嚴(yán)重的漏氫故障是發(fā)電機(jī)設(shè)備、乃至整個發(fā)電廠惡性事故主要原因之一，一旦處置不當(dāng)就會導(dǎo)致氫爆，造成發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子、定子損壞，甚至造成廠房損毀、人員傷亡等，危害十分巨大。雖然當(dāng)前發(fā)電機(jī)在線監(jiān)測設(shè)備可靠性不斷提高，發(fā)電廠的管理水平和安全意識也在不斷提升，但近年來發(fā)電機(jī)嚴(yán)重漏氫引發(fā)的氫爆事故仍時有發(fā)生。

本文結(jié)合一起發(fā)電機(jī)嚴(yán)重漏氫并導(dǎo)致起火的案例，說明了測溫接線板處的密封結(jié)構(gòu)，分析了故障產(chǎn)生的原因及其發(fā)展過程，介紹了發(fā)電機(jī)測溫接線板漏氫的各種處理方式，并對以后發(fā)電機(jī)漏氫故障發(fā)生時可采取的應(yīng)急處理方式和運行中的風(fēng)險控制措施提出一些經(jīng)驗和建議。

1 故障過程

2015年4月12日06:00，某電廠4號發(fā)電機(jī)計算漏氫量達(dá)到59.6m3/d，檢查發(fā)現(xiàn)勵端測溫接線板處有火苗（如圖1所示），判斷為該處泄漏的氫氣引燃所致，果斷打閘停機(jī)，在臨時采取外部封堵措施處理后起機(jī)運行2天，然后停機(jī)更換了全部9個測溫接線板。

1.1 設(shè)備概況

某4號發(fā)電機(jī)為東方電氣集團(tuán)東方電機(jī)廠生產(chǎn)，型號為QFSN-350-2-20，額定功率350MW，2010年投運。該發(fā)電機(jī)共設(shè)置有9個測溫接線板，其中勵端3個，汽端6個。

此次漏氫引起燃燒的是勵端的7號、9號測溫接線板（7、8、9號測溫接線板均用于引出備用測點，未接入DCS系統(tǒng)）。該發(fā)電機(jī)2014年7月置換氫氣過程中內(nèi)部發(fā)生了1次局部氫爆，隨即進(jìn)行了一次抽轉(zhuǎn)子大修，修后按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了相關(guān)檢查和試驗（包括發(fā)電機(jī)整體密封試驗），合格后投入運行。

圖1 勵端測溫接線板處火苗

1.2 停機(jī)前機(jī)組運行情況

故障發(fā)生前機(jī)組負(fù)荷310MW，各測點溫度顯示正常，近階段每日漏氫量計算結(jié)果見表1。

表1 4號發(fā)電機(jī)每日漏氫量計算結(jié)果

從4號發(fā)電機(jī)運行中漏氫量計算結(jié)果看，該機(jī)自2015年1月份開始出現(xiàn)漏氫量超標(biāo)的現(xiàn)象，3月5日至4月5日間漏氫量增大至20.6m3/d，此后漏氫量逐級增大，直至停機(jī)前的59.6m3/d，遠(yuǎn)超標(biāo)準(zhǔn)要求的10m3/d。4月5日至10日期間，電廠數(shù)次用手持式漏氫檢測儀進(jìn)行查漏，發(fā)現(xiàn)多個測溫接線板及端蓋密封面等處漏氫，檢測氫氣濃度最大的是9號測溫接線板，超過1000◆L/L，但由于機(jī)組所帶負(fù)荷十分重要，因此未立即停機(jī)檢查。

1.3 停機(jī)后現(xiàn)場檢查情況

1）勵端測溫接線板布置情況

勵端3個測溫接線板分別為7號、8號和9號，均布置在發(fā)電機(jī)勵端側(cè)面，相互間距離30cm左右，布置方式如圖2所示。

圖2 勵端3個測溫接線板布置方式示意圖

2）停機(jī)后初步檢查情況

停機(jī)后現(xiàn)場初步檢查情況如下。

• （1）7號測溫接線板機(jī)外引出線表面絕緣套管已全部被燒焦（如圖1所示），噴涂肥皂水后發(fā)現(xiàn)，該測溫接線板中心孔內(nèi)有連續(xù)氣泡冒出，同時漏氫檢測儀在該處檢測時報警并超過量程（1000◆L/L）。
• （2）9號測溫接線板與機(jī)座密封墊橡膠墊有一處裂紋，位于測溫接線板法蘭11點鐘位置，手在該處可感覺到氫氣泄漏的氣流，用便攜式漏氫檢測儀在該處檢測時報警并超量程；該接線板與機(jī)座把合螺栓及接線板自身裝配螺栓發(fā)現(xiàn)明顯松動。
• （3）用便攜式漏氫檢測儀檢測汽、勵兩端除7號和9號外其余各測溫接線板區(qū)域均發(fā)現(xiàn)報警，同時用扳手復(fù)緊其余各測溫接線板與機(jī)座把合螺栓均能夠不同程度擰緊。

3）初步處理后各測溫接線板復(fù)檢情況

將該發(fā)電機(jī)測溫接線板的螺栓全部擰緊后再次檢查，發(fā)現(xiàn)9號測溫接線板法蘭和螺栓位置以及7號測溫接線板中心孔位置仍然存在漏氫，最大值仍超過1000◆L/L，其他測溫接線板未再發(fā)現(xiàn)漏氫。

2 故障原因分析

綜合機(jī)組運行數(shù)據(jù)和現(xiàn)場檢查情況分析如下：

1）根據(jù)4號發(fā)電機(jī)每日漏氫量計算結(jié)果看，該發(fā)電機(jī)漏氫量從2014年12月27日的5.2m3/d逐步增大，最終在2015年4月12日達(dá)到59.6m3/d，總體上是漸進(jìn)式發(fā)展的過程。

2）根據(jù)該發(fā)電機(jī)7號、9號以及其他7個測溫接線板存在不同程度漏氫的情況判斷，此次故障主要是由于2014年7月發(fā)電機(jī)內(nèi)部氫爆過程中，機(jī)內(nèi)氫氣壓力突增，內(nèi)外壓力差遠(yuǎn)超正常值，此時測溫接線板由于受力面積較大，因而承受了很大的沖擊力，在運行一段時間后螺栓逐漸開始松動，最終導(dǎo)致密封圈變形、破裂，使得氫氣泄漏量逐步增大，這一判斷與每日漏氫量計算結(jié)果完全吻合。

3）綜合分析認(rèn)為，前期各測溫接線板逐漸出現(xiàn)松動，因此漏氫量逐漸增加，直至9號接線板密封墊變形并出現(xiàn)裂紋，致使漏氫量突增，大量氫氣聚集在機(jī)座與外側(cè)接線端子排間的空間內(nèi)，然后透過接線端子排向外逸出。氫氣著火的原因可能是混有液相、固相粒子的氫氣噴出時攜帶靜電，在噴出后放電引燃?xì)錃?，或者由于附近測溫元件接點接觸不良、構(gòu)架等金屬件上積存的靜電等產(chǎn)生放電引燃?xì)錃獾取?/p>

不斷泄露的氫氣使火苗能夠持續(xù)燃燒，燒焦了7號測溫接線板外側(cè)引出線絕緣，該部分線芯受熱后將熱量傳導(dǎo)至嵌裝在接線板中的插針，插針過熱后使與之緊密接觸的、起主要密封作用的膠皮（該處密封結(jié)構(gòu)如圖3所示）損傷，該處密封逐漸失效，導(dǎo)致7號接線板中心孔開始大量漏氫。

圖3 測溫接線板中心孔密封結(jié)構(gòu)示意圖

3 故障處理過程

3.1 應(yīng)急處理方案的制定與實施

根據(jù)以往的處理經(jīng)驗，對于測溫接線板及類似部位的漏氫問題，常規(guī)處理方案一般有3種：

• ①第1種方案是排氫后打開人孔進(jìn)入發(fā)電機(jī)，整體更換漏氫的測溫接線板，然后充氫起機(jī)，此方案大約需要4d；
• ②第2種方案是排氫后從機(jī)內(nèi)用堵漏膠封堵測溫接線板各密封面，然后充氫起機(jī)，此方案大約需要2d；
• ③第3種方案是先降低機(jī)內(nèi)氫壓至正常大氣壓力，使漏點處內(nèi)外壓力平衡，然后用堵漏膠在機(jī)外對漏點進(jìn)行封堵，等膠固化并與殼體粘接牢固后，再將氫氣壓力補至額定氫壓。

第1種方案最為穩(wěn)妥，能夠使缺陷得到徹底處理，機(jī)組恢復(fù)正常運行；第2種方案為臨時處理方案，處理效果好的情況下可以使機(jī)組堅持運行數(shù)天甚至數(shù)月；第3種方案較少采用，在應(yīng)急處理時應(yīng)慎重考慮。

由于局域網(wǎng)調(diào)度原因該機(jī)組必須在4月13日起機(jī)，同時該電廠制氫站氫氣儲量不足，無法滿足發(fā)電機(jī)排氫后再充至額定氫壓（0.4MPa）的要求，因此上述3種方案均無法采用。在此情況下，電廠采取了從測溫接線板外部用金屬修補劑進(jìn)行帶壓堵漏的方案，同時準(zhǔn)備起機(jī)后降低發(fā)電機(jī)內(nèi)部氫壓至0.2MPa左右、控制機(jī)組負(fù)荷在150～180MW區(qū)間運行，以減小機(jī)組運行中漏氫量，并降低外部堵漏膠開裂的風(fēng)險。

處理過程中，首先將發(fā)電機(jī)氫壓降至0.13MPa左右，然后采用金屬修補劑反復(fù)對7號和9號測溫接線板進(jìn)行帶壓堵漏（封堵情況如圖4所示），隨著不斷的封堵，漏氫量逐步減小。隨后將氫壓補至0.2MPa，起機(jī)運行，機(jī)組帶負(fù)荷155MW左右。

運行中保持發(fā)電機(jī)區(qū)域通風(fēng)良好，設(shè)置安全圍欄，擴(kuò)大禁止動火作業(yè)范圍，密切監(jiān)視氫壓及各部位溫度，并在7號和9號測溫接線板處懸掛漏氫監(jiān)測儀并進(jìn)行遠(yuǎn)距離監(jiān)視，做好隨時打閘、迅速排氫等風(fēng)險預(yù)案。連續(xù)2天該發(fā)電機(jī)每日漏氫量維持在10m3/d左右，至4月15日停機(jī)檢修。

圖4 勵側(cè)7號測溫接線板（上側(cè)）和9號測溫接線板（下側(cè)）封堵情況

3.2 停機(jī)檢修處理措施

• 1）由制造廠對發(fā)電機(jī)定子、轉(zhuǎn)子各部位進(jìn)行全面檢查，整體更換全部的測溫接線板以及外部燒損的端子排和引線，全面核對從各測溫元件至DCS的全部回路，確保機(jī)內(nèi)測溫線連接正確、捆扎牢固。
• 2）考慮到目前測溫線端子箱直接固定在測溫接線板外側(cè)機(jī)座筋板上，完全覆蓋了測溫接線板，因而無法對測溫接線板進(jìn)行檢漏，一旦發(fā)生故障時不便于實施封堵；同時智能前端箱與測溫接線板距離較近，智能前端箱和端子排上接點較多，可能會產(chǎn)生微小的火花，存在安全隱患。因此應(yīng)對其布置方式進(jìn)行調(diào)整，移至6.3m平臺。
• 3）發(fā)電機(jī)檢修結(jié)束后、重新起動前進(jìn)行了內(nèi)冷水系統(tǒng)水壓試驗、整體氣密試驗，確保發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水系統(tǒng)以及整體的密封性能合格。

4 結(jié)論

從運行情況來看，此次故障發(fā)生前3個月時間里機(jī)組日漏氫量超標(biāo)而未查明原因，同時該發(fā)電機(jī)之前在氫氣置換過程中內(nèi)部發(fā)生局部氫爆，這充分暴露出該廠運維管理不到位，人員技術(shù)水平不足、安全風(fēng)險辨識能力不強(qiáng)，導(dǎo)致主設(shè)備缺陷長期得不到處理。

同時也使我們認(rèn)識到：

①當(dāng)發(fā)電機(jī)內(nèi)部氫爆或由于其他原因?qū)е聝?nèi)部壓力突增時，測溫接線板和端蓋等面積大的部件會承受很大沖擊力，故障后必須對可能承壓的部位進(jìn)行全面的檢查和處理，否則可能會在后續(xù)運行中發(fā)生漏氫；

②當(dāng)發(fā)電機(jī)漏氫起火并形成持續(xù)燃燒的火苗時，在沒有其他特殊危險的情況，可以考慮暫不滅火，如果滅火后沒能及時堵住漏點，在通風(fēng)不足時，持續(xù)泄露的氫氣會在廠房內(nèi)不斷集聚，就可能發(fā)生氫爆，因為許多資料都表明，即使沒有明火，廠房內(nèi)的發(fā)電機(jī)滑環(huán)、控制電纜、電源箱、金屬構(gòu)件等也不可避免地存在細(xì)微火花或靜電放電現(xiàn)象，只要火花或靜電放電能量大于0.02mJ就有可能引爆任何在爆炸極限范圍（體積濃度4%～75%）內(nèi)的氫氣。