電機(jī)組發(fā)電機(jī)氫氣純度下降原因及解決措施

王大慶

（中核核電運行管理有限公司運行三處，浙江 嘉興314000）

0 前言

秦二廠1號機(jī)組發(fā)電機(jī)的氫氣泄漏量是每天2 m3以內(nèi)，而發(fā)電機(jī)泄露量一般要求在10 m3以下，這說明1號發(fā)電機(jī)的密封性很好；當(dāng)發(fā)電機(jī)的氫氣純度下降時，發(fā)電機(jī)的氫氣壓力卻下降的幅度較小，可以說明發(fā)電機(jī)氫氣純度下降的主要原因是內(nèi)部污染造成，同時發(fā)電機(jī)氣密封性能良好也導(dǎo)致氫氣純度下降很快。

1 氫氣污染的主要原因

雙環(huán)雙流式密封油系統(tǒng)竄油問題是影響發(fā)電機(jī)氫氣純度的一個主要因素，發(fā)電機(jī)空側(cè)與氫側(cè)密封油在密封瓦中的壓力不平衡，就會引起密封油流竄動。通過測量空氫側(cè)密封油管路溫度和數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)了二廠1號發(fā)電機(jī)組密封油系統(tǒng)存在竄油現(xiàn)象（氫側(cè)向空側(cè)）。氫側(cè)密封油壓高于空側(cè)密封油壓，則氫側(cè)密封油向空側(cè)密封竄油，此時將使回到氫側(cè)密封油箱中的油量減少，油位降低，為了保證系統(tǒng)安全運行，將自動向氫側(cè)密封郵箱中補(bǔ)油。這樣將含有大量空氣的空側(cè)密封油補(bǔ)進(jìn)了氫側(cè)密封油箱，使氫側(cè)密封油中的空氣含量增加。發(fā)電機(jī)內(nèi)的氫氣與密封油系統(tǒng)中的氫側(cè)密封油相接觸，氫側(cè)密封油中若溶解了大量的空氣，空氣便會進(jìn)入氫氣區(qū)域，污染發(fā)電機(jī)內(nèi)的氫氣。使氫氣濕度增加，純度下降。

造成空側(cè)密封油和氫側(cè)密封油壓力不平衡主要有兩個原因其一是氫側(cè)密封油系統(tǒng)的平衡閥調(diào)節(jié)精度差。目前平衡閥要求的精度為±50 mmHg（±490 Pa），在運行中，由于平衡閥活塞和油缸之間間隙較小，稍有雜質(zhì)可能造成活塞的運動阻力增大，甚至卡死，致使平衡閥調(diào)節(jié)精度變差，不能有效維持空、氫側(cè)密封油壓力的平衡，進(jìn)而造成氫氣污染、補(bǔ)氫量增大。第二個主要原因是空、氫側(cè)密封油壓力的測量誤差。機(jī)組運行中只有維持密封瓦與轉(zhuǎn)軸之間的油壓平衡，才能減少空、氫側(cè)密封油的互相竄動，但由于設(shè)備結(jié)構(gòu)的原因，目前只能測量密封瓦上的空、氫側(cè)密封油進(jìn)油處的壓力作為平衡閥的調(diào)節(jié)信號，因此，必然造成測量誤差，平衡閥不能有效維持空、氫側(cè)密封油壓力的平衡，從而引起發(fā)電機(jī)補(bǔ)氫量增大。

2 運行優(yōu)化措施

2.1 增加自動補(bǔ)氫閥門

建議在補(bǔ)氫手動閥后增加一個氣動控制閥，閥門的控制采取發(fā)電機(jī)氫氣壓力定壓調(diào)節(jié)控制，低定值閥門開啟，高定值閥門關(guān)閉。這樣提高發(fā)電機(jī)氫氣純度時就可以手動打開排氫閥一個開度，然后進(jìn)行連續(xù)充排氫，提高發(fā)電機(jī)氫氣純度比較快而且節(jié)省人力。嶺澳核電站2期兩臺機(jī)組也是采用定壓調(diào)節(jié)閥控制發(fā)電機(jī)氫氣壓力。

2.2 控制油溫減少空氫油竄油量

降低密封油溫度對氫氣純度的影響主要反映在竄油量上。具體表在密封瓦與大軸的間隙和密封油的黏度。如下式所示：Q=πdΔpc3/（12μl），式中，Q為密封油間的竄油量；Δp為空、氫側(cè)密封油微差壓；d為轉(zhuǎn)子軸徑；c為中間環(huán)和軸間的間隙；μ為透平油的動力黏度；l為中間環(huán)長度。從公式中可以看出，密封油流量與密封瓦間隙的三次方成正比。間隙的稍微變化，對密封油流量影響會很明顯。密封瓦與軸之間的間隙越小，密封油流量就會越低；反之，密封油流量就會越大。流量越大，密封油攜帶并析出的空氣就越多，氫氣純度就下降越快。較低的密封油溫度，由于熱脹冷縮的作用，可使密封瓦與軸之間的間隙稍微縮小一些，有利于降低密封油的流量。密封油的溫度下降，油的黏性增大，從公式中可以看出，密封油的流量與Q與密封油的動力黏度μ成反比，黏性越大，密封油的流量就越小。

綜上所述，通過降低密封油溫度可以從兩個方面降低密封油間的竄油量，從而降低發(fā)電機(jī)氫氣純度的快速下降。

2.3 增加一套密封油凈化裝置

為了提高發(fā)電機(jī)氫氣純度采取的頻繁“排—充”方式進(jìn)行提純，缺點是浪費氫氣和人力。因此，建議加裝一套密封油凈化裝置解決此問題。這套裝置并聯(lián)在氫側(cè)油箱的補(bǔ)油管線，使凈化后的油補(bǔ)到氫側(cè)油箱，從而保證氫側(cè)密封油不被污染。這樣就會解決了因為密封油竄油而導(dǎo)致的氫氣純度降低問題。這套凈化裝置主要的功能要實現(xiàn)脫氣、脫水及破乳的目的。

2.4 提高平衡閥的調(diào)節(jié)精度和運行可靠性

提高平衡閥的調(diào)節(jié)精度可有效減少空、氫側(cè)密封油的竄動量，從而防止發(fā)電機(jī)氫氣被污染。具體說來可以從以下兩個方面來進(jìn)行改善。

2.4.1 防止平衡閥卡澀，調(diào)節(jié)失靈

檢修后密封油系統(tǒng)運行初期，可采取用平衡閥旁路閥手動調(diào)節(jié)，防止檢修后因系統(tǒng)不清潔造成的平衡閥部件卡澀。

2.4.2 采用新型平衡閥

據(jù)悉國內(nèi)某單位研制成功了閥芯連續(xù)旋轉(zhuǎn)的平衡閥，這種平衡閥采用密封油作為動力油推動閥芯以一定速度旋轉(zhuǎn)，可防止密封油中雜質(zhì)造成閥芯卡澀。

3 結(jié)論

（1）發(fā)電機(jī)氫氣純度降低給發(fā)電機(jī)運行帶來危害。通過增加自動定壓調(diào)節(jié)閥控制發(fā)電機(jī)氫氣壓力和手動排氫的提純操作，可快速提升發(fā)電機(jī)的氫氣純度。即保證發(fā)電機(jī)安全經(jīng)濟(jì)運行又節(jié)省了人力。

（2）通過降低密封油溫度，冷卻密封瓦，使密封瓦與軸之間的間隙減小，降低密封油流量；降低密封油溫度，增大密封油黏性，減少密封油流量。以上兩個因素都減小了密封油中攜帶空氣的總量。從而避免了發(fā)電機(jī)氫氣純度的快速下降。

（3）雙環(huán)雙流式密封油系統(tǒng)竄油問題是大部分電廠的頑疾，很難杜絕。通過安裝一套密封油凈化裝置可直接解決因密封油被污染而降低發(fā)電機(jī)氫氣純度問題。

（4）通過提高平衡閥的調(diào)節(jié)精度也可以有效減少空、氫側(cè)密封油的竄動量，防止氫氣污染。