摘要：针对运行中出现的汽轮发电机补氢量大的异常情况，从密封油系统的工作原理、工作特点等进行深入分析出现的根本原因，加以预防和处理。有效地避免存在的安全隐患，保证机组安全运行。
关键词：平衡阀；调节；温度；间隙
1前言
国华定州发电有限责任公司3、4号机密封油控制系统是为660MW汽轮发电机配置的辅助系统。它向发电机轴封装置提供连续不断的密封油，并对其进行监控及保护。该型汽轮发电机是采用水氢氢冷却方式，即定子绕组为水冷却，转子绕组、铁芯为氢气内部冷却。为了密封发电机内的氢气采用了双流环式密封瓦（氢侧和空侧两路油），密封瓦的油量、油温、油压均由本密封油系统来保证。氢冷发电机的氢气消耗除了增加氢气本身的成本外，还因氢冷发电机氢气纯度下降而导致发电机效率低、线圈温度升高到问题，严重影响发电机的安全经济运行。因此解决双流环密封油结构的氢冷发电机补氢量大的问题十分重要。
2.密封油结构汽轮发电机补氢量大的原因分析
2.1氢冷发电机工作原理及特点
本密封油控制系统正常运行时，空侧和氢侧两路密封油分别循环通过发电机密封瓦的空、氢侧环形油室，形成一个恒定的压力，该股油压高于机内的氢气压力，对机内的氢气起到密封作用。本密封油控制系统采用双流环式结构，发电机内正常工作氢压为0.5MPa，事故状态下可降低氢压运行。轴密封供油系统能自动维持氢油压差0.084MPa，并为发电机密封瓦提供连续不断的压力油。
实际运行中由于设备结构等方面因素很难控制空侧密封油和氢侧密封油压力的平衡，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。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。
2.2故障原因分析
2.2.1氢侧密封油系统的平衡阀调节精度差。目前平衡阀要求的精度为±50毫米水柱（±490Pa），在运行中，由于平衡阀活塞和油缸之间间隙较小，稍有杂质可能造成活塞的运动阻力增大，甚至卡死，致使平衡阀调节精度变差，不能有效维持空、氢侧密封油压力的平衡，进而造成氢气污染、补氢量增大。
2.2.2空氢侧密封油压力的测量误差。机组运行中只有维持密封瓦与转轴之间的油压平衡，才能减少空、氢侧密封油的互相窜动，但由于设备结构的原因，目前只能测量密封瓦上的空、氢侧密封油进油处的压力作为平衡阀的调节信号，因此必然造成测量误差，平衡阀不能有效维持空、氢侧密封油压力的平衡，从而引起发电机补氢量增大。
2.2.3密封瓦与发电机转子间隙增大。当空、氢侧密封油压差保持一定时，空、氢侧密封油的交换量与密封瓦的间隙的成正比。对于660MW汽轮机密封瓦与支座径向间隙为0.20mm-0.25mm，当运行中密封瓦间隙从0.20mm增大到0.25mm时，密封油流量将大大增加，而由于空、氢侧密封油之间不可避免的存在压差，密封油流量的增加将导致空、氢侧密封油的交换量成倍增加，空侧密封油中携带的空气、水分等通过交换进入氢侧密封油中，再通过氢侧密封油与氢气的接触进入到发电机氢气中污染氢气，降低氢气纯度。
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2.2.4发电机密封油温度高，密封油的粘度随油温的升高而降低，在同样的流通面积内，要维持一定的密封油压力，随着密封油温度的升高，就需要较大流量的密封油，油吸收气体的能力逐渐增加，50℃以上回油约可回收8％容积的氢气和10％容积的空气。同样密封油温度的升高，将导致密封瓦间隙增大，这同样需要增大密封油流量才能维持一定的密封油压力。发电机制造厂规定氢冷发电机空、氢侧密封油温度正常值在40-49℃之间。油温越高的粘度比就越小，要维持一定的密封油压，则需要较大的密封油流量。同样，由于密封油温的升高，密封瓦的内径将增大，这样要保证发电机内氢气不外泄，同样需要增大密封油流量来维持一定的压力。因此密封油温度过高将导致密封油流量增大，同样会引起发电机内氢气纯度下降或发电机进油。
3.提高氢气纯度，减少补氢量的防范措施
3.1保证检修时密封瓦间隙符合要求
对于660MW汽轮机，要求密封瓦与转轴直径间隙为0.20mm-0.25mm，检修时应严格按标准保证密封瓦间隙符合要求，并尽量靠近下限，这样即能减少密封油流量，又要防止因密封瓦间隙过小而产生的密封瓦温高、密封瓦磨损甚至发电机转轴震动过大等缺陷。
3.2采用高精度密封油滤网
原我厂密封油系统的空氢侧密封油均采用刮片式滤网，但实际上这只能算作粗滤网，不能有效过滤掉密封油中的微小颗粒。正是由于密封油流中的微小颗粒与密封瓦及轴颈的相对流动产生的研磨，加剧了密封瓦与轴颈的磨损，导致了运行密封瓦间隙的增大。我厂已先后对密封油系统过滤器进行技术改造，将机组原有的100um自洁刮片式过滤器更换为过滤精度更高的过滤器（过滤精度＜10um）。
3.3提高平衡阀的调节精度和运行可靠性
提高平衡阀的调节精度可有效减少空、氢侧密封油的窜动量，防止氢气污染。可从以下2方面进行：
3.3.1防止平衡阀卡涩，调节失灵。检修后密封油系统油循环时，氢侧密封可采取平衡阀旁路供油，防止检修后因系统不清洁造成的平衡阀部件卡涩。
3.3.2 检修后进行平衡阀调节试验，保证空、氢侧密封油压力平衡。可关闭密封油箱补、排油门，观察并根据密封油箱油位变化对平衡阀进行调整，最终使密封油箱油位基本稳定，达到减少空、氢侧密封油在密封瓦内交换的目的。通过试验可找出规律，在机组正常运行中，根据密封油箱是在补油或排油，微调平衡阀，同样可减少空、氢侧密封油在密封瓦内交换。
3.4控制密封油的温度
可进行密封油温在标准要求范围内上下限之间变动的试验，在发电机转轴振动不增大的情况下，尽量保持密封油温在标准的低限运行，从而达到减少密封油流量减少发电机进油和降低氢气污染的目的。
3.5提高排烟风机的风压
提高氢油分离器排烟风机的风压可提高氢油分离器的负压、减少空侧密封油中的含空气量和含水量，从而减少因空、氢侧密封油交换对氢气的污染。
4结语
通过系统分析，针对发电机存在的补氢量大缺陷，根据双流环密封油系统的特点，采取相应的防范措施，可有效减少发电机补氢量缺陷，提高发电机运行的安全可靠性。
参考文献：
[1]600MW汽轮机设备及系统[M]中国电力出版社2006
作者简介：郭谦（1967-），工程师，现工作于河北国 华定州发电有限责任公司，从事汽轮机调节系统检修工作。
论文作者:郭谦
论文发表刊物:《电力设备》2018年第7期
论文发表时间:2018/7/5
标签：发电机论文; 油压论文; 氢气论文; 间隙论文; 平衡阀论文; 系统论文; 油箱论文; 《电力设备》2018年第7期论文;