氫冷發電機單環密封瓦優化提效

何云波

（中國大唐華銀電力湘潭發電有限責任公司）

0 引言

氫冷發電機組的氫氣密封性能是一個關鍵指標，安全關系重大。因此氫冷發電機的氫氣泄露治理在發電廠尤其重要，從設備安全性與經濟要求來說肯定是嚴密泄漏量越小越好。

1 發電機氫氣系統密封的難點及常規標準

氫冷發電機的方式原理和單環雙流密封瓦的結構及原理在此不贅述，直述生產實際應用的經驗以供同行參考。

一般來說由于氫氣系統密封點多，密封治理工作面比較廣，特別是發電機轉子軸封的動態密封性能治理技術要求高，難度較大，受停機消缺時間制約等等。因此系統設備檢修驗收基本按照發電機漏氫計算的指標標準值處理，氣密性能達到要求范圍內即可。如額定氫壓PN（MPa）≥0.5最大允許氫氣泄露量△VH（m3/d）的等級：合格值為17.625，良為14.25，優為10.875。如額定氫壓0.5≥PN（MPa）≥0.4最大允許氫氣泄露量△VH（m3/d）的等級：合格值為15.75 m3/d，良為12.75 m3/d，優為9.75 m3/d。額定氫壓0.4＞PN（MPa）≥0.3最大允許氫氣泄露量△VH（m3/d）的等級：合格值為14.25m3/d，良為11.25m3/d，優為8.25 m3/d。

東方發電機廠QFSN330-2-20發電機運行氫壓為0.305MPa，氫氣系統泄漏不大于14.25m3/d，即符合標準；咨詢多家發電企業已知國內發電行業此類型機組的氫氣系統泄漏情況基本在8～10m3/d內，治理很好的可以達到6～7m3/d。湘潭發電公司1號發電機密封瓦漏氫經過技術攻關，2021年2月19日至26日對密封瓦改造處理后，3月1日開機運行至4月6日，經過實驗計算1號發電機漏氫量約4m3/d。在電力行業同類型機組內創新最好記錄值。使發電機氫氣泄露的安全性能大幅提高，此次治理編寫的《密封瓦治理技術總結》可給行業同問題治理提供很好的借鑒。

2 技術攻關背景

1號發電機型號為QFSN330-2-20，1號發電機汽端密封油漏氫報警最大至3.26%，2020年5月7日經過調整后，發電機汽端密封瓦處漏氫量減少至25m3左右。7月底開始，1號機汽端密封油處漏氫量緩慢增大至30多m3/d。經過對密封油的細致調整，漏氫量基本維持在17m3/d左右，處于隱患狀態。查詢以往漏氫記錄，多年來歷史最好狀態在7m3/d以上。

3 密封瓦泄漏治理過程

不同以往的分三步曲進行：第一步，在機組停盤車解體密封瓦前進行提高氫側氣壓，在發電機不停止盤車、密封油系統運行狀態，動態查漏，這一步是與常規不同之處的現象細節診斷，設備主人和檢修主人一一細查記錄；第二步為全面解體測量分析，以確定備品配件技術要求和處理方法；第三步是優化廠家設計和各關鍵點的特殊工藝加工。

3.1 檢查方法及情況

2021年2月16 日對1號發電機兩端密封瓦進行解體前查漏，查漏方法是氣體置換后提高發電機氫側氣壓至0.4MPa，在發電機不停止盤車、密封油系統運行狀態，用噴壺對密封瓦套所有密封面進行噴油檢查，發現爐側汽端大端蓋中分面與密封瓦套結合面處有冒氣泡泄漏；密封瓦空側環軸上半約220°范圍部分密封油膜完整，其余環軸下部無油膜，且有明顯漏氣聲音。解體密封瓦后測量軸頸約φ449.88mm，密封瓦環徑向φ450.08～450.14mm，橢圓度0.06mm；軸向間隙0.41mm，軸向表面有明顯磨損和電腐蝕痕跡，瓦套拆卸前壓墊法蘭高度約42.3～42.8mm，下部有4個螺栓松動，其他螺栓緊力不大。空側、氫側密封油壓力和氫氣壓力管道接頭密封墊是紫銅墊，曾有泄漏外部膠帶封堵處理。瓦套密封墊為燕尾槽對接口。

勵端查漏噴油檢查發現電側大端蓋中分面縫隙與密封瓦套結合面處有冒氣泡泄漏，爐側瓦套螺栓平面有冒氣泡泄漏；密封瓦環軸水平結合面部位有油柱外漏；密封瓦環軸密封油膜不完整；解體后測量軸頸φ449.87mm，密封瓦環徑向φ450.09～450.13mm，橢圓度0.04mm；軸向間隙0.20mm，在中間環面積約80mm×10mm范圍內，烏金有局部明顯開裂、脫胎，根據痕跡判斷此密封瓦環是進行過二次澆瓦加工修復的；瓦套拆卸前壓墊法蘭高度41.7～42.5mm，螺栓無松動，緊力不大，瓦套未裝絕緣定位銷（定位銷尺寸φ12.5×φ11.6×60）。空側、氫側密封油壓力和氫氣壓力管道接頭密封墊是紫銅墊。瓦套密封墊為整圈無接口，變形嚴重，有局部開裂情況。

由此，確定需要解決的問題為：①如何使密封瓦環軸形成良好密封油膜；②如何防止密封瓦套的密封墊壓緊變形、泄漏，保障絕緣防止電腐蝕；③如何保障以后此項目的檢修工藝標準。

3.2 處理工藝過程

針對問題①：根據兩端密封瓦環解體測量情況及泄漏情況、缺陷情況、密封油膜的不完整問題，決定對密封瓦進行更換全新密封瓦環，并進行結構優化改造，對新密封瓦進行以下幾項工作。

1）廠家設計的密封瓦在兩側中分面位置約60°范圍氫側、空側無進油孔（由下圖可見），為了優化設計改善氫側密封油槽進油均勻和瓦側面潤滑油膜均勻，對密封瓦加鉆8個φ5mm進油孔，孔的徑向位置對中氫側密封油槽；孔的軸向同分度均布。

圖 廠家圖紙

2）新密封瓦徑向間隙只有0.16mm，對烏金進行修刮至全周12等分徑向直徑φ450.06～φ450.07mm，間隙值約0.18～0.19mm（標準0.18～0.23mm）；新瓦軸向間隙0.11mm，對瓦軸向面采用平板研磨機進行研磨掉0.03mm，使間隙達0.14mm（標準0.13～0.20mm）；對密封瓦環中分面連接螺栓緊力實驗設定不小于95N·m。

3）為了防止修好的密封瓦在裝復過程中造成損傷，制作一個方便瓦套吊裝的工具。

針對問題②：根據密封墊的拆卸檢查情況，分析決定對瓦套密封墊進行更換，并修編接口和安裝緊固工藝，在密封瓦套外圓安裝密封墊限位環。為了減小工作量、避免臨時解開汽輪機聯軸器導致轉子中心變動和對輪螺栓損壞風險，沒有采取解開對輪安裝，因此采用接口處理，接口位置在圓周斜上方約45°處，接口設計為60mm長斜面涂膠壓接和中間φ19mm圓柱對穿定位的特殊結構膠接。對瓦套的緊固確定技術要求密封墊壓縮量為密封墊厚度的15%，約等于1.5mm；瓦套上下、左右緊固后測量瓦套外圓固定測量點偏差小于0.2mm，測量方法目的是要求保證密封瓦與軸的垂直度，測量基點定為軸肩位置；絕緣不良電腐蝕問題則對瓦套定位配制絕緣銷（定位銷尺寸φ12.5×φ11.6×60）；空側、氫側密封油壓力和氫氣壓力管道接頭密封墊制作了2.5～3mm厚絕緣墊安裝。

針對問題③：根據2020年至2021年對2號機和1號機密封瓦泄漏治理的幾項實驗結果編制了《氫冷發電機單環密封瓦檢修質量驗收表》。

4 處理結果

2021年2月19 日～26日對密封瓦改造處理后，3月1日開機運行至今，經過實驗計算1號發電機漏氫量約3.95m3/d；2號發電機在3月份氫氣系統治理后運行漏氫量約3.30m3/d，在電力行業同類型機組內創新最好記錄值，提效明顯。

5 結束語

1）廠供配套的密封瓦套的密封墊外徑比發電機端蓋環槽小20mm，因此在緊固密封瓦套時，10mm厚度橡膠密封墊擠壓局部向外鼓出變形嚴重，容易導致密封油進油口和螺絲孔泄漏，建議以后訂貨要求密封墊加大外徑18～20mm，其他尺寸不變，使其外徑限制在發電機端蓋加工止口內以避免緊固變形泄漏問題。

2）如果密封墊外徑沒有按要求加大，建議在密封瓦套外圓安裝的密封墊限位塊厚度4mm鋼板環套焊接牢固，高度4mm為宜；計算密封墊厚度10mm－限位環4mm－緊固壓縮1.5mm＝4.5mm完全能夠滿足瓦套絕緣間隙要求。

3）對密封瓦的中分面兩側按原設計分度進行加鉆8個φ5mm氫側進油孔，均勻進油，改善氫側密封油膜，增強密封效果，改造后可以看到密封瓦環軸密封油膜完整均勻，可以明顯優化廠家設計，提效明顯。

4）對瓦套的緊固確定技術要求密封墊壓縮量為密封墊厚度的15%較好，壓緊量約等于1.5mm；瓦套緊固后測量偏差小于0.20mm，測量基準點定為軸肩位置比較精確，測量方法是采用內徑千分尺分別上下、左右四個方向測量轉子軸肩與密封瓦套距離，是要求保證密封瓦與軸的垂直度。如此可以完全避免瓦套密封墊泄漏和保障密封瓦環在瓦套內與軸配合無偏斜達最佳密封效果。