華能丹東電廠2號汽輪發電機漏氫分析與處理

李玉輝，侯申才，高 科

（華能丹東電廠，遼寧 丹東 118300）

華能丹東電廠2號汽輪發電機漏氫分析與處理

李玉輝，侯申才，高 科

（華能丹東電廠，遼寧 丹東 118300）

針對華能丹東電廠2號汽輪發電機漏氫量超標問題，對機組運行中查出的異常和檢修中發現的問題進行歸總，結合歷次檢修記錄和初始安裝記錄，分析出發電機漏氫的原因，制定出切實可行的處理措施，從根本上解決了2號發電機勵端軸密封裝置漏氫和密封瓦多次損壞問題，為發電機雙流環式密封瓦故障診斷分析拓寬了思路，為同類型發電機軸密封裝置故障處理提供了參考。

汽輪發電機；漏氫；密封座；密封瓦；原因分析；處理措施

華能丹東電廠安裝了2臺由美國西屋公司制造的TC2F－38.6型350 MW汽輪發電機組，發電機采用全氫內冷的冷卻方式。自1998年12月投產以來，2號發電機漏氫量一直超標嚴重，運行期間被迫頻繁補氫，不僅提高了生產成本，還影響了機組的安全運行。為此，電廠進行了多次排查和檢修，但都沒有解決實際問題。

1 發電機軸密封結構

西屋350 MW汽輪發電機軸密封裝置采用雙流環式密封瓦結構，如圖1所示。密封瓦裝配在發電機大端蓋內側密封座的瓦槽內，由圓柱銷切向定位，在軸頸上可隨意徑向浮動。密封瓦內徑有氫側和空側兩個環狀配油槽，分別通有氫側密封油和空側密封油，2股油流自成獨立的循環系統，由主差壓閥和平衡閥自動調整密封瓦進油處的油壓，使2股油流的壓力基本保持平衡，在密封瓦與軸頸之間形成穩定的壓力油膜，實現徑向密封。

2 缺陷概況

自1998年12月投產后，2號發電機漏氫量一直超標嚴重，電廠多次組織技術人員對發電機本體及相關的氫氣系統、密封油系統、氫冷器系統進行排查，消除了一些微量漏點（主要是氫氣系統閥門），并先后進行了多次氫冷器堵漏、密封瓦解體檢修、氫側密封油箱自動補、排油浮球閥解體檢查及密封油主差壓閥、平衡閥調整等工作，但2號發電機漏氫量始終未見明顯改善。此外，在2號機運行中還存在氫側密封油箱自動補、排油浮球閥動作頻繁、空側密封油箱排煙風機出口氫濃度偏高（1.6%～3.2%）等異常現象。

圖1 發電機軸密封結構

2009年8月，2號機組A級檢修，分別對2號發電機汽、勵端密封瓦及氫側密封油箱自動補、排油浮球閥進行了解體檢查，發現勵端密封瓦瓢偏變形嚴重，最大瓢偏度0.15 mm，遠超“≤0.02 mm”的設計要求；氫側密封油箱自動補、排油浮球閥未見異常。將勵端密封瓦更換新瓦并嚴格遵照西屋350 MW汽輪發電機密封瓦的設計安裝要求進行裝配。修后，進行發電機氣密性試驗，漏氫量仍在13.5 Nm3／d以上，遠高于西屋制造廠規定的最大允許漏氫量（5.7 Nm3／d），且氫側密封油箱自動補、排油浮球閥頻繁動作、空側密封油箱排煙風機出口氫濃度偏高等異常現象依舊存在。

2014年6月，2號機組C＋級檢修，再次對2號發電機汽、勵端油密封裝置進行專項解體檢查，發現問題總結如下。

a.對勵端軸密封裝置解體檢查時，發現密封瓦在密封座內卡澀，且在上半密封座拆除后，架裝百分表測得的密封瓦徑向間隙值（見表1）比設計值和解體后采用千分尺測得的徑向間隙值明顯偏小。解體后，在離線狀態下將拆出的密封瓦復裝至密封座內進行活動試驗，發現密封瓦在密封座瓦槽內活動自如、無任何卡澀現象。

表1 2號發電機勵端密封瓦直徑間隙檢測值 mm

b.勵端密封瓦空側端面上部及氫側端面下部有明顯磨痕，如圖2所示。

圖2 勵側上半密封瓦空側端面磨痕

c.勵端密封瓦內徑上部氫側烏金及內徑下部空側烏金有干磨痕跡。

d.勵端密封瓦（2009年8月更換的原廠家檢修備品瓦）瓢偏變形，最大瓢偏度0.09 mm。

3 漏氫原因分析

3.1 直接原因

發電機勵端密封瓦在密封座瓦槽內卡澀，使密封瓦不能在轉軸上自由浮動，密封瓦與轉軸軸頸之間不能形成良好的壓力油膜，降低了密封瓦對機內氫壓的密封性能。另外，由于設備結構的原因，目前平衡閥只能取密封瓦空、氫側密封油進油處的壓力作為調節信號，在密封瓦卡澀的情況下，即便是平衡閥工作正常，由于油膜不穩也會造成空、氫側2股油流互竄［1］。空側密封油竄入氫側，將造成氫側密封油箱油位上漲，氫側密封油箱排油浮球閥自動開啟進行排油；氫側密封油竄入空側，將造成氫側密封油箱油位下降，氫側密封油箱補油浮球閥自動開啟進行補油。此外，氫側密封油竄入空側，還將產生攜帶漏氫，氫側密封油溶解攜帶的氫氣在空側密封油箱負壓環境下析出，造成空側密封油箱排煙風機出口氫濃度偏高。

3.2 根本原因

為了查找2號發電機勵端密封瓦卡澀、變形原因，在立車上對勵端密封座瓦槽的兩垂直環面及密封座與端蓋配合的密封面進行形位公差檢測，檢測結果表明，密封座瓦槽兩垂直環面的相對平行度0.01 mm，符合設計要求；密封座與端蓋配合的密封面相對瓦槽垂直環面偏斜（上部為高點），如圖3所示。通過查閱基建安裝記錄，得知2號發電機在安裝前的質量檢驗過程中發現勵端端蓋與密封座配合的下部密封面有多處徑向刮痕，如圖4所示，因刮痕較淺且比較分散，現場采用砂紙、油石等對端蓋下部密封面進行了磨平處理。

圖3 勵端密封座實測形位公差

圖4 勵端端蓋與密封座配合的下部密封面刮痕分布示意圖

根據西屋350 MW汽輪發電機雙流環式油密封裝置的設計安裝要求，密封瓦與密封座瓦槽的寬度間隙為0.19～0.23 mm，與軸頸的直徑間隙為0.23～0.28 mm，在如此小的間隙條件下，要求密封瓦在瓦槽內不卡住、隨動性好，確實起到密封機內氫壓的作用，就必須使密封座瓦槽的兩垂直環面垂直于轉子軸頸。而發電機轉子并非絕對剛體，轉子在汽、勵端軸承之間因自重作用將產生一定的撓度，造成轉子軸心線與密封座把合面的垂線呈一定的夾角。為使密封座瓦槽的兩垂直環面與轉子軸心線垂直，在發電機總裝配前，制造廠對汽、勵端密封座均進行了車斜尺寸測配處理［2］。在基建安裝階段，現場對2號發電機勵端端蓋與密封座配合的下部密封面進行大面積打磨處理，勢必破壞勵端密封座與發電機端蓋在設備出廠前已測配好的配合尺寸，進而影響了勵端密封座瓦槽的兩垂直環面與轉子軸心線的垂直度，在勵端密封座固定螺栓把緊后造成密封瓦卡澀［3－6］。

4 漏氫處理

4.1 處理措施

基于以上分析，以tanαE為發電機勵端密封座的車斜率，以BE為找正直徑上的車斜找正尺寸，在立車上對勵端密封座找正后，從外徑最大處切削見平。然后，按照現場實測軸徑和密封座瓦槽寬度，嚴格遵照西屋350 MW汽輪發電機密封瓦的設計安裝要求加工新的勵端密封瓦進行裝配。

式中：tanαE為發電機勵端密封座的車斜率；AE為發電機勵端端蓋與密封座配合的下部密封面需要磨除的尺寸，mm；DE為發電機勵端端蓋與密封座配合的密封面上刮痕平均分布直徑，mm。

式中：BE為找正直徑上的車斜找正尺寸，mm；dE為發電機勵端密封座找正直徑，mm。

4.2 取得的效果

經過上述處理后，2號發電機的密封性能優良，在發電機0.413 7MPa（額定氫壓）整體氣密試驗中，每晝夜氫氣泄漏量低于西屋制造廠的泄漏量標準。

5 結束語

根據華能丹東電廠2號汽輪發電機運行中存在的異常現象、檢修中發現的問題，結合歷次檢修記錄和初始安裝記錄，分析出2號發電機漏氫多年而一直未處理好的根本原因為勵端端蓋與密封座配合的下部密封面在基建安裝現場進行的刮痕打磨處理，破壞了勵端密封座與發電機端蓋在設備出廠前已測配好的配合尺寸。基于漏氫分析，制定了密封座車配處理措施，從根本上解決了2號發電機勵端軸密封裝置漏氫問題，為發電機雙流環式密封瓦故障診斷分析拓寬了思路，對同類型發電機軸密封裝置故障處理提供了一定的借鑒。

［1］張修波，姚德全，韓德才.氫冷汽輪發電機氫氣純度下降過快的原因［J］.東北電力技術，2002，23（4）：27－34.

［2］方乾昌.大型汽輪發電機密封座偏斜率的測量及其配車工藝［J］.大電機技術，1992，22（3）：19－21.

［3］曹鳳波，馮立偉，王威彪.大型汽輪發電機組漏氫故障淺析析［J］.東北電力技術，2010，31（6）：30－31，39.

［4］李 然.600 MW汽輪發電機密封瓦修復工藝探討［J］.神華科技，2010，8（3）：62－65.

［5］呂衛軍，袁建新.引進型300 MW汽輪發電機嚴重漏氫故障處理及改進［J］.電力設備，2004，5（6）：55－57.

［6］汽輪發電機漏水、漏氫的檢驗：DL／T 607—1996［S］.

Analysis and Treatment of Hydrogen Leakage on No.2 Steam?turbine Generator in Huaneng Dandong Power Plant

LI Yu?hui，HOU Shen?cai，GAO Ke
（Huaneng Dandong Power Plant，Dandong，Liaoning 118300，China）

For the over?standard problem of hydrogen leakage on No.2 turbo?generator in Huaneng Dandong power plant，the anoma?lies during operation are checked and summarized.Combined with maintenance records and initial installation record，the over?standard cause of hydrogen leakage on the generator is analyzed，practicable treatment measures are worked out.The problems of hydrogen leak?age from the shaft sealing device on No.2 generator excitation end and sealing ring damaged repeatedly are resolved which broadens the thinking for fault diagnosis of the double?ring oil sealing and provides some references for the same type of sealing devices.

Steam?turbine generator；Hydrogen leakage；Sealing holder；Sealing tile；Cause analysis；Treatment measures

TM311

A

1004－7913（2016）03－0020－03

李玉輝（1981—），男，碩士，工程師，從事汽輪機檢修技術管理工作。

2015－11－18）