封油進入機內(nèi)，空側(cè)密封油高于氫壓65kPa，氫側(cè)密封油壓高于氫壓80kPa。為防止密封油進入機內(nèi)，應(yīng)控制好油檔間隙。發(fā)電機兩端軸瓦油擋頂部間隙控制在（0．50±0．05）mm，底部間隙控制在0～0．05mm，兩側(cè)間隙控制在0．20～0．25mm；油擋結(jié)合面接觸面積應(yīng)在75%以上。

3.轉(zhuǎn)子與定子部分

發(fā)電機轉(zhuǎn)子勵磁繞組引線是通過轉(zhuǎn)子中心從勵磁機轉(zhuǎn)子引來的，在發(fā)電機轉(zhuǎn)子表面存在一個緊固密封點，該密封點漏氫，可在發(fā)電機勵磁繞組對轉(zhuǎn)子氣密試驗孔測量到。轉(zhuǎn)子漏氫是動態(tài)的，氫氣從滑環(huán)處的導(dǎo)電螺桿漏出，在運行中很難處理。因此應(yīng)在大修中加強對滑環(huán)處導(dǎo)電螺桿的密封檢查。定子發(fā)生漏氫后可用高溫火焊將銅棒烤軟，撬開一條縫，然后采用封焊將焊縫焊死。

4.氫氣管道和閥門

所有氣體管道應(yīng)用無縫鋼管，嚴(yán)禁使用鑄鐵管件。管路連接應(yīng)盡量使用焊接方式，杜絕因密封墊老化造成的漏氫。氫管道集中的部位，應(yīng)有防震和防磨擦措施。并加強對管道的檢查，防止因管道之間相互磨擦，造成管壁局部變薄而泄漏。氫氣置換站氣體管道小閥門全部采用密封性能良好的球閥。

5.氫氣冷卻器

氫氣冷卻器是氫氣可漏點最多的設(shè)備，結(jié)合面的每條螺絲及每根銅管都有漏氫的可能，因此應(yīng)重點檢查，并單獨進行水壓試驗，試驗壓力0．6MPa，試驗30min無滲漏為合格。如發(fā)現(xiàn)銅管有滲漏，應(yīng)在滲漏管兩端用經(jīng)過退火處理的錐形紫銅棒封堵，如銅管脹口處滲漏時，應(yīng)用脹管器對脹口進行補脹，并經(jīng)再次水壓試驗合格為止。每臺冷卻器堵塞的滲漏銅管不能超過總數(shù)的5%，如超過則更換。減少冷風(fēng)器的漏風(fēng)率，提高冷卻效果。檢修中應(yīng)檢查擋封條，損壞的要及時更換，放在室外的冷風(fēng)器做好防塵措施，防止散熱片受到污染。另外，冷風(fēng)器散熱片表面的油污可用高溫?zé)嵴羝祪簟?

6.發(fā)電機整體

當(dāng)發(fā)電機各密封點密封后就可以進行發(fā)電機整體氣密試驗，檢驗發(fā)電機所有靜密封點及密封瓦的密封性，以保證發(fā)電機漏氫率（量）達(dá)到預(yù)定目標(biāo)，將所有造成系統(tǒng)泄漏的現(xiàn)象在此階段消除。試驗時所有管路恢復(fù)正常運行狀態(tài)，密封油系統(tǒng)投入正常運行狀態(tài)，發(fā)電機定冷水系統(tǒng)和氫冷器不允許充水，且排空閥打開，在氫系統(tǒng)內(nèi)接人0．25級精密壓力表檢驗泄露情況，機內(nèi)充0．3MPa的壓縮空氣，用肥皂水檢驗發(fā)電機各密封點的泄漏情況，并觀察空側(cè)密封瓦的回油情況，回油應(yīng)沿軸頸均勻平穩(wěn)流回。

氫冷卻方式的汽輪發(fā)電機要求建立專用的供氣系統(tǒng)。該系統(tǒng)應(yīng)具備以下功能：給發(fā)電機充以氫氣和空氣；進行這兩種氣體的置換，補漏氣；自動監(jiān)視和保持氫的額定壓力和純度。具體地說，氫冷發(fā)電機的氫氣系統(tǒng)主要由氣體分配系統(tǒng)，氣體凈化系統(tǒng)，測量、控制和信號系統(tǒng)及安全消防系統(tǒng)組成，如圖1所示。

氫冷發(fā)電機氫氣系統(tǒng)氣體分配系統(tǒng)

（1）氫氣分配系統(tǒng)。氫氣分配系統(tǒng)主要由制氫系統(tǒng)、儲氫系統(tǒng)、閥門和管路組成。氫冷發(fā)電機的氫氣來自廠內(nèi)制氫站。為了使制氫站在故障或正常檢修時仍能正常供氫，必須備有足夠儲氫罐。全部儲氫罐的有效容積應(yīng)能滿足10天運行的補氫量和置換最大機組一次用氫量的需要。儲氫罐向現(xiàn)場供氫時一般都采用兩根母管同時供氫又互相備用的雙管供氫方式。這樣既可以減少操作量，又可防止備用管腐蝕。

（2）空氣分配系統(tǒng)。氫冷發(fā)電機正常時不允許空氣作為冷卻介質(zhì)，但在氣體置換或風(fēng)壓試驗時可用空氣為冷卻介質(zhì)。因此，系統(tǒng)中應(yīng)安裝壓縮空氣系統(tǒng)，以保證有可靠的壓縮空氣來源。使用前，壓縮空氣應(yīng)先經(jīng)空氣干燥器干燥后方可進入系統(tǒng)。發(fā)電機充空氣后應(yīng)將系統(tǒng)與氫管路隔絕開，防止氫氣漏人機內(nèi)與空氣形成爆炸性氣體而發(fā)生事故。

氫冷發(fā)電機氫氣系統(tǒng)氣體凈化系統(tǒng)

氣體凈化系統(tǒng)中的主要設(shè)備有氫氣干燥器和空氣干燥器。

（1）氫氣干燥器。在運行過程中，氫氣吸收進入機內(nèi)的濕氣會發(fā)生強烈的潮濕現(xiàn)象。氫氣受潮對設(shè)備的危害較大，因此氫氣系統(tǒng)加了氫干燥器。氫干燥器利用發(fā)電機風(fēng)扇前后的壓差作為動力進行循環(huán)，除去氫氣中的水分。常用的氫干燥器有半導(dǎo)體式和吸附式兩種。

（2）空氣干燥器。為了避免將水分帶入機內(nèi)，壓縮空氣進入機內(nèi)前須進行干燥處理。主要采用添加吸附劑的循環(huán)干燥器進行除濕。

發(fā)電機漏氫的主要方式有外漏和內(nèi)漏2種。密封瓦座襯墊制作安裝工藝，密封瓦平行度以及密封瓦軸向和徑向間隙，發(fā)電機大端蓋、中間環(huán)、密封瓦安裝位置，發(fā)電機注膠情況，法蘭墊子安裝情況，測溫元件安裝到位與否等都會對氫氣泄露產(chǎn)生影響。

1.外漏

由于氫氣擴散快、滲透能力強，加上密封油攜帶漏氫等，在實際運行過程中發(fā)電機內(nèi)氫氣是在持續(xù)外漏的。該種泄漏方式可通過肥皂液、鹵素檢漏儀等多種檢漏方法找到漏點并加以消除。

造成氫氣外漏的原因有如下幾種：

a．發(fā)電機機殼或氫氣管道焊接質(zhì)量不良，存在沙眼或夾渣；

b．氫氣管道法蘭密封面不平整、有毛刺或輻向溝槽，螺栓未擰緊，密封墊存在缺陷等，導(dǎo)致法蘭密封面密封差；

c．端蓋水平結(jié)合面接觸不良，端蓋上密封填料的溝槽內(nèi)壁有溝槽；

d．氫氣管道閥門盤根密封不嚴(yán)，氫氣管道因振動與其它部件摩擦導(dǎo)致磨穿后發(fā)生氫氣泄漏；

e．密封瓦座和密封瓦水平接合面接觸不好，未達(dá)到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，密封瓦座與端蓋的垂直接合面存在

錯口；

f．定子引出線套管與瓷套法蘭松動，或由于溫度變化，膨脹不均造成氫氣泄漏；

g．密封膠條質(zhì)量不良，彈性與壓縮量不夠，當(dāng)溫度過高時變形，未將溝槽添滿，導(dǎo)致密封不嚴(yán)。

2.內(nèi)漏

氫氣通過密封瓦漏入密封油系統(tǒng)中、轉(zhuǎn)子導(dǎo)電螺釘?shù)忍?，屬于暗漏，漏點位置不明顯，檢查處理較為復(fù)雜，且處理時間較長，影響發(fā)電機定子線棒絕緣和使用壽命，威脅發(fā)電機長周期安全穩(wěn)定運行。靜態(tài)泄漏漏點可以通過測氫儀或肥皂水檢測法找到漏點，動態(tài)泄漏漏點具體位置不明，檢測和處理比較復(fù)雜，且處理時間較長，尚無好的解決辦法。因此只能通過提高安裝精度盡量避免此種現(xiàn)象的發(fā)生。造成該種泄漏的原因有：

a．轉(zhuǎn)子滑環(huán)導(dǎo)電螺栓或中心孔堵板密封不嚴(yán)；

b．定子線棒空心股線斷裂，定子端部接頭螺栓松動，絕緣引水管或匯水管破損；

c．氫氣冷卻器銅管破損或斷裂，氫氣管道排地溝閥或排大氣閥關(guān)不嚴(yán)；

d．密封瓦與軸徑的徑向間隙超標(biāo)或差壓閥控制精度差，造成密封油壓超出規(guī)定值 。