密封油流量和溫度對(duì)發(fā)電機(jī)氣密性試驗(yàn)結(jié)果的影響

黃專斌 張阿敏

摘要：在發(fā)電機(jī)和氫氣系統(tǒng)安裝完畢，氫氣系統(tǒng)調(diào)試前，需對(duì)發(fā)電機(jī)和氫氣系統(tǒng)進(jìn)行整體氣密性試驗(yàn)，發(fā)電機(jī)整體氣密性試驗(yàn)合格是機(jī)組穩(wěn)定正常安全運(yùn)行的必要前提。在做發(fā)電機(jī)整體氣密性試驗(yàn)過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)遇到查不到漏點(diǎn)但是氣密性試驗(yàn)仍不合格的情況，為此浪費(fèi)大量的人力并耽誤工期。本文從密封油流量和溫度對(duì)發(fā)電機(jī)氣密性試驗(yàn)結(jié)果的影響這一角度切入，結(jié)合試驗(yàn)數(shù)據(jù)，研究分析密封油流量和溫度變化對(duì)氣密性試驗(yàn)結(jié)果的影響，使讀者對(duì)此有個(gè)宏觀的認(rèn)識(shí)，為同類型機(jī)組發(fā)電機(jī)氣密性試驗(yàn)提供借鑒。

關(guān)鍵詞：氣密性試驗(yàn)；密封油流量和溫度；核電

前言

福清核電3、4號(hào)機(jī)組為ALSTOM/M310核電TA 1100-78型發(fā)電機(jī)，該型號(hào)發(fā)電機(jī)為半轉(zhuǎn)速發(fā)電機(jī)單環(huán)流密封瓦。發(fā)電機(jī)整體氣密性試驗(yàn)是發(fā)電機(jī)安裝及調(diào)試階段的重大試驗(yàn)，發(fā)電機(jī)整體氣密性試驗(yàn)合格是機(jī)組穩(wěn)定正常安全運(yùn)行的必要前提【1】。通過(guò)向發(fā)電機(jī)內(nèi)部充入額定壓力為0.3MPa的壓縮空氣，測(cè)量計(jì)算24小時(shí)氣體泄漏量，檢測(cè)發(fā)電機(jī)密封性能是否滿足廠家要求。廠家對(duì)氣密性試驗(yàn)的要求為保壓24小時(shí)壓降小于20mbar【2】，對(duì)于發(fā)電機(jī)漏氫量的要求為發(fā)電機(jī)在3bar的相對(duì)壓力下漏氫率必須低于18Nm?/DAY。

1 概述

1.1現(xiàn)象描述

福清核電3、4號(hào)機(jī)組在做發(fā)電機(jī)整體氣密性試驗(yàn)時(shí)，兩臺(tái)機(jī)組都遇到了相同的情況，即通過(guò)各種查漏方法后已基本確認(rèn)整個(gè)發(fā)電機(jī)氣密性試驗(yàn)邊界已沒有明顯漏點(diǎn)，但是氣密性試驗(yàn)的保壓結(jié)果依然很大（福清3號(hào)機(jī)組為50.31mbar，福清4號(hào)機(jī)組為42mbar），比合格值20mbar大出很多。為了查漏，現(xiàn)場(chǎng)付出了大量的人力和時(shí)間，但是試驗(yàn)結(jié)果仍不令人滿意。最后在沒有辦法的情況下，直接進(jìn)行發(fā)電機(jī)置換氫氣，而氫氣泄漏率為11 Nm?/DAY，符合廠家要求。

在福清核電3、4號(hào)機(jī)組調(diào)試過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)密封油流量及密封油溫度對(duì)發(fā)電機(jī)整體氣密性試驗(yàn)結(jié)果有很大影響，密封油流量及溫度低至一定值氣密性試驗(yàn)結(jié)果合格，反之氣密性試驗(yàn)結(jié)果不合格。由此可以推斷，空氣在密封油中有一定的溶解量，減小密封油流量和溫度能使氣密性試驗(yàn)結(jié)果往好的方向變化。

1.2后果及潛在風(fēng)險(xiǎn)

發(fā)電機(jī)在壓縮空氣狀態(tài)下整體氣密性試驗(yàn)不合格，即發(fā)電機(jī)運(yùn)行期間氫氣泄漏率可能不合格。氫氣泄漏嚴(yán)重時(shí)可能造成發(fā)電機(jī)周圍著火，甚至引起氫氣爆炸等重大風(fēng)險(xiǎn)。發(fā)電機(jī)整體氣密性試驗(yàn)合格是發(fā)電機(jī)進(jìn)氫的前提條件，如果發(fā)電機(jī)整體氣密性試驗(yàn)不合格將影響發(fā)電機(jī)并網(wǎng)。

2原因分析

2.1初步分析

通過(guò)對(duì)發(fā)電機(jī)整體氣密性試驗(yàn)邊界的嚴(yán)格查漏，已經(jīng)排除氣密性試驗(yàn)邊界外漏的情況，且也排除了空氣泄漏到定子冷卻水系統(tǒng)或者通過(guò)氫氣冷卻器泄漏的可能。而用壓空做氣密性試驗(yàn)不合格（壓降為50.31mbar，合格值為20mbar），但是氫氣泄漏率合格（氫氣泄漏率為11 Nm?/DAY，合格值為18 Nm?/DAY）。用空氣做保壓不合格，而相同的條件下?lián)Q成氫氣保壓就合格，區(qū)別是兩者介質(zhì)不同。后來(lái)我們了解到空氣在潤(rùn)滑油中的溶解量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于氫氣在潤(rùn)滑油中的溶解量，于是推斷氣密性試驗(yàn)不合格的主要原因就是發(fā)電機(jī)內(nèi)空氣溶解于密封油導(dǎo)致發(fā)電機(jī)壓降超標(biāo)。

2.2密封瓦結(jié)構(gòu)分析

福清3、4號(hào)機(jī)組密封瓦采用的是單環(huán)流式密封瓦，密封油在密封瓦內(nèi)只有1道環(huán)形油路，密封油經(jīng)過(guò)密封瓦的氫、空兩側(cè)向外流出。氫側(cè)回油流經(jīng)浮子油箱流向擴(kuò)容油箱，在擴(kuò)容油箱中析出氫氣后，不含氫的油回潤(rùn)滑油箱，空側(cè)回油與軸承座潤(rùn)滑油混合回潤(rùn)滑油箱。油壓高于發(fā)電機(jī)內(nèi)氫壓一定數(shù)值，形成油膜防止發(fā)電機(jī)內(nèi)的氫氣沿轉(zhuǎn)子與密封瓦之間的間隙向外泄漏。此類密封瓦結(jié)構(gòu)發(fā)電機(jī)內(nèi)氣體與密封油直接接觸，回油到油箱后析出的氣體直接排往大氣，且空氣溶解于密封油中的量無(wú)法定量計(jì)算。

2.3空氣溶解量與氣密性試驗(yàn)結(jié)果的關(guān)系

密封油里可以溶解多少空氣，取決于密封油溫度、密封油流量、發(fā)電機(jī)內(nèi)壓力，且溶解量與密封油溫度、密封油流量、發(fā)電機(jī)內(nèi)壓力成正比關(guān)系【3】。由于氣密性試驗(yàn)時(shí)發(fā)電機(jī)內(nèi)壓力可以看成無(wú)變化，可以改變的是密封油的溫度與流量?？諝庠诿芊庥椭械娜芙饬颗c密封油溫度有關(guān)，溫度越高，溶解量越大。空氣在密封油中的溶解量又與密封油流量有關(guān)，密封油流量越大，溶解量越大。由于廠家沒有給出空氣在密封油中溶解量的公式，因此只能做定性的分析而不能給出定量的計(jì)算結(jié)果。

2.4試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

福清核電3號(hào)機(jī)組氣密性試驗(yàn)結(jié)果為50.31mbar，試驗(yàn)時(shí)密封油總流量為5.4m3/h，潤(rùn)滑油溫度為45.3℃。福清核電4號(hào)機(jī)組氣密性試驗(yàn)結(jié)果為42mbar，試驗(yàn)時(shí)密封油總流量為2.73m3/h，潤(rùn)滑油溫度為38℃。

兩臺(tái)機(jī)組都是在確保沒有漏點(diǎn)的情況下做的氣密性試驗(yàn)，可以看到4號(hào)機(jī)組密封油流量小，密封油溫度低，相應(yīng)的氣密性試驗(yàn)發(fā)電機(jī)壓降小。

2.5試驗(yàn)改進(jìn)措施

由于廠家對(duì)發(fā)電機(jī)氣密性試驗(yàn)的要求未規(guī)定潤(rùn)滑油溫度和密封油流量，福清核電4號(hào)機(jī)組通過(guò)閉式冷卻水系統(tǒng)把潤(rùn)滑油溫度降至21℃時(shí)，密封油總流量降為1.18m3/h，此時(shí)氣密性試驗(yàn)結(jié)果為16mbar，滿足廠家設(shè)計(jì)要求。

3.結(jié)論

在做發(fā)電機(jī)氣密性試驗(yàn)時(shí)，空氣在密封油中的溶解量不容忽視，溶解量的大小直接決定著發(fā)電機(jī)氣密性試驗(yàn)是否合格。通過(guò)本文分析可以得出結(jié)論，密封油溫度越低，空氣在密封油中的溶解量越低，發(fā)電機(jī)氣密性試驗(yàn)越容易合格；密封油流量越小，空氣在密封油中的溶解量越低，發(fā)電機(jī)氣密性試驗(yàn)越容易合格。因此在做發(fā)電機(jī)氣密性試驗(yàn)時(shí)應(yīng)盡量控制發(fā)電機(jī)密封油的溫度跟流量，使氣密性試驗(yàn)更容易合格。

參考文獻(xiàn)：

[1]司派友，王凱，左川。氫冷發(fā)電機(jī)氣密性計(jì)算方法研究，節(jié)能技術(shù)，2013年5月；

[2]東方電機(jī)股份有限公司提供的氫氣系統(tǒng)調(diào)試程序；

[3]謝尉揚(yáng)，徐明。發(fā)電機(jī)嚴(yán)密性試驗(yàn)結(jié)果分析，浙江電力，2000，19（3）：6-9.