390MW燃气轮发电机组气密性试验探讨

1 工程介绍

浙江萧山天然气发电工程是在一期2台125MW发电机组的基础上扩建2套由德国SIEMENS公司引进的GUDJS94.3A的燃气-蒸汽联合循环发电机组。发电机型号THDF108/53, 为水氢氢型的机组, 额定出力403MW/MVA, 额定电压为21KV, 频率为50Hz, 重量为372t。

发电机配有氢、油、水控制系统, 以提供和控制发电机冷却用氢气, 密封用油和定子线圈冷却用水。氢系统设有氢气汇流排、氢气干燥装置、漏氢检测装置等设备, 机组还设计了CO2置换系统, 用于停机后用CO2置换出定子内部的氢气, 防止发生爆炸。密封油系统 (如图1所示) 主要是向密封瓦提供压力油源, 防止发电机内部压力气体沿转轴逸出。正常运行期间, 主密封油泵从密封油真空油箱中抽出密封油, 然后通过冷却器和滤油器把密封油送到轴封。向轴封提供的密封油分别以大约相同的数量通过轴与密封环间的间隙流向轴封的氢气侧和空气侧。从轴封的空气侧排出的密封油直接流入轴承油回流管路, 再返回密封油真空油箱;流向氢气侧的则首先汇聚到发电机消泡箱, 然后到氢侧回油箱内。与常规机组密封油系统不同的是该机型的密封瓦结构不是采用双环双流式油密封, 而是采用单环结构;该机型还配有真空净油装置 (含真空泵) , 使真空油箱内的密封油保持真空状态, 去除密封油中的气体, 防止油中的气体污染发电机中的氢气。

2 气密性试验工艺

2.1 发电机气密性试验具备条件

(1) 发电机设备及其气体系统和密封系统安装完毕。

(2) 发电机气体系统吹扫干净。

(3) 密封油系统经油 (与汽机润滑油共用一个油源) 冲洗化验合格。

(4) 密封油系统调试工作 (如消泡箱液位、发电机漏液检测、压力变送器等) 已经完成, 并能投入正常运行。

(5) 为确保气密性试验用气, 干燥的仪用空气可投入使用。

(6) 发电机内部温度测点、内部气压测点等可以投入使用。

2.2 发电机气密性试验工艺过程

2.2.1 气系统升压

密封油已经投入使用, 向发电机内部以一定速率 (不高于0.2MPa/min) 充入仪用空气;待发电机机内压力达到500KPa停止升压, 在过程中继续监视氢油压差, 保持在0.1MPa左右。

2.2.2 检查漏点

发电机气体泄漏由受控部分和非受控部分组成。受控部分主要指已知的或人为的氢气消耗, 如气体分析仪消耗的氢气、密封油中被真空系统排出的氢气等。非受控部分泛指管道、阀门、发电机盖板等不确定性泄漏的氢气。

根据常规机组的经验并结合本机组结构特点, 发电机本体及气管线等部位的检查漏气部位 (用肥皂液进行检漏) :机座端盖、定子出线、转子引线 (之前已经做完该部分气密试验) 、氢气和二氧化碳管道焊口及阀门 (消除阀门内漏和密封不严等现象) 和法兰结合面、氢冷器端面、端盖上的堵板法兰、定子冷却水接地线接头等。氢冷器、氢气干燥器、密封油系统、氢气控制系统均为模块化供货, 安装质量由厂家保证, 现场仅就其对外接口检查。由于密封瓦座与端盖连接之间没有定位销, 必须在施工密封瓦与转轴之间的径向间隙、密封瓦与密封瓦支座的轴向间隙以满足厂家规范;密封瓦上下两半端面平行, 在0.03mm范围内。

过程中处理的漏点如下:发电机定子冷却水接地线接头有漏气, 经厂家来现场进行更换处理合格;发电机汽端 (燃机侧) 有一堵板泄漏, 拆除发现堵板法兰密封圈磨损, 更换后无泄漏。未发现其他泄漏点。

2.2.3 进行试验

本机组发电机气密性试验分为两个步骤: (1) 气体泄漏总量试验; (2) 受控部分漏气量试验。1项与2项之差既为需要控制的系统漏气量。

(1) 气体泄漏总量试验。

系统状态:密封油系统正常工作, 真空泵不工作, 但打开真空泵通向排油烟机的旁路阀门。若机组检查无明显泄漏, 待机内气体压力稳定1小时后持续记录48小时内数据。

计算公式如下:

V为发电机系统气体体积, 105m3j;

H为试验时间h;

M1和M2为试验前后压力mbar;

B1和B2为试验前后大气压力mbar;

T1和T2为试验前后气体温度℃。

根据48小时内实测数据计算得

Lt=2.1 2 7 N m3/d。

(2) 受控气体泄漏试验。

系统状态:真空泵必须关闭, 真空泵隔离阀、旁路阀也同时关闭。当真空油箱压力变化超过0.1bar左右开始记录数据。

数据如表1所示。

计算如下:真空油箱体积为V=π×1.3×1.3×1.25/4=1.658立方米, 其中1.3为真空油箱直径, 1.25为真空油箱油位上部的高度。

VT为真空油箱自由容积, m3;

T为真空油箱空气温度, ℃;

真空油箱压力增加, mbar;

计算得L=1.276 Nm3/d;

(3) 非受控部分体积=Lt-Lv=2.127-1.2 7 6=0.8 51 Nm3/d

符合西门子技术规范泄漏量小于1.5m3 (s.t.p.) /d的要求。

3 气密性试验注意点

在试验初期, 48小时后的计算结果均为负值, 在确认所有仪表均正常投用之后发现以下几个问题。

3.1 定子冷却水系统冲洗与实验同时进行

定子冷却水泵运行一段时间后水温高达40℃, 由于我们做气密性试验时间为冬季, 昼夜温差较大, 定子冷却水系统时停时开引起发电机内部气体温度不自然的快速变化, 。后决定暂停定子冷却水系统冲洗。

3.2 选取发电机线圈温度测点数据

试验开始时, 由于发电机氢气冷却器温度测点未安装, 遂以发电机线圈温度测点数据代替, 却发现48小时后计算结果为负。后在施工人员完成发电机氢气温度测点接线后, 顺利试验。氢气冷却器处是发电机气系统内空间最大且温度测点布置最多最均匀的地方 (共6个测点分别布置在氢气冷却器上下) , 所以此处温度数据最能体现发电机内部气体实际温度。

以上两个问题实际上均由于气密性试验进行过程中, 系统内气体几乎没有对流无法传递热量并均衡其温度, 使得发电机内等温面形状复杂, 如果在试验中采用将各个温度测点的数据简单数值平均的方法势必无法精确计算出发电机漏气量。

4 结语

经过对以往工程的分析和萧电#4机组的试验证明, 发电机气体管道和本体的安装质量是造成气密性试验时间长短的主要原因, 特别是管道法兰、发电机密封瓦及端盖等安装尤其重要, 避免造成不必要的重复工作;过程中试验温度、压力等测点的选择也能对气密性试验结果产生严重影响。只要在安装过程中认真分析和总结, 采取有效的措施, 发电机运行中的漏氢能够控制在一个良好的水平。

摘要：发电机的漏氢量是整个电厂机组运行考核的一个重要指标。如何最大限度地控制发电机的漏氢, 是提高发电机组安装质量的重要节点。本文就针对萧山4#机组350MW燃气-蒸汽联合循环配套发电机组的结构类型, 重点描述了气密性试验的流程及注意要点, 最终证明所采取的措施是有效的, 并能在同类型机组中得到广泛推广。

关键词：390MW燃气轮发电机组,气密性试验,控制