摘要：对大唐略阳发电有限责任公司6号机氢气纯度下降快的原因进行分析，制定出提高氢气纯度的办法，并在A级检修中进行实施，最终有效控制了氢气纯度，并减少了补氢量，使机组运行安全得到提高。
关键词：发电机；密封瓦；氢气纯度
大唐略阳发电有限责任公司6号汽轮发电机组为北京汽轮电机有限公司与法国阿尔斯通公司合作生产的N330-17.75/540/540，330MW亚临界中间一次再热、单轴、三缸双排汽、凝汽式汽轮机。发电机组配用北京汽轮电机有限公司制造的水氢氢冷、型号为T255- 460，额定功率为330000KW，氢气系统由发电机定子外壳、端盖、氢气冷却器、密封瓦、密封油系统以及氢气管路构成全封闭气密结构。密封瓦采用的是单流环式密封瓦，其密封间隙在轴的外表面与密封瓦的内表面之间，运行时高于氢压的密封油进入密封瓦油室，分成两股分别流向氢气侧和空气侧，密封油系统供油来自汽轮机润滑油系统用油，并流经密封瓦形成一个独立的油循环系统。
一、问题旧况
6号机组自2016年C级检修以后， 6号发汽轮发电机组存在补氢次数频繁，补氢量大的缺陷，每月补氢5～6次，补氢量720～858m3。
补氢频繁，补氢量大的主要原因是发电机氢气纯度下降较快，发电机氢气纯度降低快势必加大发电机排污换氢，增大了制氢站新鲜氢气的用量，要想维持氢气纯度在96.5%以上，每次排污换氢量很大，造成氢源供氢紧张，制氢设备需要连续运行，增加了运行人员的工作量和电解电耗。
二、原因分析及措施制定
因为发电机在运行中由于转子鼓风、线圈发热等原因产生一定的热量，致使发电机的转子、定子等各部件的温度升高，为了保证发电机内构件在其允许温度范围内工作，必须及时将其产生的热量带出。由于氢气的密度仅为空气的1/14，具有最大的扩散速度和很强的导热性，导热率比空气大7倍的特点。因此氢气是发电机转子及定子铁芯的重要冷却介质。
如果氢气纯度不合格，氢气中混入空气，混合气体的密度变大，导致发电机的通风摩擦损耗增加，发电机效率降低。发电机内的热量将不能及时被带出，必然使机内构件局部过热，导致绝缘材料加速老化，影响发电机运行寿命，如果氢气纯度下降至爆炸范围内，在一定的条件下可能会引起发电机内氢气爆炸。威胁机组运行安全。因此，对发电机内氢气纯度有严格的要求，电力行业要求发电机内氢气纯度必须大于96%，我公司要求大于96.5%，如果氢气纯度低于96.5%需要采用补氢和排污来提高纯度。不仅造成氢气的大量浪费，同时也给机组的安全运行带来隐患。我们通过查找资料、现场观察、联系生产厂家咨询的防止，分析认为发电机内氢气纯度下降的原因有以下几点：
1、氢气纯度测量不准确； 2、新氢气质量不合格；3、发电机内因绝缘老化造成发电机内部污染；4、密封油油质变质产生的污染；5、空气进入发电机内。
根据以上可能存在的原因，制定措施进行排查，以确定最终原因。
首先，对其检测装置进行了排查，通过手工测量和在线装置测量比对，结果测量数值一致，确定了制氢设备及测量装置没有问题，排除了在线测量装置存在的问题的可能性。
其次对发电机内氢气取样分析，没有发现异常的碳元素体，这样也排除了发电机自身部件老化及密封油老化产生的污染。
因此，发电机内氢气纯度下降主要原因可以确定为有空气进入发电机内。而空气进入发电机的原因有很多：
1、密封油真空泵出力不够，使得真空度低，造成油中空气不能及时分离而再次循环进入密封瓦；2、主密封油泵出口压力调得过高，使再循环回油最小，密封油雾化不良，油中溶解空气不能很好地进行油气分离；3、密封瓦间隙过大，密封油量过大，流经密封瓦后，空气释放经风扇吸入发电机内，造成氢气纯度降低。
首先，我们对6号发电机密封油系统运行中参数与设计值进行了对比，对比结果密封油系统在运行中油压、氢压、压差数据及真空油箱真空值都与设计值基本相符，可以排除真空泵、主密封油泵油压与油氢压差阀造成的油中空气量增加。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆通过现场就地观察，发现密封油进油量过大，油氢差压出口油流量表显示大于6.0m3/h，已经超过流量计的测量范围（0-6.0m3/h）。这使得主要原因确定为密封瓦间隙过大，使得密封油大量流经密封瓦，由于转轴高速运转的机械甩油作用，以及回油温度升高的热作用，含有空气和水份的密封油在密封瓦里侧的回油腔内被汽化或雾化，形成油烟，被风扇负压吸入机内，并随机内氢气一起在机内风路里循环，使氢气纯度下降，氢气受到污染。
密封瓦间隙过大的原因一般为密封瓦径向间隙大和轴颈损伤。
根据以上分析结果，我们制定以下措施，并决定在2018年A修中进行实时：1、对真空油箱、主/备用压力油箱进行检查清理；2、揭密封瓦，检查密封瓦的间隙是否在标准值范围内，接触情况是否达到每平方厘米有3～4个接触点，整体有70%以上的接触；如密封瓦间隙不合格，检查密封瓦和轴颈的磨损情况，根据磨损情况决定更换新瓦或是旧瓦修复；3、调整汽励两端密封瓦内油档间隙，使其上下左右间隙在标准值范围内。
三、措施实施
2018年在6号机A修中对上述方案进行实施，具体情况如下：
1、对密封油系统三个油箱（真空油箱、主压力油箱、备用压力油箱）进行了揭盖检修，主油箱揭开后发现油箱底部有少量油泥，油箱内部四壁没有油泥杂物，浮球阀没有损坏迹象，对其清理、回装。
2、对密封瓦进行了解体检查。
从外观检查可以看出，在密封瓦处的轴颈有轻微的磨损，但不影响将来修复后的密封瓦的效果，故不对轴颈进行处理。金属监督采用着色法检查密封瓦弹簧无裂纹缺陷，弹簧刚度符合要求，密封瓦可以继续使用。密封瓦环与轴颈接触的面上有明显的磨损痕迹，根据测量情况对旧瓦进行修刮。
将拆下的密封瓦块安装到检修专用装配盘上进行径向间隙测量，测量结果密封瓦环与装配盘径向间隙严重超标（标准≤0.02mm），具体数据如下：
汽端：空侧上下总间隙0.09mm；左右总间隙0.12mm；氢侧上下总间隙0.08mm；左右总间隙0.08mm；励端：空侧上下总间隙0.07mm；左右总间隙0.11mm；氢侧上下总间隙0.10mm；左右总间隙0.08mm；
通过对密封瓦块进行研磨修刮，使发电机汽、励两端密封瓦块接触面积达75%以上。将密封瓦环与装配盘径向间隙调整到标准范围内，具体测量数据如下：
汽端：空侧上下总间隙0.015mm，左右总间隙0.02mm；氢侧上下总间隙0.010mm，左右总间隙0.015mm；励端：空侧上下总间隙0.015mm，左右总间隙0.02mm；氢侧上下总间隙0.02mm，左右总间隙0.015mm 。
3、密封瓦解体时对汽、励两端密封瓦内油档径向间隙进行测量，测量结果汽、励两端密封瓦内油档径向间隙偏大，具体数据如下：
汽端 上0.4mm 左0.25mm 右0.30mm 下0.10mm；励端：上0.35mm；左0.2mm；右0.15mm ；下0.15m。
组装时将发电机汽、励两端密封瓦内油档径向间隙调整至要求范围内，以保证其密封性，减少密封油泄漏量，减小发电机排污量。调整后数据为：汽端：上0.40mm ；左0.15mm ；右0.40mm ；下0.05mm不入；励端：上0.45mm ；左0.15mm ；右0.30mm ；下0.05mm不入
四、处理效果
1、2018年A修结束后机组带负荷运行至今，发电机氢气纯度一直比较平稳, 氢气纯度维持在97.1%～97. 6%。就地观察密封油流量降为3.4m3/h。氢气置换次数每月2～3次，补氢量为235～380m3。
通过缺陷处理前后对比发现，：经过检修后，氢气置换次数明显减少，补氢量也大幅减小，说明此次检修达到了预期的效果。
五、结束语
此次我们通过科学原因分析，制定出具有针对性解决方案，在A级检修期间对该缺陷进行处理，彻底解决了6号机氢气纯度下降快的重大问题，提高了机组运行的安全性。
论文作者:白新伟
论文发表刊物:《电力设备》2018年第31期
论文发表时间:2019/5/6
标签：氢气论文; 间隙论文; 发电机论文; 纯度论文; 油箱论文; 测量论文; 机组论文; 《电力设备》2018年第31期论文;