大型发电机氢气系统泄漏检测细则

大型发电机氢气系统泄漏检测细则一、检测标准体系大型发电机氢气系统泄漏检测需遵循多层次标准体系，其中核电厂适用NB/T25025-2014《核电厂汽轮发电机漏水、漏氢检验导则》，明确规定氦气检查方法为推荐检测手段，要求系统整体漏率需控制在1×10⁻¹⁰Pa·m³/s以下。常规火电厂机组应符合GB/T7064-2017《汽轮发电机通用技术条件》，日漏氢量允许值为8-12m³，当连续3日超过15m³或单日达20m³时必须启动检修程序。国际标准方面，IEC842规定的气密试验压力维持时间不少于24小时，压力降不得超过初始值的5%。漏氢量作为核心评价指标，其计算公式为：L=V×[(P₁+B₁)/(273+T₁)-(P₂+B₂)/(273+T₂)]×288/(100×t)其中V为发电机定子膛内容积（典型值110m³），P为表压力（kPa），B为大气压力（kPa），T为温度（℃），t为试验时间（小时）。计算结果需换算至标准状态（20℃，101.3kPa），确保不同工况下数据具备可比性。二、检测方法分类及应用（一）离线检测技术气密试验采用0.25级及以上精密压力表，在额定氢压（通常0.3-0.4MPa）下进行24小时压力监测。试验前需关闭补氢阀，记录初始压力P₁与终止压力P₂，按公式计算漏氢量。对于新安装机组，需先进行0.1MPa预试验，检查法兰、阀门等连接部位无明显泄漏后，方可进行额定压力试验。肥皂水粗检适用于端盖结合面、排污阀等外部可见部位的初步筛查。将浓度5%的中性洗涤剂溶液涂刷于待测表面，观察30秒内是否产生连续气泡，气泡生成速率＞5个/分钟判定为显著泄漏。注意定子端面等精密部位检测后需用无水乙醇擦拭，防止残留液导致锈蚀。氦质谱精检使用最小可检测漏率达1×10⁻¹⁰Pa·m³/s的氦气质谱仪，采用“吸枪法”对可疑区域进行扫描。检测前需将系统抽真空至10Pa以下，充入5%氦气与95%氮气的混合气体，对密封瓦间隙、出线套管法兰等关键部位进行定位，响应时间应≤1秒，示值稳定性误差＜±10%。（二）在线监测系统定冷水含氢监测采用GW-6070等溶解氢监测系统，通过浸入式传感器实时检测定子冷却水中的氢气浓度，采样频率1Hz，测量范围0-500μL/L，当浓度超过3%（体积含量）时触发一级报警。系统需具备温度补偿功能（0-80℃），确保在冷却水温变化时测量误差＜±5%。环境氢浓度监测在发电机平台、封闭母线外套等区域布置MSAAltair5X多气体检测仪，设定1%（体积分数）为报警阈值。传感器应每季度校准一次，采用标准气体验证（1%H₂+99%N₂），示值偏差需＜±0.1%。检测数据通过工业总线传输至DCS系统，形成趋势曲线记录。油氢差压监测密封油系统需维持28kPa的油氢压差（报警值），配置差压变送器实时监测。当压差低于25kPa时自动启动备用油泵，同时触发漏氢风险预警。变送器精度等级应达到0.1级，响应时间＜500ms，确保压力波动时及时调节。三、泄漏源分析及影响因素（一）主要泄漏部位密封瓦系统统计显示35%的漏氢源于密封瓦磨损，正常运行时轴向间隙应控制在0.15mm内，径向间隙0.2-0.25mm。某600MW机组因安装时径向间隙超标至0.3mm，导致日漏氢量达18m³，经重新研磨瓦面后恢复至11m³。端盖结合面大型机组机壳结合面长达10余米，平面度要求≤0.05mm/m。采用金属缠绕垫片（耐压4.0MPa）替代传统丁腈橡胶垫，可使泄漏率降低60%。安装时应遵循“对角均匀紧固”原则，螺栓预紧力需达到设计值的85%-90%。氢冷却器多管式冷却器的铜管与管板胀接部位易发生泄漏，大修时需进行0.5MPa水压试验，保压30分钟无压降。运行中通过定期检测疏水阀排气中的氢气含量，当浓度＞1000ppm时提示冷却管可能破损。（二）关键影响因素密封油品质氢侧密封油含水量需＜50ppm，颗粒度NAS6级以下，每运行300小时需进行净化处理。某电厂因油净化系统失效导致油质劣化，酸值升至0.3mgKOH/g，造成密封瓦磨损加剧，漏氢量从9m³/d增至24m³/d。温度应力发电机运行时定子膛内温度达120℃，导致机壳热膨胀不均。采用三段式机座设计可使结合面温差控制在15℃以内，减少密封垫料的压缩疲劳。出线罩密封涂料需选用耐温＞200℃的改性聚四氟乙烯材料。装配精度定子绕组水路接头的安装扭矩应符合规范，M12螺栓推荐扭矩35-40N·m，过度拧紧易导致引水管裂纹。某300MW机组因接头扭矩超标20%，运行半年后发生漏氢，内冷水箱含氢量达15%。四、安全控制措施（一）运行控制策略氢压管理维持氢压波动范围±0.02MPa，当压力低于额定值90%时自动投入补氢。补氢速率控制在5m³/h以内，防止气流冲击导致密封瓦油膜破坏。停机时需先将氢压降至0.05MPa，再用CO₂置换，置换速率≥20m³/h，确保氢气浓度＜1%后方可开启人孔门。气体品质监督氢气纯度需连续＞96%，含氧量＜2%，湿度＜5g/m³。配置在线氢纯度仪，每小时记录数据，当纯度降至95%时启动排气补氢。干燥器吸附剂（活性氧化铝）每2000小时更换一次，确保出口气体露点＜-40℃。定期检测计划|检测项目|周期|标准要求||----------------|--------|---------------------------||肥皂水检漏|每月|无连续气泡生成||定冷水含氢量|在线|＜3%（体积含量）||密封油差压|每班|25-35kPa||氦质谱精检|大修|漏率＜1×10⁻⁹Pa·m³/s|（二）应急处置流程泄漏超标响应当漏氢量＞12m³/d时，立即降低机组负荷至80%额定值，启动备用密封油泵，提高油氢压差至35kPa。同时开启事故排风机，保持发电机间换气次数＞12次/小时，防止氢气积聚。火灾爆炸预防氢系统周围30米内严禁动火作业，确需焊接时必须办理一级动火票，检测环境氢浓度＜0.4%并采取隔离措施。配置推车式“Ex”级氢气检测仪，响应时间＜10秒，报警点设置0.4%（LFL下限的10%）。泄漏修复技术法兰面轻微泄漏：采用带压密封技术，注入高分子密封剂（工作温度-50~200℃）冷却管泄漏：采用J型管板焊补，焊条选用H08CrMoA，焊后进行100%PT检测密封瓦间隙超标：现场研磨至0.20-0.22mm，接触面需达到85%以上贴合五、典型案例分析案例1：华润首阳山电厂300MW机组漏氢治理问题：大修后日漏氢量24.6m³，超标105%定位：端盖结合面平面度误差达0.15mm/m，密封垫老化措施：采用精密导轨磨床修复结合面，平面度控制至0.03mm/m更换金属缠绕垫片（316L钢带+柔性石墨），螺栓按扭矩法紧固优化氢侧密封油温度控制（45±2℃），减少油膜扰动效果：漏氢量降至9.3m³/d，达到行业一流水平案例2：江苏南热600MW机组内冷水系统漏氢问题：运行中定冷水含氢量突升至8%，触发紧急停机检查：氦质谱检测发现定子绕组第12号出水接头存在Φ0.8mm沙眼处理：采用激光焊接修复（功率1.2kW，脉宽10ms）对所有接头进行100%氦检，更换老化绝缘引水管改造定冷水箱排气系统，加装氢浓度在线监测验证：修复后系统运行3个月，含氢量稳定在0.5%以下六、技术发展趋势随着智能电厂建设推进，氢气泄漏检测正朝着“数字化、预知化”方向发展。AI算法已应用于漏氢量预测，通过分析历史运行数据（氢压、油温、负荷等12项参数），建立LSTM神经网络模型，提前48小时预警潜在泄漏风险。某示范电厂应用该技术后，非计划停机次数减少60%，年节约维护成本约200万元。传感器技术方面，量子级联激光光谱（QCL）传感器实