定子冷却水系统中氢气内漏及改进建议

1.氢气内漏的途径

发电机内氢气与闭式冷却水系统、密封油系统、定子冷却水系统相接触，氢气压力边界的密封性变差或密封面损坏都会导致氢气向上述系统泄漏，再经上述系统向环境泄漏。

2.氢气内漏的干预措施

（1）经闭式冷却水系统向环境泄漏的干预措施。闭式冷却水通过冷却盘管对发电机内氢气进行冷却，冷却盘管内壁及盘管的接口处易发生氢气泄漏，漏向闭式冷却水系统中，再经闭式冷却水系统漏向环境。冷却盘管处的氢气泄漏一般是一个缓慢且逐渐增大的过程，留有一定查漏时间。

①氢气泄漏较小且在可控范围时，可利用氢浓度检测仪在冷却盘管的水侧各个排气口检测氢浓度的方法确定漏氢的冷却盘管。上述方法无法确定漏点时，则采取逐一隔离冷却盘管的方法，比较隔离前后发电机氢气泄漏速率的变化，若氢气泄漏速率减小，则可判断为该冷却盘管泄漏。泄漏的冷却盘管在隔离状态下，发电机可通过降低功率保持长期运行。

②如泄漏速率大，或短时无法确定漏点，立即打闸停机，执行紧急排氢操作，再用压缩空气对发电机打压查漏。

图2　冷却盘管查漏示意图

（2）经密封油系统向环境泄漏的干预措施。发电机密封油系统是提供氢气密封功能，一旦密封油系统油压下降或丧失，氢气会通过密封油并沿着发电机轴承向外泄漏。

①氢气泄漏较小且在可接受范围时，检查密封油压是否正常、调节阀和平衡阀的调节功能是否正常、过滤器是否堵塞、密封油管路是否存在漏油等。条件允许下紧急抢修，否则打闸停机后处理。

②如果密封瓦磨损或者密封油压完全丧失，此时会发生大量氢气泄漏，发电机轴承处可能发生燃烧、爆炸，应立即执行紧急排氢操作，同时打闸停机。

③如泄漏率大，且无法短时确定漏点，应立即执行紧急排氢操作，并打闸停机，再做检查、处理。

（3）经定子冷却水系统向环境泄漏的干预措施。正常运行时，定子冷却冷水压低于氢压，由于氢气渗透力特强，有微量氢气通过空心铜管管壁进入定子冷却水系统属于设计上允许的情况。一旦定子冷却冷水系统密封不良就有可能导致超设计量的氢气漏入定子冷却冷水中，再经定子冷却水系统漏向环境。根据国内外经验，空心铜管和聚四氟乙烯引水管接头处发生氢气泄漏概率较高。

①泄漏率小时，可通过取样检查定子冷却水箱上部覆盖氮气中的氢含量，氢含量有异常上涨趋势，可判断为定子冷却水系统存在氢气泄漏。密切监测氢气泄漏率变化情况，根据定子冷却水系统设计说明书控制机组运行情况。(www.xing528.com)

②泄漏率较大时，定子冷却水箱上部气压会明显增加，压力达到定值时，安全阀会动作，将水箱上部氮气、氢气混合气体排至室外。氢气泄漏率一旦达到发电机运行限值，立即打闸停机，并进行冷却水管的解体、修复。

图3　定子冷却水箱示意图

3.针对氢气内漏的改进建议

（1）增加或完善氢气内漏检查及干预导则。内漏比外漏更加隐蔽，需更多时间分析、排查，尤其能体现出查漏及干预导则的优越性。导则中详细描述与发电机相连系统的查漏及干预措施，指导电厂人员条理清晰地处理发电机氢气内漏事件，避免临时忙乱，错过最佳处理时机，甚至事态恶化。

（2）改进密封油温控制系统的调节性能。国内外多次出现密封油温变化导致密封瓦损坏，进而导致发电机氢气泄漏，改善密封油温控系统的调节性能是保持油温稳定的根本方法。如：秦山核电厂的密封油的冷却水流量调节阀的自动调节性能差，冬季时基本在全关位置，流量——开度线性较差。建议增加旁路小管径冷却水管线及自动调节阀，控制回路进行相应改进（大小管径的调节阀线性叠加控制，温度低时，用小管径的调节阀控制冷却水流量，温度高时，大小管径的调节阀同时控制冷却水流量），工艺管线及调节阀函数曲线示意图如下。

图4　密封油温控制的调节性能改进示意图

f1（x）：小阀自动调节阀动作函数；f2（x）：大阀自动调节阀动作函数。
小、大调节阀先后动作，设置调节重叠区域，能够实现密封油温的线性调节。

（3）闭式冷却水系统、发电机定子冷却水系统增加在线测氢表计。闭式冷却水系统发生氢气内漏时，只能在冷却器排气口用便携式氢浓度检测仪表测量，便携式便携式氢浓度检测仪表可靠性差，而且测量过程中如发生氢气燃烧、爆炸，会危及人员安全。

发电机定子冷却水系统发生氢气内漏时，电厂都是通过手动取样确定发电机定子冷却水箱上部氮气中的氢含量，同样，取样过程中有人员受伤风险。

建议在闭式冷却水系统氢气冷却盘管进出口管处、发电机定子冷却水系统水箱气体取样管处中增加在线测氢表，改进后不仅可以实时监测氢气向闭式冷却水系统、定子冷却水内漏情况，及时发现缺陷，而且降低了手动测量、取样过程中发生氢气燃烧、爆炸的工业安全风险。