發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng)的功能原理、運(yùn)行中的注意事項(xiàng)

段建華 李治安

摘 要：文章闡述了發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng)的功能原理，分析了運(yùn)行中的常見問題和注意事項(xiàng)。

關(guān)鍵詞：發(fā)電機(jī)；密封油；功能原理；運(yùn)行；注意事項(xiàng)

1 概述

秦二廠采用的是水-氫-氫冷卻的汽輪發(fā)電機(jī)，即定子繞組為水冷卻，轉(zhuǎn)子繞組為氫氣內(nèi)部冷卻，鐵芯用氫氣冷卻。為了密封發(fā)電機(jī)內(nèi)部的氫氣采用了雙流雙環(huán)式密封裝置。

1.1 功能

發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng)的功能就是向發(fā)電機(jī)密封裝置連續(xù)不斷了提供密封油來防止發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子冷卻介質(zhì)（氫氣）的泄漏，并防止大氣中的污染物進(jìn)入氫氣中，以保持氫氣的純度。該系統(tǒng)提供的密封油能滿足密封瓦對(duì)油壓、油量和油溫的要求，在額定和最大氫壓下能保證發(fā)電機(jī)帶負(fù)荷穩(wěn)定運(yùn)行。

1.2 雙流雙環(huán)式密封的密封原理

雙流雙環(huán)式密封裝置裝在發(fā)電機(jī)兩端端蓋內(nèi)，雙流即在密封瓦的氫氣側(cè)和空氣側(cè)各設(shè)獨(dú)立的油路，并采用平衡閥使兩路油壓平衡，嚴(yán)格控制兩路油相互串流，從而減小氫氣的流失和空氣對(duì)機(jī)內(nèi)空氣的污染。雙環(huán)即密封瓦在空側(cè)進(jìn)油處沿軸向分成兩個(gè)獨(dú)立的環(huán)，空側(cè)油使兩環(huán)脹開，并分別推向密封瓦的的兩個(gè)側(cè)面，從而使密封瓦兩側(cè)與密封座側(cè)面靠緊，減小由于密封瓦兩側(cè)與密封瓦座間的間隙而造成密封油損失和密封瓦的軸向竄動(dòng)。為防止密封瓦環(huán)隨軸轉(zhuǎn)動(dòng)，在環(huán)上設(shè)置有止動(dòng)健，使它徹向定位于密封瓦座內(nèi)。

正常運(yùn)行時(shí)，空側(cè)密封油由空側(cè)交流電動(dòng)密封油泵提供，氫側(cè)密封油由氫側(cè)交流電動(dòng)密封油泵提供，正常壓力調(diào)節(jié)閥自動(dòng)控制氫油之間壓差，使密封油壓比氫壓高0.084MPa?？諅?cè)和氫側(cè)的密封油冷卻器為一臺(tái)運(yùn)行一臺(tái)備用。冷卻器由常規(guī)島閉式冷卻水系統(tǒng)（SRI）提供冷卻，通過控制冷卻水的流量，使冷卻后的發(fā)電機(jī)密封油進(jìn)油溫度小于52℃。

2 GHE系統(tǒng)運(yùn)行中的常見問題和注意事項(xiàng)

2.1 雙流雙環(huán)密封油系統(tǒng)空、氫側(cè)油壓不平衡的簡(jiǎn)易判別方法

雙流密封油系統(tǒng)中空側(cè)油壓和氫側(cè)油壓的平衡是雙流密封油系統(tǒng)賴以生存的基礎(chǔ)，國(guó)內(nèi)空、氫側(cè)平衡好的雙流式發(fā)電機(jī)，每天因純度和氫壓下降的補(bǔ)氫量可在2立方米，而空、氫側(cè)有較大不平衡時(shí)，每天的補(bǔ)氫量可達(dá)數(shù)十立方米，鑒于當(dāng)空、氫側(cè)平衡時(shí)，空氫側(cè)的油量不交換這一出發(fā)點(diǎn)，我們可以用觀察氫側(cè)回油控制箱的油位變化情況來判別空氫側(cè)油壓的平衡狀況。當(dāng)空氫側(cè)壓力平衡時(shí)，氫側(cè)回油箱進(jìn)出油量相當(dāng)，油位應(yīng)無變化，否則油箱油位將會(huì)發(fā)生或高或低的變化。

2.2 密封油運(yùn)行溫度的控制

密封油運(yùn)行的溫度對(duì)發(fā)電機(jī)的運(yùn)行質(zhì)量影響很大。美國(guó)西屋公司的標(biāo)準(zhǔn)是密封油運(yùn)行溫度應(yīng)控制在27-49℃中間。

密封油的油溫對(duì)某些發(fā)電機(jī)的軸振影響很大，其表現(xiàn)為當(dāng)密封油的溫度校高時(shí)，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸的振動(dòng)明顯減少，這可能是當(dāng)密封油的油溫偏高時(shí)，密封圈因受熱膨脹，與轉(zhuǎn)軸的間隙增大，另外油的粘度也變小，使密封圈與轉(zhuǎn)軸、密封圈與支座之間的的摩擦阻力變小，由于密封圈能較自由地浮動(dòng)，減小了對(duì)轉(zhuǎn)軸的反作用力，從而對(duì)轉(zhuǎn)軸的振動(dòng)干擾較小。密封油的溫度也不能過高，密封油溫度高所帶來的負(fù)面影響：密封油溫度較高時(shí)，密封油的油量就要成倍增加，空氫側(cè)的油量交換要成倍的增加，因而從密封油帶入發(fā)電機(jī)內(nèi)的空氣、水分也成倍的增加。油溫較高是，油的飽和含空氣量、飽和含氫氣量和飽和含水量都顯著增加，進(jìn)而補(bǔ)氫量和氫氣去濕量也成倍增加。油溫較高時(shí)，油蒸汽更容易揮發(fā)進(jìn)入發(fā)電機(jī)，污染定子和轉(zhuǎn)子線圈。當(dāng)油系統(tǒng)中存有雜質(zhì)時(shí)，較大的油流量更容易將雜質(zhì)帶入密封環(huán)中去，引起密封環(huán)或轉(zhuǎn)軸不必要的磨損。因此，在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸的振動(dòng)滿足要求的情況下，采用較低的密封油油溫，對(duì)發(fā)電機(jī)的長(zhǎng)期安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行是有利的。

2.3 密封油進(jìn)入發(fā)電機(jī)的防止

密封油進(jìn)入發(fā)電機(jī)是各電廠常遇到的問題，密封油進(jìn)入發(fā)電機(jī)有以下的危害，大量的密封油進(jìn)入發(fā)電機(jī)會(huì)因定子風(fēng)道阻塞而引起局部過熱；氫氣純度也會(huì)因此而下降，從而增加發(fā)電機(jī)風(fēng)磨耗、降低發(fā)電機(jī)效率；繞組的絕緣性能由于染上了油膜或油中含有較多的水分也下降。因此發(fā)電機(jī)必須停機(jī)并打開發(fā)電機(jī)進(jìn)行清理。

密封油進(jìn)入發(fā)電機(jī)主要是由于氫側(cè)回油不暢或由于氫側(cè)回油控制箱失控、誤操作，所引起空側(cè)油過多的流向氫側(cè)，密封油通過氫側(cè)迷宮式擋油板進(jìn)入到發(fā)電機(jī)本體內(nèi)，造成密封油滲入發(fā)電機(jī)事故。當(dāng)發(fā)電機(jī)內(nèi)氫氣壓力較低時(shí)或發(fā)電機(jī)內(nèi)為常壓空氣時(shí)，更容易產(chǎn)生進(jìn)油事故。為了防止密封油進(jìn)入發(fā)電機(jī)，在運(yùn)行和操作上應(yīng)注意報(bào)警和密封油溫。密封油溫度較高時(shí)，密封油的回油量也要增大。當(dāng)氫側(cè)回路不暢時(shí)，增加了發(fā)電機(jī)進(jìn)油的可能性，或在發(fā)電機(jī)進(jìn)油的情況下，在相同的時(shí)間內(nèi)，油溫高的時(shí)候要比油溫低是時(shí)候進(jìn)油量大。大部分發(fā)電機(jī)進(jìn)油都是在發(fā)電機(jī)內(nèi)無氣壓時(shí)發(fā)生的。這是由于當(dāng)發(fā)電機(jī)內(nèi)無壓力時(shí)，當(dāng)氫側(cè)油位較高而要通過氫側(cè)回油控制箱向空側(cè)排放時(shí)，其排油的動(dòng)力即為氫側(cè)油與空側(cè)油的油位差，而不像在發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，機(jī)內(nèi)有較高壓力的氫氣，其排油動(dòng)力即為氫氣壓力。當(dāng)機(jī)內(nèi)無氣壓時(shí)，氫側(cè)的油位要比空側(cè)回油箱的油位高，并離氫側(cè)迷宮式擋油板的位置也很近，此時(shí)如氫側(cè)回油管路稍有不暢或氫側(cè)回油的油量稍微過大，就有可能造成發(fā)電機(jī)進(jìn)油。另外，對(duì)于雙流式密封油系統(tǒng)，在發(fā)電機(jī)低氣壓時(shí)，要避免關(guān)閉氫側(cè)泵而單獨(dú)運(yùn)行空側(cè)泵。因?yàn)榇藭r(shí)空側(cè)油大量流向氫側(cè)，其流量要比正常運(yùn)行時(shí)因空氫側(cè)不平衡而引起的空側(cè)油流向氫側(cè)要大得多，而這些油只能靠重力從氫側(cè)回油控制箱返回空側(cè)。平衡閥是調(diào)節(jié)氫側(cè)油壓稍高于空側(cè)油壓，這樣在密封環(huán)處氫側(cè)油流向空側(cè)，故氫側(cè)回油箱處于補(bǔ)油狀態(tài)而不需要排油。在種情況下即使排油閥失靈或被堵，是不會(huì)產(chǎn)生發(fā)電機(jī)進(jìn)油現(xiàn)象。

當(dāng)氫側(cè)回油控制箱出現(xiàn)故障時(shí)也很有可能造成發(fā)電機(jī)進(jìn)油事件，當(dāng)發(fā)電機(jī)內(nèi)氣壓升至0.1MPa時(shí)，氫側(cè)回油箱內(nèi)的液位應(yīng)該降至正常位置，如果油位未回到中常位置，則提示氫側(cè)回油箱功能異常，很大可能是油箱的排油口有堵塞的可能，在排除油位計(jì)工作失常的情況下，應(yīng)立即停運(yùn)密封油系統(tǒng)并打開油箱進(jìn)行檢查。

2.4 密封環(huán)磨損的防止

進(jìn)入發(fā)電機(jī)密封環(huán)的密封油中或多或少帶有諸如沙子、焊渣、鐵屑等硬性顆粒，較大的硬性顆粒從轉(zhuǎn)子和密封環(huán)之間的間隙通過時(shí)，在轉(zhuǎn)子高速運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，會(huì)將會(huì)對(duì)轉(zhuǎn)子和密封環(huán)表面產(chǎn)生磨損。

密封環(huán)和轉(zhuǎn)軸間表面的磨損使它們的間隙增大，密封油流量與間隙的三次方成正比。輕微的磨損不會(huì)影響發(fā)電機(jī)的正常運(yùn)行，因?yàn)槊芊庥拖到y(tǒng)總有一定的余量。磨損太大時(shí)，就會(huì)引起發(fā)電機(jī)氫氣純度顯著下降、補(bǔ)氫量增加等現(xiàn)象。密封環(huán)與轉(zhuǎn)軸表面的摩擦還會(huì)引起轉(zhuǎn)子振動(dòng)加大。磨損嚴(yán)重時(shí)，密封油將失效，造成氫氣外泄事故。

密封環(huán)的磨損一般伴隨汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)整個(gè)軸系的軸承的磨損而發(fā)生，并且通常發(fā)生在新投運(yùn)不久的電廠。造成密封環(huán)磨損的主要原因是油系統(tǒng)沒有徹底地沖洗干凈，油系統(tǒng)中還殘留一些雜質(zhì)或有些雜質(zhì)附在管壁上沒有被沖洗掉，運(yùn)行一段時(shí)間后脫落進(jìn)入潤(rùn)滑油中。因此在密封油系統(tǒng)投運(yùn)前必須反復(fù)沖洗，但密封油系統(tǒng)的油泵對(duì)于沖洗來說容量顯得有的小，常采用主潤(rùn)滑油系統(tǒng)的油來沖洗設(shè)備。

3 結(jié)束語

在核電站，發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng)是一個(gè)十分重要的系統(tǒng)，發(fā)電機(jī)的正常運(yùn)行要靠該系統(tǒng)來保障，如果發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng)不能運(yùn)行，那只能停機(jī)，甚至引發(fā)停堆。影響該系統(tǒng)運(yùn)行的因素有很多，因此望大家重視發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng)的運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

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[3]大型汽輪發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)、制造與運(yùn)行[Z].

[4]密封油控制系統(tǒng)使用說明書[Z].

作者簡(jiǎn)介：段建華（1980-），男，浙江海鹽人，工作單位：中核核電運(yùn)行管理有限公司，職務(wù)：工程師，研究方向：電站運(yùn)行。