【关键词】：台山核电 发电机 三流环密封组件 气密试验 设计制造
引言
广东台山核电一期共2台发电机组，由法国ALSTOM设计，主发电机在四川东方电机厂制造，是目前世界上在建及运行中容量最大的机组，单机容量1750MW。1号励磁机在ALSTOM Belfort工厂制造，2号励磁机在东方电机厂制造，1、2号机组的励磁调节系统设备由ALSTOM提供。
发电机为4极，半速发电机，转速1500r/min，发电机结构为三段式结构，由定子、转子、励磁机及其它附件组成。定子由定子机座、定子铁芯、定子绕组、端部结构、端罩、端盖、出线罩等部件组件；转子由转轴、转子线圈、护环、中心环、风扇、导电杆等部件组成；励磁机采用旋转二极管无刷励磁，电枢转子悬挂在发电机励端转轴上，磁极固定在机座上。
发电机采用水-氢-氢来冷却，也就是定子绕组水内冷，定子铁芯及转子采用氢气冷却。氢气为爆炸性气体，漏氢在局部范围聚集很容易造成爆炸事故的发生；同时为了保证发电机的冷却效率，对发电机内部的氢气必须控制在一定的压力。为了保证发电机的连续出力以及防止氢气泄漏过大而在局部区域聚集，对发电机的漏氢量必须严格控制在一定的范围。
采用三流环油密封组件，即从内向外依次为氢侧密封油、真空侧密封油、空侧密封油。油密封组件是隔绝定子膛内氢气从端盖和轴颈泄漏到发电机外的主要密封部件，由内挡油盖、过渡环、密封座、挡油环、密封瓦、密封座盖、中挡油盖、外挡油盖组成。
密封油系统采用三个基本回路避免氢气进入GGR油回路：空侧油回路、除气油回路和氢侧油回路。
空侧油回路为主回路，负责存储密封油并保证发电机空侧密封。正常情况下一台交流密封油泵运行，从空侧油箱取油，经过热交换器和过滤器将密封油注入至驱动端和非驱动端空侧密封油环，回油至空侧油箱。在过滤器下游有两个压差控制阀用来控制空侧油回路压力。同时在空侧油回路上有三台蓄能器保持运行以应付瞬态压降。
除气油回路保证将空侧油和氢侧油分离。正常运行时抽真空油泵运行，以维持除气油箱的负压，排气至空侧油箱，而空侧油箱上部气体有两台并列布置的100%排风机的其中一台排出。除气油泵从除气油箱取油，并将其注入至驱动端和非驱动端空侧密封油环。
氢侧油回路保证发电机氢侧密封，分为发电机驱动端和非驱动端两个子回路。正常运行两台密封油泵运行，从驱动端和非驱动端密封油环一侧取油，经冷却后注入驱动端和非驱动端密封油环另一侧。驱动端和非驱动端氢侧油压差控制阀保证氢侧油回路压力。非驱动端氢侧回油管线上有一条专门控制驱动端和非驱动端氢侧油泵入口油位的管线，当油位高时GHE4530VH-开启以防止密封油进入发电机。
漏氢量的大小，主要由四部份构成：一是通过油密封漏氢；二是端盖与机座、冷却器结合面，出线套管等的漏氢；三是氢气通过汇流管法兰、水接头等漏入水系统；四是通过导电杆密封处漏氢。台山发电机对漏氢量作了规定：正常运行下的漏氢量为12立方米/天，最大漏氢量为18立方米/天。
2.制造厂内整体气密试验泄漏率修正
2.1试验介绍
发电机制造厂内总装后，投用密封油系统（厂内只有单流环密封，只投用空侧密封油），进行整体气密试验。检查方法如下：充入0.1~0.2MPa空气，直到压力达到表压0.66MPa，仔细检查，确认不漏气，开始计算时间。24小时后，再读取机内气压，修正温度影响后，计算出压力降，依据《1750MW总装工艺守则B版》要求考核。按照监测数据计算，二次气密压力降为2.0%，不符合规范（≤0.8%/天）要求。
2.2问题处理
经氦气检漏发现，气体从控制系统的下油箱溢出，怀疑密封油溶解气体及流动带出所致，认为气密压力降2.0%由发电机自身和密封油系统两部分叠加，需扣除密封油溶解气体再进行考核。
为此，东方电机计算了总漏气量，平均为20.00立方米每天，包含密封油溶解气体量。依据台山1#机整体气密试验数据气体溶解量为13.81立方米每天。修正后，电机本体的漏气量为6.19立方米每天，折算为压力降为0.57%/天，符合《1750MW总装工艺守则B版》压力降标准。
2.3 问题分析
东方电机大型发电机试验站原采用单流环式密封油系统。在对台山发电机进行工厂试验时，临时采用此系统作为发电机氢侧油源。和产品用（三流环）密封油系统中的氢侧油自己封闭循环不同，临时系统中的氢侧油将排出机外回到主油箱。因此，将不可避免地将机内的空（氢）气溶解在油中后带出机外，增加气体消耗量。
在考核发电机本体漏气（氢）量时，需要将这一部分由氢侧密封油带走的气体量从总漏气量中减去，再按技术规范考核。
密封油溶解气体量Qgas 的计算如下：
Qgas = P * Qoil * V0 (m3/天)
式中： P 为机内气体压力（表压，Kg/cm2）；
Qoil 氢侧的回油量(m3/天)；
V0 气体在油中的溶解率。
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根据试验报告有：
P = 6.58704 (试验期间平均压力，表压Kg/cm2）；
Qoil = 21.7526 (平均值，m3/天)
由附件 1 推算得：
V0 = 0.0963712 （回油温度28.82℃时的溶解率）
因此，Qgas = 6.58704x21.7526x0.0963712 =13.81 (m3/天)
由于气密试验测得的总漏气量为 20.0 (m3/天)，可以由此计算出发电机本体的漏气量为：20.0 – 13.81 = 6.19 m3/天。
2.4 问题影响
?需关注气密试验时，设备和系统与正式运行状态差别，分析这些差别对气密试验结果影响。
?空气和氢气能溶解在密封油中，计算泄漏量时需根据程序要求考虑气体溶解率。
?查漏时不能打开空侧密封油排烟风机，静置一段时间后再进行查漏。
3．过渡环和端盖氢侧密封油回油管结合面处漏气处理
3.1 问题介绍
过渡环和端盖间设计有绝缘垫片，外沿设计有两道O型密封圈。密封油回油管在过渡环和端盖结合面处设计有绝缘垫板，未设计O圈密封。正常运行时，氢侧回油管内充满氢气，压力为6bar。
收到法国FA3项目关于该处存在漏气反馈后，台山核电在2#机进行了励端氢侧回油孔局部验证试验。
试验方法如下：
?在励端过渡环与内挡油盖结合面氢侧回油管孔处安装临时堵板并紧固，检查堵板严密性。
?安装过渡环下半，并按力矩紧固垂直面螺栓。
?拆除励端氢侧回油管第一道法兰，安装充气用临时堵板，充入空气和氦气至6bar压力。
?记录24h压力降，稳定一段时间后，使用氦检仪查漏。
因几次试验后无法保住压力，且在过渡环与外端盖把合面靠近转子侧发现有几处位置泄漏量较高，最后一次保压数据检查结果如下：
试验温度：16℃
初始压力：6.055bar
最终压力：5.005bar（14h后）
压力降：1.05bar/14h
3.2 问题处理
根据试验结果，对2#机汽、励两端密封组件进行拆除，对氢侧回油管绝缘垫板进行改造，把绝缘垫板更换为φ8mmO型圈，并进行局部气密试验验证更换后效果。汽端过渡环与端盖垂直面力矩起始1400NM，15h 后加大紧固至1800Nm，励端过渡环与端盖垂直面力矩为1500Nm。最终试验结果为：汽端压降为0.059bar/24h，励端压降为0.061bar/24h，均低于标准0.1bar/24h，压降在验收范围内，认为更换O型圈后密封性能明显改善，试验合格。
1#机因已完成励磁机安装，所以对汽励两端密封组件进行拆除，对氢侧回油管绝缘垫板进行改造，把绝缘垫板更换为φ8mm O型圈。
4．过渡环凹槽气密试验及问题处理
4.1 问题介绍
过渡环在与端盖、密封座垂直面处，分别设计有两圈O型密封圈作为密封，分别防止氢气从定子膛和密封组件向空气侧泄漏。
安装阶段设计过渡环凹槽气密试验，通过过渡环注胶孔通入6bar压缩空气，并记录24小时压降，验证垂直面O型圈密封胶条、垂直面紧固螺栓力矩、过渡环/密封座中分面密封胶、过渡环垂直面密封胶等是否满足密封要求。
试验前，在检修场地把过渡环水平放置，按安装要求与密封座安装连接。
试验时，在过渡环注胶口加工充压用专用接口，在管路上依次焊接一个压力表快速接头用三通接口，两个截止阀，压缩空气管接口。
试验时初始状态：垂直密封面按要求涂有工业凡士林，检查中分面和垂直面无间隙（0.03mm塞尺不进），垂直面螺栓紧固力矩为1400Nm，中分面螺栓紧固力矩为1170Nm。
试验要求：通入压缩空气至6bar以上，要求24小时压降小于0.1bar。
4.2 试验结果
试验中发现压力快速下降，无法保压，排除充气管路严密性问题后，首先增大垂直面螺栓紧固力矩，发现压降减缓。
4.3 问题处理
根据试验，确定如下处理方案：
?中分面密封胶Hylomar M密封胶，替换原厂使用587。
?垂直面力矩增加，密封座增至1400Nm，过渡环与端盖增至1800Nm。
?若安装后过渡环凹槽气密试验压降大于0.1bar/24h，通过注胶孔向凹槽注入titeseal胶。
在整体气密试验中，通过氦检未查出漏点。
5．总结
台山一期发电机变大带来的革新，需要在后续运行中进一步验证。通过以上对台山一期发电机气密性检查中出现的部分典型问题及其处理措施的分析及阐述，希望对后续该类型发电机安装过程提供一定参考，从设计制造考虑对目前发生的问题进行适应性的修改，以满足新机组的要求，并根据一些现场发现的问题，对此前已固定的施工流程逻辑提出新的意见和建议，尽可能减少重复工作，提高工作质量及效率。
论文作者:张世杰
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年第15期
论文发表时间:2019/12/12
标签：发电机论文; 垂直面论文; 台山论文; 回路论文; 压力论文; 氢气论文; 定子论文; 《当代电力文化》2019年第15期论文;