发电机氢气置换二氧化碳及充氢过程中的风险(龙腾 三期） .doc

发电机充氢和气体置换过程中的风险刘有才 龙腾 张志虹秦山第三核电有限公司运行处 浙江海盐 314300 摘要：发电机重新投运前，用CO2置换发电机腔室内的空气，再用H2置换发电机腔室内的CO2，使H2浓度和压力达到要求，具备冲转条件。当发电机氢气置换二氧化碳，氢气纯度置换到90%以后准备升压时，当氢气压力高于50KPA，必须及时隔离浮子式集油箱旁路阀，以避免氢气泄漏。关键词：氢气；泄漏；浮子式集油箱 1. 发电机氢气系统介绍：秦山三期的发电机采用“水氢氢”冷却方式冷却发电机腔室，发电机定子线圈采用水冷却方式，氢气则是冷却定子铁芯及转子，以防止发电机内部产生热应力及局部过热。采用氢气作为冷却介质是因为氢气具有良好的导热性能，较低的腐蚀性和相对密度小对转子的阻力小。同时，氢气又是一种危险的气体，当它与氧气的浓度不在4%-75%范围时，遇明火或高温时则会发生爆炸，危害极大。 发电机须长时间停运检修时，必须用CO2将发电机内的氢气置换出来，再用压缩空气将CO2置换出来。当发电机维修结束重新投运前，用CO2置换发电机腔室内的空气，再用H2置换发电机腔室内的CO2，当氢气的浓度达90%以上时，可以对发电机进行充氢升压。 2发电机氢气密封油运行流程：发电机氢气压力控制系统与发电机的密封油系统有着密切的联系，发电机正常运行时，发电机密封油系统是通过向发电机提供一定压力的密封油，并要求密封油压力始终高于氢气压力，阻止氢气沿轴漏出。具体运行流程如下图所示：图(1)机组运行时，发电机密封瓦氢气侧回油经密封油回油扩容箱进入浮子式集油箱，并向上流至空气分离舱，在此与发电机密封瓦空气侧回油混合后进入润滑油套装油管，最后回到主润滑油箱。空气分离舱安装高于浮子式集油箱5m左右。这就是说，浮子式集油箱里的回油必须在一定的压力下才能流至较高处的空气分离舱。当发电机氢压在额定运行压力414kPa 时，集油箱回油在氢压的作用下顺利地流到空气分离舱。当发电机内氢压低于50kPa时，由于压力低，即使液位控制阀全开，回油也无法流至空气分离舱。回油在集油箱内积聚，油位升高，并沿着回油管继续上升，当回油管内的油位上升到比空气分离舱的回油口略高时，氢侧回油靠重力回到主油箱。但由于液位控制阀的内径比较小，不能及时的排掉疏油，最终导致发电机进油。所以当浮子集油箱的液位高于中线且有上升趋势时须及时打开集油箱的旁路阀，保证回油畅通。当发电机内氢压高于50kPa时，氢压已足以克服高度差，如果集油箱的旁路阀打开，发电机氢气侧的回油将被排空，破坏油封，氢气将通过旁路管线流向空气分离舱，并通过空气分离舱的排空管线排向大气，造成氢气泄漏。因此，为防止氢气泄漏，当发电机内氢压高于50kPa 时，集油箱旁路阀必须处于关闭状态。下图为浮子集油箱：图（2） 3异常运行事件： 在以往的运行过程中，曾经由于违反上述的工作原理，而导致氢气的泄漏。04 年6 月8 日上午，当值运行人员进行氢气置换二氧化碳的操作，由于没有控制好发电机内气体压力，导致氢气泄漏。直接原因是当发电机内的气体压力高于50KPa时，没有及时关闭浮子集油箱的旁路阀，导致其旁路管线中油被排空，发电机内的氢气通直接通过集油箱的旁路管线流向空气分离舱，通过空气分离舱的排空管线，直接排向大气。现场氢气压力表指示从75KPA突降到10KPA（现场压力表指示），主控AI氢气压力指示值则从52KPA降到-20KPA。如图(3)所示：注：图中绿线为发电机氢气压力指示图（3） 2004年12月8日用H2置换CO2，使用了689立方米的氢气，然而CO2置换尚未完全成功。正常情况下置换只需200立方米即可，升压也只需要大约350立方米左右。 其原因就是：虽然控制好了发电机内的气体压力，但没有控制好置换的流量，才导致氢气泄漏的。控制置换流量为：1标准立方米氢气/分钟。由于现场没有流量计，无法监视排放流量，只能凭工作人员的经验，通过控制充氢阀和排放阀的开度来控制向大气的排放流量，导致工作员的误操作。 4. 采取的纠正措施： 针对上述两个事件采取了以下的措施来防止人因的失误： 气体置换过程中控制发电机内气体压力30kPa 左右； 当发电机压力上升到50kPa,或者观察到集油箱的油位有明显下降趋势的时候，关闭旁路阀；在现场增加发电机内压力表便于工作人员操作；在就地向大气排放阀后管线加装旁路流量计，作为发电机气体置换操作时阀门开度的依据；加强工作人员的培训，防止人员误操作。 5. 氢气置换及升压过程的注意事项：进行发电机氢气置换二氧化碳及升压操作时还应注意以下几个问题：工前会、风险分析、安全措施逐一进行，人员安排合理，实施自检；缓慢调节氢气压力以免因压力表指示可能存在的滞后或人员来不及响应导致氢气泄漏；严密监视浮子式集油箱液位，及时打开或关闭其旁路阀； 在进行氢气升压操作时，维持足够的压差，防止氢气泄漏; 在进行升压操作时保持2-3 KPA/min;在氢气相关工作开始前随身携带查漏设备，如测氢仪，检漏液等以便随时发现泄漏，及早处理。一旦发生氢气泄漏，应确保泄漏区域的通风，及时对泄漏区域实施警戒隔离。停止相关区域的任何动火工作。参考资料：1、 氢气冷却系统运行手册98-41230-OM-0012、 庄贺庆 黄锦涛 张健民BOP热力循环第一分册 西安交通大学核电培训中心