摘要：国内大型火电厂多次发生因密封油系统故障导致发电机漏氢和进油事故。本文着重分析上汽1000MW火电机组通常采用的单流环式密封油系统，总结出容易出现的漏氢和进油事故并加以预防，从而对现场机组的安全稳定运行提供指导性意见。
关键词：单流环；氢侧回油箱；浮子阀；漏氢；进油
一、发电机密封油系统工作原理
国投南阳电厂上汽1000MW火电机组密封油系统采用单流环式密封瓦。由于氢冷发电机的转子必须穿出发电机的端盖，因此，这部分成了氢冷发电机密封的关键。密封环布置在密封环支座上，密封环和转子轴之间的间隙内充有密封用的密封油。密封油从密封环支座上的密封环室通过环上的径向空和环形槽注入密封间隙。为获得可靠的密封效果，应保证环形油隙中的密封油压力高于发电机内的气体压力。从密封环的氢侧排出的油经过消泡箱返回氢侧油箱。空侧排出的油经定子端盖上的油路返回空侧油箱。为保证密封环在较高压力下能自由浮动，密封油系统中提供了密封环浮动油。浮动油作用于密封环的空侧端面，其油压用以抵消密封环氢侧端面的氢气压力影响，防止因密封环卡涩引起发电机转轴产生过大的振动。
单流环典型性系统如下图：
二、发电机进油的原因分析
发电机进油的实质即密封油进油量大于回油量，造成氢侧油箱满油、氢侧回油管排油失效，导致密封油进入发电机内部。发电机进油主要由以下几个因素造成。
（1）、油氢压差大，导致发电机进油量偏大、发电机进油。正常的油、氢差压值是保证氢气密封性良好的根本因素。该系统装有两只差压阀，其信号分别取自氢侧回油U型管和差压阀后密封油母管，根据机内氢压调整差压阀开度。差压阀保证密封油压始终高于机内氢压0.120MPa；备差压阀保证密封油压始终高于机内氢压0.080MPa。若差压阀调节存在故障，造成油氢差压大，密封油直接由转轴窜入，发电机进油的几率将大增。
（2）、氢侧油箱满油。氢侧油箱内如果出现浮球破损、针阀卡涩等时，将会出现油箱满油，消泡箱内油不能及时排出，将会进入发电机内部。
（3）、密封瓦间隙变大。此时在相同油氢压差下，不一定能封住机内气体，为了保证正常密封，势必提高油氢压差，这样会进一步加大氢侧回油量，加大发电机进油的可能性。
（4）、发电机膛内压力低或变化大。发电机正常回油靠发电机膛内压力压迫，随着发电机膛内压力的逐渐降低，回油能量越来越小，当发电机膛内压力下降到一定程度时，氢侧油箱的油位开始升高，逐渐满油，进而发电机进油。
（5）、差压阀调节有一定的滞后性，当短时间内发电机膛内压力变化较大时，其滞后性更加明显。所以降低发电机膛内压力时，必须缓慢均匀，否则会导致差压阀调节不足，发电机密封油进油量偏大、发电机进油。
（6）、消泡箱满油。发电机的汽轮机端和励磁机端（简称汽、励端）分别装有一个消泡箱。从氢侧密封瓦出来的油先流入消泡箱中，在此气体得以从油中扩容逸出。密封油回到氢侧油箱继续循环。但若出现浮动油压力较低（如氢压力过低，差压调节阀故障，密封瓦间隙过大等原因），空侧密封油大量窜至氢侧密封油，将直接导致消泡箱内油量大增，此时若排油压力不足或回油管有堵塞现象，将引起发电机进油。
三、发电机漏氢的原因分析
如果运行中密封油氢侧油箱浮球阀在全开位卡死，浮子油箱处“油封”破坏，必然会造成发电机内氢气从回油扩大槽大量漏至空气抽出槽。由于漏氢量较大，防爆风机来不及将氢排出，空气抽出槽内氢气通过两端回油管道返回至发电机汽、励两端，再通过发电机大端盖从轴端外漏，同时造成7，8 号瓦回油不畅，大量氢气携带润滑油回油从发电机大端盖喷出，最终造成7，8 号瓦处氢气及润滑油外漏。氢气在高流速下，易与管道摩擦产生静电，氢气遇到静电后极易发生着火或爆炸。《GB 50177—93 氢氧站设计规范》要求，在管道中“氢气工作压力为0.1～1.6MPa，在不锈钢管中最大流速可为25m/s”。如果7，8 号瓦处氢气超过25m/s，极易发生着火爆炸。
四、发电机进油和漏氢的防范
从上述两方面的分析来看，发生发电机进油和漏氢主要有两个方面：运行人员的操作及设备存在故障，所以若要有效地防止发电机进油和漏氢，应做好如下几点：
保证消泡箱液位、发电机汽端液端液位报警装置能起到有效的报警作用，过高或过低都要及时的进行处理。
封油系统投运和气体置换要使用操作票，严格执行操作前检查卡，排氢风机和真空泵包括密封油泵的启动顺序按规定执行。
⑶启动密封油真空泵时注意调整真空油箱压力在-40kpa，维持氢侧油箱回油正常。另外注意监视真空泵的正常运行。
⑷密封油系统投运过程，在发电机膛内无压时，消泡箱、氢侧回油箱因差压较小可能回油不畅，此时加强对消泡箱、氢侧回油箱油位的监视，氢侧油箱油位应保持可见油位，否则应手动调节浮子阀旁路阀维持氢侧油箱油位。
⑸主机油循环时，应确认油泵进口门、差压阀和平衡阀的取样阀位置正确。充油操作应缓慢，以防油、氢差压突增，发电机进油。
⑻系统投运后，应对各冷却器，各调节门信号管进行充分排气，以避免正常运行中出现差压波动，调节性能不良。
⑼整个密封油系统投运及退出过程，应有专人监视氢侧油箱油位、消泡箱油位、主机油箱油位，发现异常时及时分析处理，特别时氢侧回油箱油位，氢侧油箱油位过高或过低大部分原因为内部浮子阀卡涩或内部结构损坏，此时应通过浮子阀旁路门进行油位调整，择机对浮子阀进行维修或更换。
⑽经常定期检查发电机下部检漏装置，发现有油时应及时排出，定期检查排氢风机出口氢气纯度，发生异常时分析原因采取有效措施。
⑿在发电机气体置换时，应严格控制置换速度，机内低气压时，除监视油氢差压、机端、励端密封油差压、氢侧回油箱油位及消泡箱油位外，还应注意密封油泵出口油压及真空油箱油位，以防进油。
⒀在发电机排氢（气）时，应缓慢降氢（气）压，可以使差压调节阀及时跟踪调节，以保证合适的油氢差压，若发现密封油油氢差压或密封油压不正常，则应停止降氢（气）压，并联系检修人员手动干预差压调节阀。
五 总结
在发电机的密封油系统和氢气系统运行过程中，严格监视和控制氢侧回油箱的油位对预防发电机进油和漏氢事故异常重要，密封油系统的差压阀正常运行与否也对发电机的运行起着关键性的作用。
参考文献：
[1]《1000MW超超临界机组调试技术丛书 汽轮机》中国电力出版社。
[2]《GB 50177—93 氢氧站设计规范》。
[3]《国投南阳电厂事故案例汇编》。
论文作者:张晓东
论文发表刊物:《电力设备》2018年第34期
论文发表时间:2019/5/24
标签：发电机论文; 油箱论文; 氢气论文; 油压论文; 浮子论文; 系统论文; 压力论文; 《电力设备》2018年第34期论文;