300MW發電機密封油系統常見故障及分析

【摘要】針對上海汽輪發電機有限公司生產的國產300MW汽輪發電機密封油系統結構進行介紹，以及發電機內部進油的原因分析和相應的防范措施，系統改造。

【關鍵詞】發電機密封油系統； 發電機內部進油的原因； 防范措施； 系統改造

1、引 言

采用氫氣冷卻的汽輪發電機必須由密封油對其端部進行密封，即保證發電機內部氫氣不外泄，又防止空氣和潮氣進入發電機。秦皇島發電有限公司3、4號機組采用的上海汽輪發電機有限公司生產的國產300MW汽輪發電機，其密封油系統采用雙流環式密封瓦結構，密封效果好，調節范圍寬，是非常成熟的產品。但是如果對發電機內部氫壓控制不當的情況下，氫側密封油箱油位不易控制，密封油極易沿軸向進入發電機內部。啟、停機操作不當也可能造成發電機內部進油事故。特別是在發電機內部進油是惡性事故，應該引起高度的重視。下面就對發電機密封油系統，發電機內部進油原因及防范措施做以介紹。

2、密封油系統介紹

上海汽輪發電機有限公司生產的國產300MW汽輪發電機組的密封油系統采用雙流環式密封瓦。由于氫冷發電機的轉子軸必須穿過發電機的端蓋，因此這部分成了氫內冷發電機密封的關鍵。密封油分為空側和氫側兩個油路將油供給軸密封瓦上的兩個環狀配油槽，油沿轉軸軸向穿過密封瓦內徑與轉軸之間的間隙流出。如果這兩個油路中的供油油壓在密封瓦處恰好相等，油就不會在兩個配油槽之間的間隙中竄流，通常只要密封油壓始終保持高于機內氣體壓力，便可防止氫氣從發電機內逸出?？諅扔吐饭┙o的油則將沿軸和密封瓦之間的間隙流往軸承側，并同軸承回油一起進入空側密封油箱，從而防止了空氣與潮氣侵入發電機內部。氫側密封油則沿軸和密封瓦之間的間隙流往發電機內側，落入消泡箱，最后回到氫側密封油箱。 空側油路：由空側交流密封油泵從空側回油箱取得油源，將一部分油泵入油冷卻器、濾油器注入密封瓦的空側，另一部分油經過差壓閥流回到油泵進油側。通過差壓閥將調節空側密封油壓力始終保持在高出發電機內氣體壓力0.084Mpa的水平上。另外空側配有直流密封油泵備用。

氫側油路：氫側密封油路中的油泵從氫側密封油箱取得油源。它把一部分油經過油冷卻器、濾油器、平衡閥送往密封瓦的氫側，在油泵旁裝有再循環管道，通過再循環管上的節流閥對氫側密封油壓進行粗調。氫側油路的油壓則通過平衡閥進行細調，并使之自動跟蹤與空側密封油壓差保持±0.49kPa，以達到基本平衡的目的。另外氫側密封油設有兩臺交流油泵，正常運行中一臺運行一臺備用。

消泡箱：從密封瓦氫側出來的油先流到消泡箱中，在那里氣體得以從油中擴容逸出，消泡箱裝于發電機下半端蓋中，通過直管溢流裝置使消泡箱中的油位不至于過高。消泡箱汽、勵端個有一個。在消泡箱中各裝有一個浮子式液位高報警器，當箱內油位過高到一定程度時，就發出消泡箱油位高報警，使運行人員能及時處理，從而防止密封油流入發電機內部（見圖1）。

空側密封油箱油位控制：空側密封油箱通過U形管與主機潤滑油回油管道連接，發電機端部支持軸承潤滑油回油與空側密封油回油匯集到空側密封油箱，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，保持油箱中油位正常，因此空側密封油箱不需要進行油位監視，另一部分油作為空側密封油源在空側油路中循環。此油路把潤滑油系統與密封油系統聯系在一起，即使密封油系統無油情況下，只要潤滑油系統啟動后十幾秒鐘，就會將密封油系統注滿油。

氫側密封油箱油位控制：氫側密封油箱是氫側油路的儲油箱，在運行中必須保持一定的油位。由于在密封瓦中空、氫側油壓做不到絕對的平衡，故空、氫側仍有少量的油相互竄動，這樣長期積累，就可能使氫側油路中的油量發生增減變化，氫側密封油箱起到控制補、排油作用。它主要依靠浮子式補、排油閥門完成，當油箱內油位升高，浮子上移，排油門打開，將多余的油排入空側油路；當油箱內油位降低，浮子下移，補油門打開，空側密封油向氫側密封油箱補油，從而達到油位保持在一定范圍內。密封油箱補油閥和排油閥上還設有強制開啟、關閉手輪，以便人為參與調節油箱油位。

密封油備用油源：空側密封油備用油源由三部分組成，所以發電機密封油系統有非?？煽康挠驮?，一般不會造成斷油事故。

第一路備用油源是高壓備用油源，即來自汽輪機同軸的潤滑油主油泵或高壓密封油泵，密封油裝置高壓備用密封油入口壓力不低于0.9Mpa，正常運行時備用油差壓調節閥自動斷開，一旦空側油源發生故障，密封油壓力降低到比發電機內部壓力高0.056Mpa時，備用油差壓閥自動打開保持密封油壓力比氫壓高0.056Mpa。

第二備用油源為空側直流密封油泵，如果主油源和高壓備用油源都停止供油時，當密封油壓力降低到比發電機內氣體壓力僅高0.035Mpa時，發出密封油供油壓力低報警，并自動啟動備用直流密封油泵，使密封油壓力恢復并保持高于發電機內壓力0.084Mpa。

第三備用油源為低壓備用油源，它來自汽輪機低壓潤滑油。該油源入口壓力應不低于0.2Mpa，由于這路油源壓力較低，它只能保證大軸轉動時密封瓦不發生磨損事故，所以當其它油源都失去后應立即停止機組運行，將發電機氫壓降低到0.014Mpa以下，以免氫氣外溢，發生著火、爆炸事故。

3、密封油系統進油分析

發電機密封油系統差壓閥能夠自動保持空側密封油壓大于發電機內部壓力0.084Mpa，油壓跟隨氫壓的變化而變化，機組正常運行中，在設備正常情況下，一般不易出現問題。而在機組啟、停機，發電機進行氫氣置換或排氫工作后，極易造成發電機進油事故。在我公司曾發生過多次發電機進油情況，而且都發生在發電機氫氣壓力較低，密封油壓不穩定的情況下。

要了解發電機進油原因，首先要了解氫側密封油箱的補、排油原理，機組正常運行中發電機內部壓力為0.3Mpa，而氫側密封油箱上部是與發電機內部連通的，所以氫側密封油箱上部壓力等于發電機內部壓力。空側密封油壓始終保持大于發電機內部壓力0.084Mpa，當氫側密封油箱油位下降時，空側密封油隨時對氫側密封油箱進行補油，保持正常油位；當氫側密封油箱油位升高時，排油閥打開，將油排入空側密封油箱，即使空側密封油箱安裝位置比氫側密封油箱高，但氫側密封油箱內部壓力等于發電機內部壓力為0.3Mpa，而空側密封油箱壓力約等于大氣壓力，所以油在壓差作用下很容易排入空側，保持油位正常。

當停機后發電機內部壓力降至零時，由于氫側密封油箱內壓力隨著發電機內部壓力降低到大氣壓力，而空側密封油箱位置高于氫側密封油箱，即使排油閥打開也不能將油壓入空側，反而造成空側密封油反流入氫側密封油系統，以達到油位的平衡，使氫側密封油油位達到空側密封油箱油位標高，此時由于油位高排油閥保持全開，造成空、氫側密封油連通。設計時特將空側密封油箱安裝高度在消泡箱下約1m處，所以即使氫側密封油箱滿油，也不會造成消泡箱滿油，當油位高于空側密封油箱油位時，油還會在重力作用下壓回空側，不會造成發電機進油情況。

發電機進油的唯一途徑是消泡箱滿油后從軸端擋油板處竄入發電機內部（如圖1所視），只要消泡箱油位正常，發電機就不會進油。消泡箱滿油主要是供油量大于排油量：一、當停機后發電機內部壓力降至零時，密封油差壓閥調節品質變差，油氫壓差增大，使密封油沿軸向向發電機內側泄油量增多，氫側密封油回油量增大，此時如果增多到大于向空側密封油溢流量時（靠靜壓溢流流速較慢），就會造成消泡箱滿油。即使停止空側密封油泵，由于低壓備用油源壓力在0.2Mpa，如果備用差壓閥調節性能不好情況下，也可能造成發電機進油。二、排油量減小，如果強制關閉氫側密封油箱的排油門，多余的油不能排走，就會造成消泡箱滿油。有時為了保持氫側密封油箱可見油位，強制關閉補、排油門，即使在所有密封油泵全部停止時，只要潤滑油系統運行也可能造成消泡箱滿油，所以排油閥強制手輪無特殊操作時一定不能關閉。

4、密封油系統改造

當發電機內部未充壓的情況下，氫側密封油箱滿油是很正常的情況，此時只能保持消泡箱油位正常。隨著發電機氫置換升壓后，氫側密封油箱油位會緩慢下降到正常油位，并保持正常油位。但是在發電機不充壓的情況下將氫側密封油箱油位降至正常，或維持可見油位運行就不能做到了。

目前我公司已對原系統稍加改造，具體如下圖。密封油箱改造后，安裝了YKF-1型補排油浮球閥和YKF-2型補排油浮球閥各一只（如圖一所示），圖中的截止閥1、3為YKF-1型、YKF-2型補排油浮球閥排油管截止門，2、4為補油管截止門，5為動力排油截止門，YKF-1型補排油浮球閥自身還帶有手動補油門。

兩個閥排油管并聯連接空側油泵的入口管，補油管并聯連接空側濾網的出口管，動力排油管與氫側濾網的出口相接。

啟動空側油泵后觀察密封油箱油位，當油位計顯示油位已達到三分之一位置時盡快啟動氫側油泵，以便補排油浮球閥的動力自動排油功能能夠正常工作。機組正常運行后，且發電機內氫壓0.2MPa以上，將截止閥5關閉，自動排油由動力排油轉換成油箱內部的壓力排油。當機組處于低氫壓運行（低于0.2MPa）或停機后要進行氣體置換時再將截止閥5打開，排油將由油箱內的壓力排油自動轉換為自動動力排油。

5、發電機進油的防范措施

保持油氫差壓閥工作可靠，油氫差壓在正常范圍內；保證氫側密封油箱補、排油閥的四個強制手輪都在打開狀態；調節氫側密封油泵再循環門，保持氫側密封油壓稍高于空側密封油壓；發電機內部無壓情況下投密封油系統時應將改造管路排油手動閥稍開，保持氫側油路連續少量向空側排油；保證消泡箱液位高報警可靠，報警后能及時發現處理；保證發電機底部檢漏計報警可靠，報警后能及時發現處理；發電機內氫壓低時，啟動潤滑油泵及時關閉備用差壓閥截止門 。

結 論

發電機密封油系統結構比較復雜，但是只要掌握了其工作原理以及進油的原因，就能應用自如，更能避免發電機內部進油事故的發生。上面的內容只是自己的一點體會，還望大家指正。

參考文獻：

[1]秦皇島發電有限責任公司集控運行規程運行規定及措施

[2]300MW機組運行和檢修工人培訓教材 汽輪機 中國電力出版社 2002年

作者簡介：

王柬友，男，河北秦皇島，漢族，本科，助理工程師，大學本科，從事集控運行工作，集控副值。