摘要：350MW级的火力发电机组的发电机大都采用水-氢-氢的冷却方式，即发电机定子绕组为水冷，发电机转子绕组为氢气内冷，铁芯为氢气外部冷却，氢气冷却效果好，同时氢气又是易燃易爆气体，为保证氢气使用安全需要将氢气密封在发电机内，发电机密封油系统的作用就是将发电机内的氢气与外界隔绝，既不让氢气逸出，保证安全，也不让空气进入发电机内，保证氢气纯度。密封油系统是在循环运行，动态调整，因此密封油系统的好处在于能保证密封油充满发电机两端的密封间隙，密封效果良好，但是在运行中密封油压力调整不当或密封油中断，则会使发电机内的氢气迅速喷出，造成事故，极有可能导致停机，甚至着火等，不仅造成了经济损失也有可能危及到人身和设备的安全，因此密封油系统的稳定性非常重要。
关键词：双流环式密封瓦；差压阀；自动调整
密封油系统是根据密封瓦的形式而决定的，目前国内大型氢冷发电机组密封油系统主要存在二种形式，单流环式密封油系统和双流环密封油系统。发电机密封瓦所需用的油（其实就是汽轮轴承润滑油），人们习惯上按其用途称之为密封油。密封油系统的专用于向发电机密封瓦供油，使油压高于发电机内氢压一定数量，以防止发电机内氢气沿转轴与密封瓦之间的间隙向外泄漏。同时密封油系统还具有分离出密封油中氢气、空气和水分功能，起到净化油的作用。密封油压过低将会导致发电机内部大量氢气泄漏，直接对整个电厂的安全造成安全隐患，相反如果密封油压力过高，将会导致密封油进入发电机内部，造成发电机进油事故，所以发电机密封油系统是否正常工作，直接影响整个电厂的安全运行。
1、密封油系统自动调整的原理
1.1 发电机密封油系统流程
本系统为集装式，分为密封油系统和氢侧密封油系统，与发电机的双流环式轴封（密封瓦）装置相对应。汽轮发电机密封瓦内有两个环形供油槽，从供油槽出来的油分成两路沿着轴向通过密封瓦内环和轴之间的径向间隙流出，其油压高于发电机内的氢气压力，从而防止氢气从发电机漏出。在密封瓦内设有两个供油槽，形成独立的氢侧和空侧的密封油系统。当这两个系统的供油压力平衡时，油流将不在两个供油槽之间的空隙中串动。密封油系统的氢侧供油将沿着轴朝发电机一侧流动，而密封油系统的空侧供油将沿着轴朝外轴承一侧流动。由于这两个系统之间的压力平衡，油流在这两条供油槽之间的空间内将保持相对静止。密封油压通过自动调整来保持稳定，密封油的流量及油箱油位由润滑油系统来保证，氢侧密封油的流量及油箱油位通过密封油系统进行调整。
1.2 发电机密封油系统调节原理
发电机密封油的压力由密封油泵提供，密封油泵分为直流油泵和交流油泵，油泵出口压力约为0.8-1.0Mpa左右，密封瓦供油采用差压阀调节氢油压差，压差调节按机内氢气压力自动调节，保证密封瓦的正常工作油压，氢油压差为0.085Mpa，油泵出口压力随机内氢压升高，压力范围为0.25-0.6Mpa。差压阀的旁路阀，起泄油作用，主要目的是维持空侧油压的稳定。氢侧密封油源由交流电动油泵供给，从交流油泵出来的压力油经管式冷却器、油过滤器后分成汽端、励端两路各经过一个平衡阀。该阀根据空侧油压，自动调节空、氢侧压力平衡，平衡后进入密封瓦。氢侧密封瓦回油经发电机消泡箱后进入油封箱，再回到油泵形成一个闭式循环油路系统。平衡阀用以保证氢、空侧油压相等，其压差不大于50mm水柱。在整个调节系统中，以氢压为基准，密封油压跟踪氢压进行调整，氢侧密封油压跟踪密封油压的变化进行调整，由于氢气压力在正常情况下变化很缓慢，因此在系统调节正常的情况下，密封油压和氢侧密封油压都会保持稳定，整个密封油系统形成一个闭环式的连续流动，任何一个环节出现异常，都会导致整个系统的调节不稳定，如果系统扰动较小，通过平衡阀及差压阀的自动调整，能保证系统稳定，如果扰动较大，超过平衡阀和差压阀的调整能力，则系统会剧烈摆动，不能自动恢复，必须手动干预。
2、发电机密封油系统的常见调节异常问题及处理
2.1 发电机密封油系统调节异常的几种原因
（1）发电机密封瓦损坏或磨损太厉害，密封瓦与发电机轴之间的间隙太大，密封油和氢侧密封油之间的串油量太大，使平衡阀和差压阀不能正常调整，引起油压波动。
（2）平衡阀或差压阀调整弹簧调整不当，过松或过紧。当调整弹簧过松时，平衡阀或差压阀出口油压波动较大，阀门调整能力较小。当调整弹簧过紧时，平衡阀或差压阀不能克服弹簧紧力，则不能动作。
（3）氢侧密封油箱油位过低，导致大量氢气进入氢侧密封油泵，使油泵不能正常工作，由于油泵出口压力波动大，必然引起平衡阀大幅调整，使密封油压和氢侧密封油压出现大幅度摆动。
（4）发电机补氢过快或氢压过高，容易引起从密封瓦处往外喷油，导致油压出现大幅波动。
（5）平衡阀或差压阀卡涩或调节膜片破裂导致不能调整，平衡阀或差压阀卡涩时阀杆不能动，膜片破裂时阀杆能停在任何位置，但不随氢压变化。
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2.2 密封油系统常见的问题及处理方法
（1）发电机充氢过程中容易出现的问题及处理方法。发电机充氢过快或氢压过高，有可能破坏密封瓦内形成的油密封环，使密封瓦失去密封作用，导致大量的氢气和油喷出或大量的空气或氢气进入发电机密封油系统，如果气体太多，就会破坏密封油泵的正常工作，使油泵出口油压出现大幅度摆动，导致系统失稳，此时应及时停止充氢并及时排氢，减小发电机内氢气压力，通过调整平衡阀，差压阀旁路的方法恢复系统稳定，应保持发电机较低氢压稳定一段时间并及时清理漏出的油，避免着火。
（2）空、氢侧密封油差压不能保持稳定值。出现这种现象主要有三种原因：一是由于空侧油压变化太快、变化幅度太大，氢侧密封油压跟踪不及时，这时主要以稳定密封油压力为主，通过空侧差压阀旁路进行调整恢复压力稳定，然后观察氢侧密封油压力的变化情况。二是由于平衡阀损坏或卡涩引起，如果平衡阀内部漏油或平衡阀卡死，则氢侧密封油压不能调整，空、氢侧密封油差压随空侧压力变化而变化，由于空侧压力一般都比较稳定，这种现象一般不易发现，可人力调整差压阀来验证是否存在这种情况。如果平衡阀内部较脏，平衡阀反应较慢，在正常情况下能维持差压稳定，在空侧压力剧烈变化时会反应迟钝，差压变化大，这种情况应拆下平衡阀进行内部清洗，采用石油醚或丙酮灌入平衡阀取样口，上下活动平衡阀阀塞，可将杂物清理干净。第三种原因是平衡阀或差压阀取样管堵塞，由于平衡阀的取样管都是从发电机密封油进油口处取出，到平衡阀，每根管的长度都超过10米，管径很小，在油质较脏或油系统使用密封胶较多的情况下，有可能出现管路堵塞的情况，使平衡阀不能正常调整，检修时应将取样管用氮气等高压气体吹扫。
3、发电机油—氢压差异常故障分析与处理
发电机压差调节阀是使油－氢两者间的压差保证在某一规定值左右，使密压瓦内油压高于机内气压，达到密封发电机氢气目的。油－氢两者的压差整定控制靠压差调节阀上部有调节螺钉，用以改变油－氢压差值，油－氢两者压差过高会使密封油漏入发电机内部，造成发电机机内部进油事故，从而影响发电机绝缘。
某电厂1号机600MW机组，发电机密封油系统为东方电机股份有限公司生产的单流环形式，发电机在充氢及压差阀调整完毕时，发现机内氢压从0.05MPa升至0.45MPa额定工作压力期间，发电机密封油压无法快速跟踪气压变化，压差阀无法正常工作，造成发电机在倒氢及充氢过程都存在发电机轻微进油事故。针对此故障，我们首先检查压差阀油氢压差值是否在正常正作范围，经检查压差显示为0.056MPa，符合厂家设计要求。重新启动密封油泵，调整压差阀顶部螺钉，使压差变大或减小，但仍存在这种现象。后经厂家同意，对压差阀进行解体检查，发现压差阀的弹簧比设计值长了30mm左右，经更换弹簧，压差调节阀能正常工作，跟踪灵敏，发电机没有发生进油事故。
而油－氢压差值压差过低就会造成漏氢量超标现象。根据以住调试机组经验，发电机油—氢压差压低主要由如下因素引起的：
差压调节阀跟踪性能不好，可能引起油—氢差压低，此时重新调试差压调节阀。油过滤器堵塞也可能引起油—氢压差低，此时应对油过滤器进行清理，并重新校验差压表计。差压调节阀卡涩，引起差压阀无法正常跟踪压力变化。密封瓦与发电机轴颈径向间隙过大。
真空油箱故障及其处理对策：
真空油箱真空低。引起原因一是管路和阀门密封不严，需找出漏点，然后消除；二是真空泵抽气能力下降，需按真空泵使用说明书找原因，并且消除缺陷。真空油箱油位高。引起原因主要是真空油箱中的浮球阀动作失灵所致，说明浮球阀需要检修。真空油箱油位低。引起原因一是浮球阀动作失灵；二是浮球阀出口端（真空油箱体内）的喷嘴被脏物堵住。这两种情况必须将真空油箱退出运行，停运真空泵、再循环泵、主密封油泵（改用事故密封油泵供油）破坏真空后，排掉积油然后打开真空油箱的人孔检修孔进行检修。另外，因密封瓦间隙非正常增加也可能引起真空油箱油位始终处于低下的状，此时可对密封瓦的总油量进行测量，测量结果与原始记录相对照即可判断密封瓦间隙是否非正常增大。如果得到确认，则须更换密封瓦才能解决问题。
4、 结束语
双流环式密封油系统，尽管密封效果好，能实现自动调整，但如果控制不好或出现一些异常情况就会导致发电机进油、氢气品质不合格，危及机组安全运行，可靠供电。运行中应严密监视密封油系统的运行参数与状态一旦发现系统平衡被破坏，系统压力大幅波动的现象，应立即关注自动能否恢复平衡，如若不能应立即手动进行调整。密封油系统故障时应严密监视发电机油位，氢压等参数，处理原则是先恢复系统平衡，再查明原因，尽快消除缺陷，保证系统正常运行。
参考文献:
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[3]谢尉扬.发电机密封油系统及运行[J].2010.41
论文作者:于森
论文发表刊物:《电力设备》2018年第13期
论文发表时间:2018/9/18
标签：发电机论文; 油压论文; 系统论文; 氢气论文; 油泵论文; 平衡阀论文; 压力论文; 《电力设备》2018年第13期论文;