發電機密封油真空泵旋片損壞的分析

張海豐，許紅衛，王占東

(1.遼寧東科電力有限公司 遼寧 沈陽 110179；2.中國能源工程股份有限公司 北京 100037；3.沈陽沈海熱電有限公司 遼寧 沈陽 110094)

0 概述

由于氫氣具有密度小、傳熱系數大、導熱能力強、絕緣性能好、電離現象微弱等優點，目前大型的汽輪發電機組均采用氫氣對發電機進行冷卻；同時氫氣具有易燃易爆、滲透性強等缺點，所以設計有發電機密封油系統用以密封氫氣[1]。發電機密封油系統的作用就是將發電機內的氫氣與外界隔絕,既不讓氫氣逸出,保證安全,也不讓空氣進入發電機內,保證氫氣純度[2]。某國外火力發電廠新建2×660 MW超超臨界燃煤工程一號機組采用的發電機為某公司生產的型號為QFSN-660-2的水氫氫冷式發電機，密封油系統為單流環式。密封油泵將密封油從密封油真空油箱抽出，經過密封油冷卻器、濾網和壓差閥然后進入到發電機兩端的密封環。密封油從密封環支座上的密封環室通過環上的徑向孔和環形槽注入密封間隙并從密封環的空側和氫側油路排出。空側回油回流至密封油儲油箱，再排放至密封油真空油箱；氫側回油回流至氫側油箱，再排放至密封油真空油箱。真空油箱連接有真空泵，真空泵能夠使真空油箱內的密封油保持在負壓狀態，抽出密封油與氫氣和空氣接觸時吸收的大部分氣體，從而在很大程度上避免發電機內氫氣純度降低。發電機密封油系統具體的流程見圖1。

圖1 密封油系統流程示意圖

1 故障現象及原因分析

2019年09月05日，該機組發電機密封油系統進行調試和試運行，密封油真空油箱真空控制在-40 kPa左右。密封油系統穩定運行幾天后，發現密封油真空油箱的真空值突然下降至-23 kPa。就地檢查密封油系統運行無異常，因此，分析可能是密封油真空泵工作異常導致真空油箱的真空值下降。密封油真空泵入口連接在真空油箱，入口管路安裝有凝結阱，用以減少進入真空泵內的蒸汽；出口安裝有排氣過濾器，用以減少油蒸汽的釋放。就地隔離密封油真空泵，拆開真空泵進行檢查，發現密封油真空泵內的旋片損壞，并且真空泵內含水量較大；同時打開密封油真空泵出口的排氣過濾器排污閥，發現積水量也較大。通過對檢查結果進行分析，認為真空泵旋片損壞的可能原因有兩種：1)當地處于熱帶地區且靠海，空氣中含水量較大，因此密封油真空泵抽送的氣體內含蒸汽量較大，超過了真空泵的蒸汽壓強允許極限(水蒸氣≤25 mbar)，蒸汽在密封油真空泵體內壓縮時凝結成液體，導致真空泵內的旋片損壞。2)由于檢查發現真空泵出口排氣過濾器內凝結液較多，因此可能部分凝結液回流入密封油真空泵內，導致真空泵內的旋片損壞。

鑒于以上的分析結果，對密封油真空泵的旋片進行更換，并對泵體和出口排氣過濾器進行徹底排污。處理完畢后再次啟動密封油真空泵，密封油真空油箱的真空恢復正常。并安排專人定期進行出口排氣過濾器的排污，以防止排氣過濾器的液位過高。在真空泵恢復運行后的數天之內沒有再出現問題，則說明真空泵損壞的原因與抽送氣體的含蒸汽量無關，真空泵旋片損壞的原因是出口排氣過濾器液位過高，凝結液回流至真空泵而導致真空泵旋片損壞。

經過一段時間后，密封油真空油箱的真空值再次出現下降。打開檢查密封油真空泵，發現與第一次出現的問題現象相同：真空泵旋片再次損壞，同時出口排氣過濾器的積水量仍較大。參考第一次的分析和處理情況，認為這次密封油真空泵旋片損壞的原因仍舊是真空泵出口排氣過濾器的液位過高，凝結液回流至真空泵內導致真空泵旋片損壞。但是排氣過濾器液位為什么會偏高，需要進行進一步的分析。

圖2所示為密封油真空泵的流程示意圖。圖中的②為真空泵出口排氣過濾器，設計有排污手動閥，排污至就地排污口。密封油真空泵設計安裝在汽機房的0 m工作層，密封油排煙風機設計安裝在汽機房的14 m工作層，排煙風機入口為250～500 Pa的負壓，因此密封油真空泵出口也為負壓區。這樣就導致了真空泵出口排氣過濾器在手動排污時排污不暢，稍有不慎便容易引發真空泵出口排氣過濾器液位偏高，大大增加了排氣過濾器內凝結液回流入真空泵內的風險。

圖2 密封油真空泵流程示意圖

2 處理結果

針對密封油真空泵出口排氣過濾器排污不暢的問題，同時考慮到該排氣過濾器內部正常運行時為負壓，因此需要對該排氣過濾器的排污管道進行技術改造，確保在不影響排氣過濾器出口管道負壓的情況下，同時能夠滿足排氣過濾器排污通暢。最后決定在排氣過濾器排污閥后的管道上增加一個水封，這個水封由一段排污管道構成，且安裝位置低于排氣過濾器。詳細的改造情況見圖3。改造后的排污管道由于增加了水封，水封在正常運行情況下對排污管道形成密封，這樣就保證了排氣過濾器出口管道的負壓不受影響；同時當排氣過濾器內積液增加時，積液會通過排污管道排放至水封內，再通過水封排放出去，保證了排氣過濾器內液位不會偏高。

圖3 凝結阱排污改造示意圖

經過排氣過濾器排污管道的改造，密封油真空泵更換旋片后再次啟動，密封油系統運行一直穩定，沒有再出現旋片損壞的問題，說明在排氣過濾器排污管道上增加水封的改造是成功的。

3 結 論

發電機密封油系統是汽輪發電機組的一個重要組成部分，為發電機的穩定和安全運行提供重要的保障。在發電機密封油系統調試和試運行期間，通過對密封油真空泵旋片損壞問題的分析和處理，使該問題得到徹底解決，確保了發電機密封油系統可靠穩定地運行，并為其他同類型機組的相關調試工作提供借鑒。