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1 前言
QFQS—210(300/600)型发电机组是我国电力工业生产的骨干型机组，目前全国电网约2/3容量的机组由QFQ(S)型发电机组组成，发电机组的安全运行与否，直接关系到电力系统的稳定，笔者在从事多年的大型发电机运行、检修与维护工作。以及在华东、华中和南方电网的发电厂进行技术协作过程中屡次遇到发电机氢冷却介质渗漏并制约机组负荷出力的窘迫工况，虽然各厂也都采取了多种措施，但收效期依然短暂，笔者根据所在企业发生的一例发电机氢冷却介质渗漏进行客观分析，提出解决设备故障的思想和方法，抛砖引玉，以期与广大同行业工作者共同把大型发电机组的安全运行工作做好。
2 设备概述
大唐淮北发电厂五期技改工程新装8号发电机组，发电机为QFQS—210—2型，额定有功功率210MW，额定定子电压15750V，额定定子电流9056A，B级绝缘结构。该型发电机定子绕组及引出线采用水内冷。转子绕组采用氢内冷，定子铁心及其他结构件采用氢表面冷却，通风系统采用封闭自循环方式，额定运行氢气压力0.3MPa。8号发电机组于2005年8月底全面建成，在9月初完成72＋24h满负荷试运转，然后投入商业生产。
3 设备异常现象
在2006年1月某日，8号发电机按计划进行机组效率试验，当发电机组出力至170MW时，发电机漏氢在线检测装置发出“发电机B相封闭母线漏氢”报警信号，氢气含量为显示0.2％：当发电机组出力到达210MW时，B相封闭母线氢气漏氢在线检测装置显示含量为2.9％(已达监测表计满量程值。可能更高)。经专业技术人员进行现场测氢检查、分析，判断为发电机B相出线套管密封发生封闭不严的情况，从而出现了氢气渗漏，导致B相出线封闭母线内氢气含量超标。在8号发电机组完成机组效率试验项目，发电机组出力降低至170MW以下后，发电机B相封闭母线漏氢报警信号消失，在线漏氢检测装置显示数值恢复到正常状态。
8号发电机出线套管在高负荷时出现的氢气渗漏，对发电机安全运行造成很大威胁，根据《防止电力生产重大事故发生的二十五项重点要求》的规定，为了避免发电机出线套管在高负荷时发生氢气渗漏现象，生产管理部门规定：8号发电机在运行中输出负荷不大于170MW。并且将出线套管漏氢列入运行重点检查项目，要求检修部门对出线套管漏氢制定有效措施，限期进行消除。
4 故障原因分析
8号发电机机组自建成投产以来，机组的输出负荷在上级调度的要求下。一直维持在140MW左右运行。由于各种因素的制约，8号发电机机组较少有长期带满负荷运行的机会，再加上8号发电机漏氢在线检测装置是在机组试运转后才安装调试投入运行，因此在发电机试运转阶段和机组低输出负荷的情况下，始终未检测到各监测点有漏氢的现象。
2006年1月份，8号发电机机组按计划进行效率、性能试验。采集相关数据需要发电机在带满负荷运行时进行，从而使发电机出线电流比低负荷时有很大增加。发电机出线套管中，导电杆的温度也相应地有较大范围升高。运行过程中，出线导电杆在热状态情况下要膨胀延伸，出线瓷套管膨胀较小，基本保持原状。即不能与出线导电杆同步膨胀，因此发生出线套管上下两侧端面密封垫紧力下降，形成出线套管氢气渗漏的现象。当发电机发电机机组各项性能试验结束，将发电机负荷降低到170MW以下后，由于发电机出线电流相应减少，出线导电杆也由热状态恢复到原来的低负荷温度状态而收缩，使出线套管上下端面密封垫的紧力也随发电机出线导电杆的冷缩加大，发电机出线套管氢气渗漏现象消失。
设备长途运输颠簸，使发电机出线套管导电杆或密封垫发生了位移或偏斜，也是出现发电机出线套管漏氢的另一个主要原因，在发电机出线套管运到现场安装时，未对发电机出线套管做密封试验检查，故而将存在问题的出线套管安装到发电机上。给以后的安全运行留下隐患。另外，出线套管上装配的橡胶密封垫质量上出现因密封垫老化也将导致漏氢，发电机出线套管安装运行时间较短，否定了此因素而漏氢的可能。
5 处理方法
发电机出线套管垂直安装在出线罩下部，6只出线套管双排布置，在结构上出线套管上、下共有3道密封垫，密封垫的紧力均由出线套管下方导电杆密封螺帽来控制，如出线套管密封螺帽紧固不良出现松动现象，就会使发电机出线套管整体的密封被破坏。因此在处理时，只要对出线套管下方导电杆上的密封螺帽进行紧固，使其能够有足够的紧力压紧橡胶密封垫即可。对于安装在发电机内部的出线套管上部密封垫，则不需要进行检查或进行更换处理，以减少无效的工作。
2006年春节期间，8号机组调停备用，在对发电机内氢气置换操作完成以后，电气专业检修人员按照预先制定的方案，对8号发电机B相出线套管下部密封螺帽进行了紧固处理，并做气密试验检查，出线套管无漏气现象，该项工作结束。在8号发电机机组重新启动并网后，当发电机带负荷至170MW以上时，在线漏氢检测装置又发出了漏氢报警，说明本次的处理效果未能达到预期的目的。
根据掌握的发电机运行点检记录分析诊断，当发电机输出负荷由150MW升至210MW时，出线导电杆输出电流由5500A增加到7700A，导电杆冷却水出水温度也由36℃上升到51℃：在发电机负荷升到170MW、输出电流6300A、冷却水出水温度达45℃时，在线漏氢检测装置则开始有报警显示。由此可见，发电机出线套管漏氢与输出负荷的大小、温度的高低有直接关系。在总结上次常温情况下处理漏氢未果的基础上，决定采用热胀法来解决漏氢问题，模拟发电机满负荷运行时出线导电杆(冷却水出水温度)温度热状态，利用发电机冷却水回路安装的电加热装置，将发电机冷却水进行加热，使发电机出线导电杆在热水加热的情况下发生膨胀延伸，然后进行导电杆密封螺帽的紧固，对出线套管漏氢作进一步处理。新的处理方案确定后，按照预定计划在2006年5月初某日，8号发电机机组停役时，由运行值班员将发电机定子冷却水加热器投入运行，经过近20h的时间，将发电机出线导电杆温度由22℃逐渐加热上升到55％并维持一段时间，电机检修人员用专用扳手套在导电杆密封螺帽上，用力旋转，使密封螺帽在原有的基础上又旋转了60°机械角度，随后对发电机进行气密试验检查，确认出线套管密封处无渗漏现象为止。
6 处理效果检验
从跟踪8号发电机近半年多的运行状况观察和分析，经处理后的发电机出线套管能够满足发电机高峰和低谷负荷时各个阶段的要求，漏氢在线检测装置在发电机机组连续运行的过程中，始终未检测出发电机有氢气渗漏的现象，各个检测部位的氢气含量指示也始终保持在0％的状态，充分表明8号发电机出线套管氢气渗漏处理取得了圆满成功。
7 建议与思考
通过对发电机出线套管漏氢现象原因分析和处理，建议新建电厂在机组进行安装时，有必要在设备整体安装之前，对发电机出线套管、转子密封件、测温元件接线板等重要的密封部位。事先做认真仔细地检查和试验，防患于未然；同时，还要考虑到机组运行时的振动、温度等方面原因对重要密封部位的影响，避免严重威胁机组安全稳定运行的情况发生。在进行氢冷发电机大修时，要根据发电机运行状态和运行年限，重点对发电机转子进行气密性试验检查，对发电机出线套管等密封情况进行检查，如发现密封垫变硬或老化等密封不良现象，则应该在大修中对密封垫进行更换，防止密封垫在运行环境下发生故障：个别机组盘车状态下漏氢量合格，而运行状态下有漏氢超标现象，这可能是机组盘车状态与运行状态发电机转子的轴向位移不同，转子存在窜动现象，两种情况下密封瓦与转子大轴的相对位置不同，或者大轴存在磨损现象等，都有导致漏氢现象的发生，要创造条件使检修工况近似设备运行条件，或者模拟运行工况，来实施检修工艺消除故障部位，做到及时消除不安全因素，提高设备健康水平。
QFQS—210(300/600)型发电机组是我国电力工业生产的骨干型机组，目前全国电网约2/3容量的机组由QFQ(S)型发电机组组成，发电机组的安全运行与否，直接关系到电力系统的稳定，笔者在从事多年的大型发电机运行、检修与维护工作。以及在华东、华中和南方电网的发电厂进行技术协作过程中屡次遇到发电机氢冷却介质渗漏并制约机组负荷出力的窘迫工况，虽然各厂也都采取了多种措施，但收效期依然短暂，笔者根据所在企业发生的一例发电机氢冷却介质渗漏进行客观分析，提出解决设备故障的思想和方法，抛砖引玉，以期与广大同行业工作者共同把大型发电机组的安全运行工作做好。
2 设备概述
大唐淮北发电厂五期技改工程新装8号发电机组，发电机为QFQS—210—2型，额定有功功率210MW，额定定子电压15750V，额定定子电流9056A，B级绝缘结构。该型发电机定子绕组及引出线采用水内冷。转子绕组采用氢内冷，定子铁心及其他结构件采用氢表面冷却，通风系统采用封闭自循环方式，额定运行氢气压力0.3MPa。8号发电机组于2005年8月底全面建成，在9月初完成72＋24h满负荷试运转，然后投入商业生产。
3 设备异常现象
在2006年1月某日，8号发电机按计划进行机组效率试验，当发电机组出力至170MW时，发电机漏氢在线检测装置发出“发电机B相封闭母线漏氢”报警信号，氢气含量为显示0.2％：当发电机组出力到达210MW时，B相封闭母线氢气漏氢在线检测装置显示含量为2.9％(已达监测表计满量程值。可能更高)。经专业技术人员进行现场测氢检查、分析，判断为发电机B相出线套管密封发生封闭不严的情况，从而出现了氢气渗漏，导致B相出线封闭母线内氢气含量超标。在8号发电机组完成机组效率试验项目，发电机组出力降低至170MW以下后，发电机B相封闭母线漏氢报警信号消失，在线漏氢检测装置显示数值恢复到正常状态。
8号发电机出线套管在高负荷时出现的氢气渗漏，对发电机安全运行造成很大威胁，根据《防止电力生产重大事故发生的二十五项重点要求》的规定，为了避免发电机出线套管在高负荷时发生氢气渗漏现象，生产管理部门规定：8号发电机在运行中输出负荷不大于170MW。并且将出线套管漏氢列入运行重点检查项目，要求检修部门对出线套管漏氢制定有效措施，限期进行消除。
4 故障原因分析
8号发电机机组自建成投产以来，机组的输出负荷在上级调度的要求下。一直维持在140MW左右运行。由于各种因素的制约，8号发电机机组较少有长期带满负荷运行的机会，再加上8号发电机漏氢在线检测装置是在机组试运转后才安装调试投入运行，因此在发电机试运转阶段和机组低输出负荷的情况下，始终未检测到各监测点有漏氢的现象。
2006年1月份，8号发电机机组按计划进行效率、性能试验。采集相关数据需要发电机在带满负荷运行时进行，从而使发电机出线电流比低负荷时有很大增加。发电机出线套管中，导电杆的温度也相应地有较大范围升高。运行过程中，出线导电杆在热状态情况下要膨胀延伸，出线瓷套管膨胀较小，基本保持原状。即不能与出线导电杆同步膨胀，因此发生出线套管上下两侧端面密封垫紧力下降，形成出线套管氢气渗漏的现象。当发电机发电机机组各项性能试验结束，将发电机负荷降低到170MW以下后，由于发电机出线电流相应减少，出线导电杆也由热状态恢复到原来的低负荷温度状态而收缩，使出线套管上下端面密封垫的紧力也随发电机出线导电杆的冷缩加大，发电机出线套管氢气渗漏现象消失。
设备长途运输颠簸，使发电机出线套管导电杆或密封垫发生了位移或偏斜，也是出现发电机出线套管漏氢的另一个主要原因，在发电机出线套管运到现场安装时，未对发电机出线套管做密封试验检查，故而将存在问题的出线套管安装到发电机上。给以后的安全运行留下隐患。另外，出线套管上装配的橡胶密封垫质量上出现因密封垫老化也将导致漏氢，发电机出线套管安装运行时间较短，否定了此因素而漏氢的可能。
5 处理方法
发电机出线套管垂直安装在出线罩下部，6只出线套管双排布置，在结构上出线套管上、下共有3道密封垫，密封垫的紧力均由出线套管下方导电杆密封螺帽来控制，如出线套管密封螺帽紧固不良出现松动现象，就会使发电机出线套管整体的密封被破坏。因此在处理时，只要对出线套管下方导电杆上的密封螺帽进行紧固，使其能够有足够的紧力压紧橡胶密封垫即可。对于安装在发电机内部的出线套管上部密封垫，则不需要进行检查或进行更换处理，以减少无效的工作。
2006年春节期间，8号机组调停备用，在对发电机内氢气置换操作完成以后，电气专业检修人员按照预先制定的方案，对8号发电机B相出线套管下部密封螺帽进行了紧固处理，并做气密试验检查，出线套管无漏气现象，该项工作结束。在8号发电机机组重新启动并网后，当发电机带负荷至170MW以上时，在线漏氢检测装置又发出了漏氢报警，说明本次的处理效果未能达到预期的目的。
根据掌握的发电机运行点检记录分析诊断，当发电机输出负荷由150MW升至210MW时，出线导电杆输出电流由5500A增加到7700A，导电杆冷却水出水温度也由36℃上升到51℃：在发电机负荷升到170MW、输出电流6300A、冷却水出水温度达45℃时，在线漏氢检测装置则开始有报警显示。由此可见，发电机出线套管漏氢与输出负荷的大小、温度的高低有直接关系。在总结上次常温情况下处理漏氢未果的基础上，决定采用热胀法来解决漏氢问题，模拟发电机满负荷运行时出线导电杆(冷却水出水温度)温度热状态，利用发电机冷却水回路安装的电加热装置，将发电机冷却水进行加热，使发电机出线导电杆在热水加热的情况下发生膨胀延伸，然后进行导电杆密封螺帽的紧固，对出线套管漏氢作进一步处理。新的处理方案确定后，按照预定计划在2006年5月初某日，8号发电机机组停役时，由运行值班员将发电机定子冷却水加热器投入运行，经过近20h的时间，将发电机出线导电杆温度由22℃逐渐加热上升到55％并维持一段时间，电机检修人员用专用扳手套在导电杆密封螺帽上，用力旋转，使密封螺帽在原有的基础上又旋转了60°机械角度，随后对发电机进行气密试验检查，确认出线套管密封处无渗漏现象为止。
6 处理效果检验
从跟踪8号发电机近半年多的运行状况观察和分析，经处理后的发电机出线套管能够满足发电机高峰和低谷负荷时各个阶段的要求，漏氢在线检测装置在发电机机组连续运行的过程中，始终未检测出发电机有氢气渗漏的现象，各个检测部位的氢气含量指示也始终保持在0％的状态，充分表明8号发电机出线套管氢气渗漏处理取得了圆满成功。
7 建议与思考
通过对发电机出线套管漏氢现象原因分析和处理，建议新建电厂在机组进行安装时，有必要在设备整体安装之前，对发电机出线套管、转子密封件、测温元件接线板等重要的密封部位。事先做认真仔细地检查和试验，防患于未然；同时，还要考虑到机组运行时的振动、温度等方面原因对重要密封部位的影响，避免严重威胁机组安全稳定运行的情况发生。在进行氢冷发电机大修时，要根据发电机运行状态和运行年限，重点对发电机转子进行气密性试验检查，对发电机出线套管等密封情况进行检查，如发现密封垫变硬或老化等密封不良现象，则应该在大修中对密封垫进行更换，防止密封垫在运行环境下发生故障：个别机组盘车状态下漏氢量合格，而运行状态下有漏氢超标现象，这可能是机组盘车状态与运行状态发电机转子的轴向位移不同，转子存在窜动现象，两种情况下密封瓦与转子大轴的相对位置不同，或者大轴存在磨损现象等，都有导致漏氢现象的发生，要创造条件使检修工况近似设备运行条件，或者模拟运行工况，来实施检修工艺消除故障部位，做到及时消除不安全因素，提高设备健康水平。