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摘 要：汽轮发电机的氢、油、水系统是汽轮发电机组的一个十分重要的辅助系统，主要包括了发电机氢气冷却系统、定子线圈冷却水系统、密封油系统三个系统组成，这些系统协同工作密不可分，共同保障了发电机的正常运转，任何一个系统出现问题都将影响到机组安全，这就使得在日常调节和维修氢、油、水系统时，要求运行和检修人员有着良好的技能和过硬的技术。本文介绍了发电机氢、油、水系统的组成，并且对系统异常情况进行了归纳和分析，以期为工业生产提供参考。
关键词：发电机；故障处理；汽轮机；氢冷系统
1 发电机氢、油、水系統简介
发电机氢气系统的主要功能是维持发电机内部正常运行时气体压力；干燥氢气，排出从密封油进入机内的水蒸气；监视漏入机内的液体；监视机内各个部件温度是否正常。氢气的导热性能很好，因此在很多大型机组中，氺氢冷却方式是十分常见的。氢冷系统主要由供氢系统、氢气去湿装置、供二氧化碳系统、加热器、氢气控制装置、发电机工况检测装置、发电机漏液检测装置等组成。
1）供氢系统。氢气的散热能力是空气的8倍，发电机通过氢气将产生的热量耗散。更高的氢气压力有着更好的冷却效果，所以发电机中的氢气是加压的。
2）氢气去湿装置用于干燥发电机内部的氢气。发电机内部水分含量过高，会对发电机的高应力金属结构件和高压绝缘件产生危害。氢气去湿装置的入口和出口分别装有湿度仪。分别用于监测入口和出口的氢气湿度，从而得知干燥器的干燥效果。
3）供二氧化碳系统。为了避免空气和氢气混合导致纯度降低发生爆炸，必须先将二氧化碳通入电机将内部空气置换干净后再通入氢气。同样，如果发电机进行停机操作，也必须用二氧化碳把机内的氢气置换干净。
4）加热器。二氧化碳通常是以液态的形式储存在钢瓶内，加热器用于将来自供二氧化碳系统的液态二氧化碳加热成气体，加热的汽化潜热来自于环境空气。为了保证加热器的工作效率，环境温度最好保持在5°C以上。
5）氢气控制装置主要是用来检测机内氢气的纯度、压力，控制补氢量以保证氢冷系统能够正常运行。该装置不仅能够在现场显示，还能将信号传输至集控室，能够及时、准确地监视发电机内部氢气情况，实现对氢冷系统流量、压力、纯度等多个参数的同时测量和控制。
6）发电机工况检测装置用来监测汽轮发电机组内部材料是否存在过热现象，用以在早期采取必要措施，防止事故的产生。
7）发电机液漏检测装置是用来监测发电机定子绕组和氢气冷却器，密封油、轴承油是否存在因泄露而累积在发电机底部。
2 发电机进油及故障处理
双流环式油密封可以分为空侧密封油、氢侧密封油，在发电机两端端盖内侧设有密封装置，机内氢气由于轴颈和密封瓦油膜的阻止而与外界隔离，起到密封作用。双流指的是密封瓦的空侧和氢侧是相互独立的两个系统，通过平衡阀使得两路系统油压维持平衡，从而避免两路油相互间的窜流，大大减小了空气对氢气的污染，不需要设置专门的真空净油装置。由密封瓦流出的氢侧回油在回油腔内进行氢油分离，最终回到氢侧回油箱中，这样就形成了独立的氢侧油路中循环。空侧回油和轴承的回油顺着轴承一起流回主油箱，与氢侧油路分离开。为了为氢侧油路提供充足的油源，氢侧回油控制箱要维持一定的油位。油位过高要及时打开排油装置，将油排往空侧油泵的入口[1]。排油的动力取决与机内氢气的压力，所以如果氢压过低，控制箱内的油就不易被排出，油箱油位会逐渐升高，最后通过消泡箱进入发电机。
氢侧控制油箱油箱补油阀顶针误开，正常运行时排、补油浮油阀故障失灵，以及排油阀顶针或者其他排油油路的阀门被关闭都很容易造成发电机进油的故障。
油档固定螺丝安装不到位，密封垫破损也是造成发电机进油的重要原因。
3 氢冷系统故障及处理
3.1氢气湿度上升，纯度下降
在正常的情况下，空侧密封油和氢侧密封油由于其独立性是不会发生窜油的现象，也不会发生两路油路相互污染的情况，但是在实际运行中由于管道布置不恰当或者因为门内漏造成流体的阻力下降不相同，压差阀门转动不灵，气体体积变化很大等情况使得空侧密封油和氢侧密封油相互窜动。这样就容易使得润滑油中混入较多的水分和空气，如果氢气湿度上升并且与油在密封瓦处接触，油里面分离出来的气体就会进入到发电机中使得氢气纯度降低，湿度增加，造成发电机内部绝缘水平下降，从而带来非常严重的安全隐患。
氢侧密封油泵停止运行也容易造成氢气纯度的降低，这时候空侧密封油会同时进入氢侧和空侧，此时氢侧油路中的气体会通过空侧油路溢出，同样空侧油路的空气也会随着氢侧油路进入发电机内部，造成氢气纯度的降低和湿度上升。
3.2发电机漏氢
发电机漏氢的途径主要分为内漏和外漏两种。内漏指的是氢气泄露到发电机密封油或者定子冷却水系统中，外漏则是直接泄漏到大气之中。我们可以通过检漏方法来找到漏点并加以消除，常见的漏点包括氢气的管路系统、发电机励侧、汽侧端盖、氢气冷却器本体结合面，出线套管和发电机机座结合面等。内漏则是指氢气由密封瓦漏入到密封油系统中，内漏漏点位置不明了，检查处理的方式也比较复杂，而且处理时间较长，会影响到发电机定子线圈的绝缘和寿命，直接威胁到了发电机长周期安全稳定的运行[4]。可以通过采用测氢仪，用肥皂水检测等方法来找到静态泄漏点，而动态泄漏点的检测和处理比较复杂，泄漏点不明，这就要求在安装、检修时保证施工质量，提高精度来防止这种现象的发生。漏氢防范措施：
发电机氢气冷却器发生泄露应及时在停机后进行分管子查漏。如果管子数量比较少，则可以进行堵管，管子数量比较多则直接更换冷却器，其他设备则要做好防腐处理[4]。
运行时要严格监视氢水差压，确保氢气压力大于水压且压差保持在0.04MPa以上，同时为了方便监测漏氢量，要定期打开定子冷却水管来放空气门。当氢压下降异常或者补氢量和次数增加明显时，要查找漏点[35]。
发电机大修后要根据要求严格执行气密性试验、氢气冷却器水压试验和整体的气密试验，以保证漏氢量在预定目标以内。
4 发电机定子水路故障
汽轮发电机组定子绕组水路堵塞故障在国内运行的大机组中是比较常见的，发生的主要原因是滤芯破损堵塞，铜线氧化结垢或者杂物堵塞等。为了防止这种事故，不仅制造厂要把好工艺和检测关，在设计定子水路时最好也加入反冲洗回路。
国内大机组漏水事故也较多，定子水接头、空心铜线、绝缘引水管、汇流管波形节和焊接处的焊缝都是比较常见的漏水部位。为了防止泄露事故的发生，通常在大修完毕后都要进行水压试验，根据国内电厂的经验，最好采用操作清理方便且灵敏度高的气密性试验。如某电厂在运行过程中，由于水路不断冷热循环产生的交变应力使得机内出线罩内的绝缘引水管出现鼓包变形破损，造成了水系统漏水融氢的事故[5]。
5 结论
本文介绍了汽轮发电机组氢气系统、油密封系统和定子冷却水系统的工作原理和系统功能。这三个系统作为发电机重要的辅助系统，并不是相互独立而是协同工作的，任何一个系统出现问题，都将造成危及发电机组正常生产的严重事故。氢气系统和定子冷却水系统是如今大型汽轮发电机组普遍采用的冷却系统，本章最后举例说明了上述系统在实际运行中常见的故障，分析了故障产生的原因同时给出了处理方法。
参考文献
[1] 李长松，唐广通等.600WM汽轮机油系统故障分析及处理.华电技术，2014，2.
[2] 陈巍，乔伟等.600MW空冷机组试运行中润滑油系统故障分析[J].内蒙古电力技术，2012，26（4）：59-60.
[3] 刘海磊. 盘车装置的损坏分析.中国机械Machine China.
[4] 孔令军，岳啸宁.氢冷发电机漏氢分析及防范措施[J].河北电力技术 2011（12）：35-37.
[5] 高丽芳，陆刚，李涛，王勇.600MW机组调试论国内外统计机组的技术特点[J]新疆电力电力技术 2008（02）：6-9.
关键词：发电机；故障处理；汽轮机；氢冷系统
1 发电机氢、油、水系統简介
发电机氢气系统的主要功能是维持发电机内部正常运行时气体压力；干燥氢气，排出从密封油进入机内的水蒸气；监视漏入机内的液体；监视机内各个部件温度是否正常。氢气的导热性能很好，因此在很多大型机组中，氺氢冷却方式是十分常见的。氢冷系统主要由供氢系统、氢气去湿装置、供二氧化碳系统、加热器、氢气控制装置、发电机工况检测装置、发电机漏液检测装置等组成。
1）供氢系统。氢气的散热能力是空气的8倍，发电机通过氢气将产生的热量耗散。更高的氢气压力有着更好的冷却效果，所以发电机中的氢气是加压的。
2）氢气去湿装置用于干燥发电机内部的氢气。发电机内部水分含量过高，会对发电机的高应力金属结构件和高压绝缘件产生危害。氢气去湿装置的入口和出口分别装有湿度仪。分别用于监测入口和出口的氢气湿度，从而得知干燥器的干燥效果。
3）供二氧化碳系统。为了避免空气和氢气混合导致纯度降低发生爆炸，必须先将二氧化碳通入电机将内部空气置换干净后再通入氢气。同样，如果发电机进行停机操作，也必须用二氧化碳把机内的氢气置换干净。
4）加热器。二氧化碳通常是以液态的形式储存在钢瓶内，加热器用于将来自供二氧化碳系统的液态二氧化碳加热成气体，加热的汽化潜热来自于环境空气。为了保证加热器的工作效率，环境温度最好保持在5°C以上。
5）氢气控制装置主要是用来检测机内氢气的纯度、压力，控制补氢量以保证氢冷系统能够正常运行。该装置不仅能够在现场显示，还能将信号传输至集控室，能够及时、准确地监视发电机内部氢气情况，实现对氢冷系统流量、压力、纯度等多个参数的同时测量和控制。
6）发电机工况检测装置用来监测汽轮发电机组内部材料是否存在过热现象，用以在早期采取必要措施，防止事故的产生。
7）发电机液漏检测装置是用来监测发电机定子绕组和氢气冷却器，密封油、轴承油是否存在因泄露而累积在发电机底部。
2 发电机进油及故障处理
双流环式油密封可以分为空侧密封油、氢侧密封油，在发电机两端端盖内侧设有密封装置，机内氢气由于轴颈和密封瓦油膜的阻止而与外界隔离，起到密封作用。双流指的是密封瓦的空侧和氢侧是相互独立的两个系统，通过平衡阀使得两路系统油压维持平衡，从而避免两路油相互间的窜流，大大减小了空气对氢气的污染，不需要设置专门的真空净油装置。由密封瓦流出的氢侧回油在回油腔内进行氢油分离，最终回到氢侧回油箱中，这样就形成了独立的氢侧油路中循环。空侧回油和轴承的回油顺着轴承一起流回主油箱，与氢侧油路分离开。为了为氢侧油路提供充足的油源，氢侧回油控制箱要维持一定的油位。油位过高要及时打开排油装置，将油排往空侧油泵的入口[1]。排油的动力取决与机内氢气的压力，所以如果氢压过低，控制箱内的油就不易被排出，油箱油位会逐渐升高，最后通过消泡箱进入发电机。
氢侧控制油箱油箱补油阀顶针误开，正常运行时排、补油浮油阀故障失灵，以及排油阀顶针或者其他排油油路的阀门被关闭都很容易造成发电机进油的故障。
油档固定螺丝安装不到位，密封垫破损也是造成发电机进油的重要原因。
3 氢冷系统故障及处理
3.1氢气湿度上升，纯度下降
在正常的情况下，空侧密封油和氢侧密封油由于其独立性是不会发生窜油的现象，也不会发生两路油路相互污染的情况，但是在实际运行中由于管道布置不恰当或者因为门内漏造成流体的阻力下降不相同，压差阀门转动不灵，气体体积变化很大等情况使得空侧密封油和氢侧密封油相互窜动。这样就容易使得润滑油中混入较多的水分和空气，如果氢气湿度上升并且与油在密封瓦处接触，油里面分离出来的气体就会进入到发电机中使得氢气纯度降低，湿度增加，造成发电机内部绝缘水平下降，从而带来非常严重的安全隐患。
氢侧密封油泵停止运行也容易造成氢气纯度的降低，这时候空侧密封油会同时进入氢侧和空侧，此时氢侧油路中的气体会通过空侧油路溢出，同样空侧油路的空气也会随着氢侧油路进入发电机内部，造成氢气纯度的降低和湿度上升。
3.2发电机漏氢
发电机漏氢的途径主要分为内漏和外漏两种。内漏指的是氢气泄露到发电机密封油或者定子冷却水系统中，外漏则是直接泄漏到大气之中。我们可以通过检漏方法来找到漏点并加以消除，常见的漏点包括氢气的管路系统、发电机励侧、汽侧端盖、氢气冷却器本体结合面，出线套管和发电机机座结合面等。内漏则是指氢气由密封瓦漏入到密封油系统中，内漏漏点位置不明了，检查处理的方式也比较复杂，而且处理时间较长，会影响到发电机定子线圈的绝缘和寿命，直接威胁到了发电机长周期安全稳定的运行[4]。可以通过采用测氢仪，用肥皂水检测等方法来找到静态泄漏点，而动态泄漏点的检测和处理比较复杂，泄漏点不明，这就要求在安装、检修时保证施工质量，提高精度来防止这种现象的发生。漏氢防范措施：
发电机氢气冷却器发生泄露应及时在停机后进行分管子查漏。如果管子数量比较少，则可以进行堵管，管子数量比较多则直接更换冷却器，其他设备则要做好防腐处理[4]。
运行时要严格监视氢水差压，确保氢气压力大于水压且压差保持在0.04MPa以上，同时为了方便监测漏氢量，要定期打开定子冷却水管来放空气门。当氢压下降异常或者补氢量和次数增加明显时，要查找漏点[35]。
发电机大修后要根据要求严格执行气密性试验、氢气冷却器水压试验和整体的气密试验，以保证漏氢量在预定目标以内。
4 发电机定子水路故障
汽轮发电机组定子绕组水路堵塞故障在国内运行的大机组中是比较常见的，发生的主要原因是滤芯破损堵塞，铜线氧化结垢或者杂物堵塞等。为了防止这种事故，不仅制造厂要把好工艺和检测关，在设计定子水路时最好也加入反冲洗回路。
国内大机组漏水事故也较多，定子水接头、空心铜线、绝缘引水管、汇流管波形节和焊接处的焊缝都是比较常见的漏水部位。为了防止泄露事故的发生，通常在大修完毕后都要进行水压试验，根据国内电厂的经验，最好采用操作清理方便且灵敏度高的气密性试验。如某电厂在运行过程中，由于水路不断冷热循环产生的交变应力使得机内出线罩内的绝缘引水管出现鼓包变形破损，造成了水系统漏水融氢的事故[5]。
5 结论
本文介绍了汽轮发电机组氢气系统、油密封系统和定子冷却水系统的工作原理和系统功能。这三个系统作为发电机重要的辅助系统，并不是相互独立而是协同工作的，任何一个系统出现问题，都将造成危及发电机组正常生产的严重事故。氢气系统和定子冷却水系统是如今大型汽轮发电机组普遍采用的冷却系统，本章最后举例说明了上述系统在实际运行中常见的故障，分析了故障产生的原因同时给出了处理方法。
参考文献
[1] 李长松，唐广通等.600WM汽轮机油系统故障分析及处理.华电技术，2014，2.
[2] 陈巍，乔伟等.600MW空冷机组试运行中润滑油系统故障分析[J].内蒙古电力技术，2012，26（4）：59-60.
[3] 刘海磊. 盘车装置的损坏分析.中国机械Machine China.
[4] 孔令军，岳啸宁.氢冷发电机漏氢分析及防范措施[J].河北电力技术 2011（12）：35-37.
[5] 高丽芳，陆刚，李涛，王勇.600MW机组调试论国内外统计机组的技术特点[J]新疆电力电力技术 2008（02）：6-9.