雙流環式發電機密封油系統故障分析

謝 高，李 強，董益華，應光耀

（1.神華國華惠州熱電分公司，廣東 惠州 516082；2.湖南華潤電力鯉魚江有限公司，湖南 郴州423401；3.浙江省電力公司電力科學研究院，杭州 310014）

大型火力發電機組的發電機多采用氫冷方式，為了密封發電機中的氫氣設置了密封油系統，以防止外界空氣進入和內部氫氣泄漏。在國內主流機型中，雙流環式密封油系統常見于上汽和哈汽的300 MW和600 MW機組，從這些機組的實際運行情況來看，主要存在發電機進油和氫氣純度下降等問題，影響機組安全穩定運行。

1 密封油系統存在的問題

1.1 系統運行原理

雙流環式密封油系統有著相對復雜的系統結構和運行特性，其系統構成如圖1所示，系統向密封瓦提供空側和氫側2路獨立循環的密封油源，通過各自的油路分別將油通入密封瓦上的2個環狀配油槽。

空側密封瓦回油與支持瓦潤滑油回油一起排至空側密封油箱，大部分油通過U形管依靠重力作用自動溢流到潤滑油回油管路，另一部分油作為空側密封油源在空側油路中循環，空側油路的低壓備用油源取自主機潤滑油，其管路往往配置手動旁路閥。

氫側密封瓦回油流入消泡箱，再經直管溢流裝置流至氫側密封油箱，氫側密封油箱通過2個浮球閥和上下4個頂針來控制油位，補油來自空側密封油泵出口，排油至空側密封油箱。

差壓閥維持空側密封油壓略高于發電機內氫氣壓力約0.084 MPa，平衡閥則維持密封瓦氫側與空側的油壓基本相等，通過差壓閥與平衡閥的自動調節控制，達到防止外界空氣進入和內部氫氣漏出的目的。

1.2 故障案例1

某臺亞臨界600 MW機組發電機采用氫冷方式和典型的雙流環式密封油系統。機組小修結束后進行系統恢復工作，當日15：36起，數次啟停潤滑油泵配合進行轉子調整工作。20：50發現主機油箱油位大幅下降，進而確認發電機進油，緊急停運正在運行的潤滑油泵，通過檢漏計從發電機放出約9 m3的油。

圖1 雙流環式密封油系統

進油過程如下：第1次潤滑油泵啟動期間，出于即將恢復密封油系統的考慮，操作人員順便打開密封油低壓備用油源旁路手動閥進行充油，充油結束時關閉該閥門不到位，殘留了約兩圈的開度。同時，密封油系統尚有未終結的工作票，其隔離措施中氫側密封油箱上下4個頂針的位置恰使油箱處于強補禁排狀態。在隨后的潤滑油泵啟動期間，密封油在潤滑油壓作用下灌進消泡箱，再進一步進入發電機，而在此過程中，消泡箱及檢漏計高報警均未能引起操作員足夠的警惕和注意，錯失了第一時間發現發電機進油的機會。發電機進油將影響定子線圈的絕緣性能，嚴重時導致絕緣擊穿，威脅機組的安全運行。

1.3 故障案例2

某臺亞臨界300 MW機組，也采用氫冷方式和雙流環式密封油系統。機組正常運行期間4～5 d因氫壓下降而補氫1次，氫氣純度均能維持在96%以上，運行一段時間后氫氣純度明顯下降。為維持正常氫氣純度加大了補氫頻次，平均2 d就得補氫1次，大大增加了制氫壓力，而氫氣純度下降還會降低冷卻效率，影響機組安全運行。

經現場檢查，勵端空氫差壓表晃動異常，可見勵端空氫側竄流明顯，對勵端平衡閥進行調整，無明顯效果，氫側密封油箱補排油管路也明顯發燙，說明密封油回油流量變化較大。

2 故障原因分析

2.1 發電機進油

對進油位置進行分析，圖1所示“唯一的漏油點”是密封油進入發電機的唯一路徑：供油量大于排油量引起消泡箱油位上升，消泡箱高報警信號發出后未能及時處理，油位繼續上升，密封油從迷宮檔油板和轉軸之間的間隙進入發電機。對進油原因進行分析，主要可歸納為以下幾點。

（1）安全意識不夠，關鍵參數監視不到位。運行人員對密封油系統原理認識不深，閥門操作有誤，補排氫操作速度過快，設備退出順序及調整不符合要求。

（2）氫側密封油回油量偏大，導致靜壓回油管路不暢，密封瓦與轉軸間隙過大、密封油溫度偏高、密封油壓偏高等均容易造成這種情況。另外，當氫壓較低時，氫側回油壓差小，氫側密封油箱將經常保持在滿油的油位，使得發電機更容易出現進油的危險。

（3）差壓閥和平衡閥跟蹤不良或因油質原因卡澀，引起密封油量大幅變動，油位控制不住導致進油。另外，當氫側密封油箱自動補排油裝置卡澀失靈時，也容易發生因滿油而溢入發電機的事故。

2.2 氫氣純度下降

在機組正常運行過程中，氫氣純度下降主要是由于空氫側竄油和密封油流量變大引起。

空氫側油壓難以保持絕對平衡，當空側油壓高時，空側油竄到氫側，將油中攜帶的空氣釋放至發電機內。當氫側油壓高時，氫側油竄到空側，氫側油箱油位降低，自動補油閥打開，使含空氣量較高的空側油補充到氫側油箱，最終將空氣釋放到發電機內，降低了氫氣純度。

當密封瓦與轉軸間隙增大、密封油溫度升高等原因導致密封油流量大大增加時，空氫側密封油的交換量成倍增加，空側密封油中攜帶的空氣通過交換進人氫側密封油中，再通過氫側密封油進入到發電機氫氣中，同樣降低了氫氣純度。

3 改進措施

3.1 對密封油系統的改進

（1）氫側回油不暢極易導致發電機進油，建議加裝圖1所示“改造管路”（平衡閥前至空側密封油箱），由手動閥控制油量，這樣在氫側油箱回油不暢時，先關閉排油浮球閥上頂針使之處于禁止排油狀態，然后開啟此手動閥至一定位置，通過氫側密封油泵將氫側密封油箱內油輸至空側密封油箱，使氫側密封油箱油位恢復正常。

（2）加強熱工信號監視，建議在氫側密封油箱補排油管路上視現場實際情況加裝油溫或壁溫測點（圖1所示T1與T2），正常運行時補排油管路是微熱的，若溫度升高明顯或很高，說明氫側密封油箱加大了補油或排油，那么空氫側密封油可能存在著較大的不平衡，可根據此情況進一步調整平衡閥。

3.2 提高運行維護水平

（1）了解系統運行中各參數變化的規律及其相關影響，加強監視和巡查，制定完善的操作卡并嚴格執行，嚴防誤操作，尤其關注氫側密封油箱上下4個頂針的開關狀態。

（2）提高檢修質量，確保管路安裝正確，尤其是差壓閥、平衡閥等引壓管和密封瓦間隙應符合設計要求，解體檢查差壓閥和平衡閥以防卡澀，檢查確認氫側密封油箱浮球閥動作正常。

（3）系統投停和運行過程中加強油質監督，確保油質符合規程要求，防止因細小硬質顆粒卡住差壓閥和平衡閥等情況的發生。

（4）保證液位報警裝置能起到有效報警作用，關注差壓閥和平衡閥的靈敏度和跟蹤性能。

（5）系統補排氫應緩慢，避免壓力變化過快導致差壓閥、平衡閥、氫側密封油箱油位不能及時調整。

（6）系統運行期間控制合理的密封油壓和油溫，注意氫側密封油箱油位的變化情況。

（7）發電機不充氫時，可打開機座下的排污閥，這樣發電機即使進油也可以及時排出，并加強就地巡檢。

4 結語

雙流環式密封油系統容易發生發電機進油和氫氣純度下降問題，造成安全上的隱患和冷卻效率的下降，在問題案例分析的基礎上，對其原因進行了歸納并給出了改進措施，只有不斷提高運行維護水平才能保證機組的安全可靠運行。

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[2]王春艷，李軍.國產600 MW發電機進油原因分析及處理[J].東北電力技術，2006（10）：18-23.

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