氫冷發電機密封油系統故障分析及對策

葉 明

一、引言

國電九江電廠5號機組發電機是日本日立公司生產，額定功率350MW，TLFQQ型氫冷交流發電機。發電機轉子兩端有分體式環式密封瓦，類似單流環式結構，由四個半環組成，氫、空側各兩個半環，并在水平結合面處用螺栓連接。密封瓦的中間斜坡處，上下各有一根彈簧，將兩密封瓦沿軸向分別壓向前后兩端，使其緊緊靠在密封瓦殼上，具有很好的密封效果。密封瓦來油通過密封環外圓處彈簧，并從兩半密封環中間流入，從密封環與軸之間的徑向間隙處沿軸向兩側流出，在發電機轉子高速旋轉下，密封瓦與軸之間形成壓力油膜，以封住發電機內部氫氣，防止外漏。

二、問題

1.回油和補油量不足

油箱油位嚴重偏低，導致密封油泵無法打出足夠壓力的密封油量，發電機密封瓦內無法建立正常密封壓力油膜，導致發電機密封瓦漏氫，且回油和補油量不足，還造成密封油油箱的密封油越打越少。為了維持發電機安全運行，被迫在主機冷油器進油管處加接一根內徑50mm的管子至密封油泵進口，以增加密封油泵進油量，保證有足夠的密封油壓，解決發電機密封瓦漏氫的問題。

2.密封油漏入發電機

主要表現在發電機油水監視器內出現積油，放油四天后，再次發現油水監視器內出現較多積油，再次放油約2L。為此降低密封油壓，將密封油與氫氣的壓差由58kPa降至40kPa，但仍有密封油漏入發電機，表現在油水監視器還是出現積油。通過開啟發電機絕緣監測裝置、氫氣干燥器、氫氣控制屏的排污閥，發現均有積油放出。考慮到密封油漏入發電機的油量不大，只要采取必要措施，還是可以維持發電機繼續運行，故未申請停機處理。為確保發電機正常運行，還是采取了應急措施，加強對密封油系統調整，在確保正常密封效果前提下，盡可能調低密封油壓，做好發電機每天排除積油工作，對每日的排油量進行計量，掌握漏油量變化，以便分析對發電機構成的威脅程度，防止發生發電機損毀事故。

三、分析

1.漏氫原因

為查出發電機密封瓦漏氫的原因，對密封瓦進行解體檢查，發現發電機轉子兩端密封瓦處軸頸有嚴重磨損，勵端軸頸處磨損痕跡寬度達30mm，最深達0.45mm，機端軸頸處磨損痕跡寬度14mm，最深凹槽達0.1mm。勵端空側上密封瓦磨損刮痕很深且其他密封瓦均存在嚴重磨損，測量機端密封瓦間隙，空側0.21mm，氫側 0.34mm，勵端密封瓦間隙，空側 0.68mm，氫側0.76mm，間隙均嚴重超標（標準值為空側0.09±0.02mm、氫側0.20±0.02mm）。密封瓦與發動機軸頸之間間隙均嚴重超標，主要是因為機組啟停過程中出現過溫度控制不當，轉系彎曲度超標，過臨界轉速時軸振嚴重超出制造廠規定的軸振最大允許值。加之油中雜質含量超標，導致密封瓦和發電機軸頸嚴重磨損，從而造成密封瓦間隙過大，導致無法在密封瓦與軸之間形成足夠的密封壓力油膜。

密封瓦彈簧松弛，沒有足夠力量將兩密封環沿軸向分別壓向前后兩端，導致其未緊密靠在密封瓦殼體上，密封瓦與瓦殼體之間出現0.25mm的軸向間隙，造成部分密封油未進入密封瓦內，而是直接從密封瓦回油管排走。

密封油箱補油浮球閥卡澀，開度過小，造成大部分密封油無法回到密封油箱。主潤滑油系統向密封油箱補入的油量嚴重不足，密封油箱油位嚴重偏低，密封油泵無法向密封瓦提供足夠流量和壓力的密封油。同時密封瓦內密封油的量和壓力偏低，促使密封瓦和軸頸磨損。

解體檢查密封油箱補油浮球閥，變質的密封油產生的狀沉淀物淤積在補油浮球閥內間隙中，使得補油浮球閥卡澀，無法正常開關，卡在四分之一的開度位置。運行中密封瓦的回油無法及時回到密封油箱，使得主潤滑油系統油量不足。

綜上所述，導致密封瓦內無法建立正常密封油壓和油膜的根本原因是發電機轉子兩端密封瓦處軸頸磨損嚴重，密封瓦彈簧彈性松弛和密封油箱補油浮球閥卡澀。

2.密封油漏入發電機

停機中對機端密封瓦裝置的內油擋進行檢查，查得內油擋各密封結合面0.03mm塞尺塞不進，表面密封膠干燥無油跡，內油擋與軸頸間隙合格，發電機轉子平衡槽無積油，機端密封瓦內油擋合格。檢查勵端密封瓦的內油擋，查得內油擋中分面局部存在0.1～0.15mm間隙，標準要求0.05mm塞尺塞不進，其他密封結合面無異常，內油擋與軸頸間隙在合格范圍內，解體檢查內油擋中分面，中分面有積油，存在局部間隙，涂有密封膠處高出未涂密封膠處0.1～0.15mm，勵端發電機平衡槽上有較多油。

從解體情況，初步可以判定導致發電機進油原因為勵端密封瓦內油擋水平結合面間隙過大所致。由于發電機密封油系統設備結合面均采用剛性接觸，為了確保絕對密封，檢修過程中在結合面處涂抹有耐油密封膠。分析認為，大修中勵端內油擋最后組裝時，中分面有雜質未清理干凈，使勵端內油擋中分面被頂起，造成中分面存在間隙，中分面雖涂抹了密封膠，但不能將中分面的密封膠壓死，且由于檢修人員的疏忽，中分面存在涂膠不均勻問題，長期在發電機風扇鼓風作用下部分密封膠被吹掉，以致出現局部（總長有240mm）貫穿性間隙，使密封油漏入發電機內。根據檢查結果，可確定密封油漏入發電機原因是檢修人員疏忽所致。

四、措施

（1）采用冷焊技術修復勵端軸頸，利用ERNiCr-3焊絲進行修補，修復后軸頸直徑482.55mm，橢圓度0.02mm，刀口尺透光檢查均勻，0.02mm塞尺不入。更換磨損嚴重且間隙超標的密封瓦，使發電機密封瓦與軸頸的間隙分別為空側0.09mm，氫側0.20mm，達到合格值。

更換兩端密封瓦彈簧，使空側和氫側的密封瓦沿軸向分別壓向前、后兩端，緊密靠在密封瓦殼體上，消除了密封瓦與密封瓦殼體之間的軸向間隙。

（2）解體清洗密封油箱補油浮球閥，消除卡澀，清洗后密封油箱補油浮球閥能正常開關，為防止此類問題再次發生，定期對密封油和主機潤滑油進行凈化處理，并做好油凈化裝置的維護保養，保持油凈化裝置的凈化能力，確保密封油品質合格。

（3）為確保內油擋組裝質量，在組裝發電機兩端密封瓦裝置過程中，嚴格執行檢修工藝規程，特別是在兩端密封瓦裝置的內油擋各結合面清理中，嚴格按標準進行，裝復中，內油擋各結合面0.03mm塞尺不入，且結合面均勻涂抹密封膠，內油擋與軸頸間隙，上 0.50mm、下 0.09mm、左0.09mm、右 0.50mm。

（4）加強運行人員技術培訓，提高機組運行操作水平，以確保機組通過臨界轉速時，軸振控制在合格值范圍內，避免再次發生發電機軸頸和密封瓦嚴重磨損的問題。同時提高檢修人員的檢修水平，培養檢修人員嚴謹細心的作風。

五、效果

采取措施后，經檢查確認，密封油箱補油浮球閥運行正常，能維持密封油箱正常油位，能向密封油泵提供足夠的密封油量，密封油泵能向發電機兩端密封瓦內提供達到設計壓力的密封油量，兩端密封瓦內能形成合格壓力的油膜阻止兩端密封瓦漏氫，消除了發電機兩端密封瓦漏氫問題。不再使用密封油泵進口的臨時管道。發電機兩個油水監視器未出現積油，解決了密封油漏入發電機的問題。

W13.03-29