回油擴大槽氣阻造成發電機進油的原因及對策

李陶　桂林　高金陽　徐亞　盧彩峰

摘? 要：華潤電力（宜昌）有限公司350MW汽輪發電機組為東方汽輪機有限公司和東方電機有限公司生產的產品，發電機采用水氫氫冷卻，單流環密封油系統，但是在商業運行初期，發生了發電機進油事件，給機組運行帶來了較大隱患。因此，該文結合氫冷發電機單流環密封油系統的結構特點，針對初期發生的罕見發電機進油事件，分析了該起事件中發電機進油情況及產生原因，并從運行、檢修兩個方面提出了相應的預防和處理措施。

關鍵詞：發電機進油? 單流環? 密封油? 回油擴大槽? 氣阻

中圖分類號：TM31 ? ?文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2020）04（c）-0042-02

單流環式密封瓦為8塊組合結構，分為氫側瓦和空側瓦，每側在圓周上分為4塊，每塊瓦之間沒有連接，靠氫側和空側瓦間外圓上的一圈彈簧柔性箍緊在轉軸上，在受到氫側壓力作用或油中有雜質的情況下不易發生卡澀，具有良好的隨動性，密封油沿氫側瓦和空側瓦之間的環形油溝進入轉軸與密封瓦之間的間隙，再分別向兩側流動。

（1）單流環密封油系統的進油。油源取自汽輪機潤滑油系統，經浮球閥補油至密封油真空油箱，再經過2臺交流密封油泵、密封油濾網、差壓閥將密封油送至密封瓦中;當交流密封油泵故障或者真空油箱檢修時，汽輪機潤滑油系統來油直接至一臺直流油泵，經濾網和差壓閥送至密封瓦;而當交、直流密封油泵均無法運行時，汽輪機潤滑油可直接通過直流密封油泵的旁路向密封瓦供油;汽輪機密封油系統中，僅設置了一只差壓閥[1]，交、直流密封油泵運行后均使用該差壓調節閥，將氫油差壓穩定在（56±20）kPa，一旦差壓調節閥故障而導致密封瓦供油壓力不正常時，只能臨時利用差壓調節閥的旁路向密封瓦供油。

（2）單流環密封油系統的回油。氫側密封油回油流經兩套回油裝置，首先汽端、勵端氫側密封油回油各經1根排油管與回油擴大槽兩側相連，回油在擴大槽中擴容（回油擴大槽內部有一個隔板將擴大槽分為兩個間隙，隔間氣側不通、油側通過底部（油側）外側的U形管連接，以防發電機兩端風扇差壓導致氣體在密封油排油管中進行循環），經初步分離氫氣后再回至浮子油箱，再次分離氫氣后回至空氣抽出槽，而空側密封油和發電機兩端的軸承潤滑油混合后排至空氣抽出槽（回油擴大槽略高于空氣抽出槽，以保證氫側密封油回油暢通），空氣抽出槽中，油中分離出來的氣體經防爆風機排至大氣，油最后經汽輪機潤滑油回油母管回至汽輪機潤滑油主油箱（空氣抽出槽略高于汽輪機潤滑油回油母管30mm）。

（3）單流環密封油系統的正常運行。密封油濾網進口壓力維持在0.65～0.7MPa之間較為合適，油氫差壓控制在（56±20）kPa;發電機軸系轉運時：密封油壓高于機內氫壓50～70kPa，發電機軸系靜止時：密封油壓高于機內氫壓36～56kPa;密封瓦進油溫度35℃～45℃;密封瓦出油溫度≤70℃;密封瓦需油量：汽端92.5L/min，勵端92.5L/min。

1? 發電機進油過程及分析

2014年7月6日09時許，#2機密封油回油擴大槽頂部法蘭漏氫處理工作結束，發電機氣體置換后于07日并網帶負荷，08日，運行人員執行“發電機油水探測器放出積油、水”定期工作時，發現發電機#1、#2油水探測器放出積油（#1油水探測器位于發電機汽端底部，#2、#3油水探測器分別在發電機底部CO2母管上，#4油水探測器位于發電機勵端及出線盒處，#5油水探測器位于回油擴大槽上）[2]。每班派專人就地持續放油，放油量較大，主機油箱油位連續緩慢下降（最終由1209mm下降至1142mm，進油總量約2200L）。各部組織排查及發現異常情況過程如下。

（1）對密封油系統及氫氣系統各閥門狀態的正確性進行檢查，對系統管道的連接正確性進行檢查，均未發現異常。

（2）發電機#5油水探測器（位于回油擴大槽上）沒有積油，說明回油擴大槽沒有滿油;浮子油箱油位正常，浮子油箱可判斷為運行正常。

（3）在發電機進油期間，密封油的油氫差壓穩定，為了判斷氫油差壓對發電機進油的影響，對差壓進行了適當調整，在50～56kPa范圍進行緩慢調整并觀察;發電機進油現象并未改善。

（4）在發電機正常補氫時，發現發電機進油現象明顯減小，但氫壓穩定后，進油量又增加至補氫前狀態。

（5）對發電機汽、勵端進行測氫，未發現發電機汽、勵端有氫氣溢出。

（6）對發電機振動、進油溫度、軸承溫度進行嚴密監視，均未發現異常。

（7）電氣專業組織對發電機進油危害進行評估，結合近期兄弟電廠發電機進油后引起出線過熱事件，研究認為目前只要及時排出積油暫不會對發電機產生危害，在運行中需密切監視發電機各構件溫度。

（8）在每次發電機油水探測器放油量增大之前，均伴隨有發電機汽、勵端氫側密封油回油溫度大幅上漲（最大波幅14℃）的現象。例：7月9日02：28發電機勵端氫側密封油回油溫度由49℃逐漸升至57℃;02：40 DCS上發現主機潤滑油箱油位下降幅度明顯增大，由1207mm降至1195mm;04：12發電機勵端氫側密封油回油溫度才由58℃逐漸降回49℃，DCS上發現主機潤滑油箱油位下降幅度減緩。

（9）#2機組上一個運行周期內發電機沒有進油現象。此次機組停機期間臨時檢修了回油擴大槽人孔漏氫缺陷。

分析認為：在7月4～6日，因發電機氫系統查漏發現回油擴大槽檢修孔法蘭有大量漏氫，對回油擴大槽檢修孔法蘭進行檢修，更換了回油擴大槽檢修孔法蘭密封墊，由此結合發電機每次進油時其氫側密封油回油溫度都有升高的現象推斷：發電機氫側密封油回油存在一定的氣阻。因為，在密封油回油擴大槽檢修孔法蘭漏氫的情況下，回油擴大槽氣側壓力不至于積聚使其壓力升高導致密封瓦氫側回油不暢通，故前期回油擴大槽檢修孔法蘭漏氫未處理前，發電機未出現進油的情況;而在回油擴大槽檢修孔法蘭漏氣檢修后，由于發電機氫側密封油回油存在一定的氣阻，回油擴大槽氣側大量積聚氫氣而使其氣側壓力升高，導致了發電機氫側密封油回油受阻，使發電機氫側密封油回油在回油管及氫側回油槽（相當于雙流環中的消泡箱）中積聚，不能通暢地排至回油擴大槽，不流動的密封油回油溫度就會逐漸升高，當密封油由氫側密封油回油槽擋油板漫至發電機后，油路流動，又使氫側密封油溫度降低。

分析結論：密封油回油擴大槽入口管道處存在氣阻，密封油氣、勵端氫側回油不暢，密封油滿至氫側回油槽（相當于雙流環中的消泡箱），從而溢入了發電機。

根據以上推斷，經研究分析，決定采取以下試驗進行驗證：開啟密封油回油擴大槽（靠發電機汽端）氣側排污門和浮子油箱回氣管排污門，以降低回油擴大槽氣側壓力，目標降kPa，同時控制發電機氫壓下降速度≯1kPa/min。操作中發現：發電機勵端/汽端氫側回油溫度迅速由62℃/58℃下降至50℃/55℃，并最終穩定在49℃/51℃，油水探測器排油量逐漸減少，且由16：30接班時的連續放油，至交班01：30油水探測器均已3h未放出油，且主機潤滑油箱油位不再連續下降，并最終穩定在1141mm。

通過開啟密封油回油擴大槽氣側排污門和浮子油箱回氣管排污門，以降低回油擴大槽氣側壓力的試驗，驗證了回油擴大槽入口回油管道存在氣阻[3]。

2? 對策及實施

運行定期工作：運行人員每4h開啟回油擴大槽的2個排氣門（12.6m層A排墻處），要求兩個門同時開啟至大致相同的開度排放1次，排放掉發電機內壓力0.5～1kPa后結束，恢復這2個排氣門。

制定改造方案：在密封油回油擴大槽上（兩側）均加裝通氣管（如圖1）至發電機氣室低壓端，使回油擴大槽氣側壓力始終低于氫側密封油回油槽上部氣體壓力，以避免回油擴大槽形成氣阻使密封油回油不暢導致發電機進油。

改造后：#2發電機進油現象徹底消失;發電機汽、勵端氫側密封油回油溫差由改造前的2℃增加到10℃，但均在合格范圍內。

3? 結語

氫冷發電機進油在發電廠發生度高，危害大，但回油擴大槽氣阻造成的發電機進油并不多見，在這種工況下，可以通過定期開啟“排氣門”即可解決運行中發電機進油，通過簡單設備異動可徹底解決發電機進油。

參考文獻

[1] 東方電機控制設備有限公司.發電機氫油水系統設備安裝調試說明書[Z].2004.

[2] 田斌，賈巖.單流環與雙流環密封油系統的差異分析[J].設備管理與維修，2019（21）：130-131.

[2] 趙國欽，鄭桂波.發電機兩端氣壓不平衡引起定子進油問題研究[J].山東電力技術，2018（2）：60-72.