摘要：目前氢冷发电机多采用的是双流环式密封系统，此种密封的特点是效果好，调节范围广，目前大型核电机组普遍采用此种技术。所以本文主要就运行中可能存在的问题进行预测分析，消除故障隐患，保证机组稳定运行。
关键词：故障；双流环式
1 前言
目前，一些大容量发电机，大多采用氢气做冷却介质，而其中相当数量的氢冷发电机的轴密封，采用了双流环式密封油系统。密封油系统的主要作用有：防止氢气从发电机中漏出；向密封瓦提供润滑以防止密封瓦磨损；尽可能减少进入发电机的空气和水汽。
2 双流环式密封油系统的特点
双流式密封油系统被分成两个回路——空侧和氢侧。密封环位于发电机外壳的两端，发电机轴从这里穿过气体密封罩，每个轴封有两个环形槽，以承载两个不同的油回路。从发电机方向看，空侧密封油进入每个密封环的外槽，并向外流。氢侧密封油进入每个密封环的内槽，并向内流，流向发电机的内部。正常情况下两个密封油压应保持在相同压力以减少两个油回路的油交换，这样能减少发电机壳体氢气纯度的下降。密封环结构图如图1。
图1 双流环式密封环结构图
1) 保证密封油油压高于发电机内气体压力某一个规定值, 并确保密封环内氢侧与空侧油压相等, 其压差限定在允许变动的范围之内。
2) 通过热交换器冷却密封油,从而带走因密封环与轴之间的摩擦损耗而产生的热量, 确保密封环与油温控制在要求的范围之内。
3) 通过过滤器,去除油中杂物,保证密封油的清洁度。
4) 通过发电机消泡箱和氢侧回油调节箱, 释放掉溶于密封油中的饱和氢气。
5) 空侧油路备有多路备用油源,以确保发电机安全、连续运行。
6）当空侧密封油系统向氢侧密封油系统补油时，通过真空处理单元除去油中溶解的气体。
7）向密封环和密封座之间供给密封油，减小两者之间的摩擦，以便在发电机正常运行时保持密封环和大轴同心。
3 双流环式密封油系统的组成
在密封环内设有两个供油槽, 形成独立的氢侧和空侧的密封油系统。主要由两台空侧密封油泵(其中一台为直流),一台氢侧密封油泵，空、氢侧各两台冷却器、过滤器,一个空侧回油箱, 一个氢侧回油箱,压差阀、平衡阀等部件组成。
3.1 空侧密封油系统
环路密封箱接收发电机轴承回油和轴密封空侧回油。环路密封油箱配有流出管道：一个管道向空侧密封油泵入口供油，另一个管道把部分润滑油和盘车油送到主汽轮机润滑油箱。环路密封油箱配有排烟风机，将空气和氢气排向大气。空侧密封油系统配有一个交流电机驱动泵和一个应急直流电机驱动泵，这些泵并列布置，有共同的入口集管和出口集管。直流泵作为备用以防交流泵失效。空侧油泵吸入口来自环路密封油箱，排到空侧密封油冷却器。
3.2 氢侧密封油系统
通过氢侧密封油泵，密封油被供应到内侧密封槽。泵吸入口来自氢侧回油调节箱，排到氢侧密封油冷却器。氢侧密封油系统配有两个冷却器，并列布置，正常运行，一台运行，一台备用。经冷却器冷却的氢侧密封油流过两个并行过滤器之一进入压力平衡阀。
压力平衡阀调节流到到轴封的氢侧油压，确保氢侧油压近似等于空侧油压。在轴封处，来自密封内槽的氢侧密封油向内流，流向发电机。
氢侧密封油回流到位于每个密封下面的消泡箱。当密封油流过密封时，吸收氢气，消泡箱允许一些氢气从密封油中析出，返回发电机。从消泡箱出来的密封油再从新回到氢侧回油调节箱。
4 密封油系统故障
4.1 发电机进油
密封油系统由于氢油之间的直接接触，密封油压力高于氢气压力，若运行维护和控制不当，极易造成发电机进油，油进入发电机内，将直接导致发电机绝缘腐蚀、老化，如果油未及时排出，油在机内蒸发产生油烟蒸汽，其危害也是十分可怕的。发电机进油严重危害机组的安全稳定和可靠运行。发电机进油的唯一途径是消泡箱满油后从轴端挡油板处窜入发电机内部，只要消泡箱油位正常，发电机就不会进油。
可能的原因为：（1）如果强制关闭氢侧密封油箱的排油门，多余的油不能排走，就会造成消泡箱满油。所以排油阀强制手轮无特殊操作时一定不能关闭。（2）由于油质不合格造成差压调节阀和平衡阀卡涩或是油管路堵塞，油氢压差增大，使密封油沿轴向向发电机内侧泄油量增多，氢侧密封油回油量增大，此时如果增多到大于向空侧密封油溢流量时，就会造成消泡箱满油。所以应在密封油质合格后再投入差压调节阀和平衡阀的使用，并定期对过滤器进行清洗。
4.2 发电机补氢量大
按照双流密封油结构密封瓦设计原理来讲，只有维持密封瓦内空侧密封油与氢侧密封油压力基本相等，减少空、氢侧密封油的交换，才能防止空侧油系统中夹带的空气等进入氢侧密封油系统。但实际运行中由于设备结构等方面很难控制空侧密封油和氢侧密封油压力的平衡。当空侧密封油压力大于氢侧密封油压力时，空侧密封油在密封瓦内向氢侧窜油，空侧密封油夹带的空气等进入氢侧密封油。当氢侧密封油压力大于空侧密封油压力时，氢侧密封油在密封瓦内向空侧窜油，这样将引起氢侧密封油箱油位降低，氢侧密封油箱浮球阀将打开，空侧密封油泵出口的压力油通过浮球阀补入氢侧密封油箱。因此，无论空侧密封油压力大于氢侧密封油压力，还是氢侧密封油压力大于空侧密封油压力，都将使从轴承回油来的空侧密封油夹带的油烟、水气等通过与氢侧密封油交换而进入氢侧密封油系统，再通过密封油内油档被发电机吸入发电机内，造成发电机内氢气污染，氢气纯度下降，补氢量增大。
4.3 补油造成的污染
双流环式密封油系统中,密封油箱的油位是需要经常进行调整的。为此在密封油箱内装设了自动补油门和自动溢油门。油位高时,自动溢油门开大, 将密封油箱的油溢出一部分流回主油箱；油位降低时, 自动溢油门关小或关闭, 自动补油门开大, 用空侧密封油系统的压力油补进密封油箱。
所谓“自动”，往往都是采用简单的浮筒浮在密封油箱内的油面上, 随密封油箱内油位变化, 带动补油门或溢油门开大或关小。在实际运行中, 由于这类装置容易出现机构卡涩、浮筒泄漏、调整门内漏等情况, 使自动装置失灵。而一旦失灵后, 由于浮筒和调整门都在密封油箱内部, 运行中无法修复, 只有靠手动调整。如果发现不及时, 还会造成事故。
如自动溢油门失灵, 大量排油时, 将密封油箱内油位排低后, 密封油箱内的氢气就会由此流出, 流入轴承回油管或油箱内, 很容易造成爆炸。
若自动补油门失灵，改用手动调整, 运行人员往往都要将补油门开得大些,使密封油箱保持适量的溢油。这样做的结果必然加重对发电机氢的污染。这是因为设计制造密封油箱时, 为了安装浮筒和调节门的需要, 都将杯油管和溢油管分设在密封油箱的两侧, 成1800角度布置。因而补进的由空侧密封油系统来的含空气较多的油进人密封油箱后, 直接混入了密封油箱的油内, 油中吸收的氧气、氮气等都要释放在密封油箱内, 进而污染了发电机的氢系统。因多补油而溢走的那部分油, 则几乎全是原在密封油箱内含氢量已接近饱和状态的油。这是补油对氢气系统造成污染的根本原因。
5 结论
密封油系统是氢冷发电机组的重要辅助设备,直接关系到机组的安全运行, 应引起高度重视, 把好设计、安装和运行的每一个环节, 使其始终保持良好的运行水平。
参考文献
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[4] 薛东发，发电机单流环式和双流环式密封油系统比较，广西电力，2009.2.
论文作者:李帅帅,张记刚
论文发表刊物:《电力设备》2017年第24期
论文发表时间:2017/12/23
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