核電廠發(fā)電機(jī)內(nèi)部漏油原因分析和處理

楊念軍

海南核電有限公司 海南昌江 572700

1 設(shè)備簡介

1.1 密封油系統(tǒng)和發(fā)電機(jī)軸密封裝置

發(fā)電廠發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng)的主要作用是向發(fā)電機(jī)密封環(huán)提供兩個循環(huán)獨立的空、氫側(cè)油源，防止發(fā)電機(jī)內(nèi)壓力氣體沿轉(zhuǎn)軸逸出。發(fā)電機(jī)氫氣壓力按0.5MPa設(shè)計，空側(cè)密封油油壓始終高于機(jī)內(nèi)氣體壓力的某一規(guī)定值，并確保密封環(huán)內(nèi)氫側(cè)與空側(cè)的油壓維持相等，其壓差限定在允許變動的范圍之內(nèi)。發(fā)電機(jī)軸封裝置結(jié)構(gòu)密封墊采用雙流環(huán)結(jié)構(gòu)，分為空氣側(cè)和氫氣側(cè)。密封油由空氣側(cè)和氫氣側(cè)兩個油源供應(yīng)，這樣空側(cè)和氫側(cè)互相獨立，方能保證發(fā)電機(jī)內(nèi)氫氣的純度。氫側(cè)的密封油從密封墊中噴出，飛濺到內(nèi)擋油板和密封墊室周圍的空間?？諝鈧?cè)的密封油從密封墊中噴出，流向密封油底部的回路油箱，排完氫氣后返回潤滑主油箱，開始下一個循環(huán)。

1.2 發(fā)電機(jī)內(nèi)油擋

密封墊油的噴出的阻擋是內(nèi)擋油板的最主要的功能，從而保障發(fā)電機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。內(nèi)擋油板由外圈、內(nèi)圈和兩圈油封塊組成。為了保證絕緣，在發(fā)電機(jī)的內(nèi)圈和外圈之間，外圈和大端蓋之間安裝了絕緣板。每個連接螺栓均配有絕緣墊圈和絕緣套。每494個油封塊有3個齒和排油槽，由銅合金制成。在油封座的背面設(shè)有彈簧板，以保證每個油封座都能靠近軸頸，保持最小間隙。同時，如果發(fā)生摩擦，它也會讓位。每個油封環(huán)一共有十二塊。設(shè)計階段，因為要防止油封環(huán)上油的直接噴入，轉(zhuǎn)子軸頸在密封墊處的直徑為五百七十毫米，通過四十毫米半徑的軸頸圓弧在內(nèi)擋油塊處的六百五十毫米直徑。如此一來，油噴出后會先由軸頸上圓角噴出，濺入擋油塊與大軸間隙的部分油滴被油封塊攔截，然后通過擋油內(nèi)圈底部的出油孔，通過排油槽進(jìn)入后T型槽，收集的油通過正下方的U形放油箱排放到氫側(cè)的密封油回油室[1]。

1.3 發(fā)電機(jī)漏油危害

通常，油氣在進(jìn)入發(fā)電機(jī)的在遇到定子和轉(zhuǎn)子線圈鐵芯后，會成為一種油膜的形式附在鐵芯繞組和線圈上，影響散熱，引起局部溫升，引起絕緣熱老化。由于油中含有微量水，在強(qiáng)電場作用下油膜會被氧化。產(chǎn)生的過氧化氫會氧化絕緣材料中的纖維，導(dǎo)致材料脆化。產(chǎn)生的各種酸性物質(zhì)能提高油膜的導(dǎo)電性，降低絕緣等級。因此，控制電動機(jī)的漏油是一項非常重要的工作。

2 解決方法

2.1 加裝擋油板

為了減少油封環(huán)的截留負(fù)擔(dān)，在原內(nèi)擋油板的外側(cè)安裝了擋油板。擋油板由上下半3毫米厚鋁板組成，鋁板通過連接件固定在內(nèi)擋油板上。在上半擋油板和內(nèi)擋油板之間安裝一個180°的屏蔽環(huán)，屏蔽環(huán)用M12雙頭螺栓固定在內(nèi)擋油板上，下半擋油板用幾個異形間隔螺柱連接。這種半開式結(jié)構(gòu)的作用是防止密封油直接落在內(nèi)擋油板上。即使擋油板與內(nèi)擋油板之間上部有油濺，由于180°的護(hù)環(huán)，落下的油只能沿兩側(cè)向下流動，不會進(jìn)入擋油板與內(nèi)擋油板之間。鋁板下部為開放式結(jié)構(gòu)。通過擋油板的油能自由下落而不受影響，使密封油能順利流回。安裝擋油板后，發(fā)電機(jī)漏油現(xiàn)象基本消除[2]。考慮到內(nèi)擋油板的重要性，計算了內(nèi)擋油板的應(yīng)力。當(dāng)機(jī)組處于非正常工況時，即機(jī)組振幅超過0.5毫米（擋油板與主軸的設(shè)計間隙為0.5毫米），可能導(dǎo)致軸與內(nèi)擋油板發(fā)生摩擦。擋油板的設(shè)計厚度為0.3毫米。假設(shè)局部摩擦?xí)r刻接觸范圍為15°，合金鋁板的屈服強(qiáng)度為70MPa。擋油板采用14顆M12黃銅螺栓連接，抗拉強(qiáng)度420MPa，抗剪強(qiáng)度300mpa，許用剪應(yīng)力150MPa。此時，最薄弱的環(huán)節(jié)是內(nèi)擋油板的尖端。計算結(jié)果如下：擋油齒尖的應(yīng)力面積為0.00255cm2，擋油齒尖的屈服力為1785n，單個M12黃銅螺栓的有效截面積為0.008cm2，單個螺栓的許用剪切力為12000n擋油板尖端大于1785N時，發(fā)生第一次塑性變形和彎曲，與主軸的間隙立即擴(kuò)大，摩擦消失。當(dāng)實際發(fā)生碰摩時，主軸表面線速度達(dá)到102m/S，碰摩齒尖會迅速磨損或彎曲，充分說明擋油板的安全性。

2.2 采用新型油封環(huán)

為解決運(yùn)行中密封墊表面積碳過熱的問題，將密封墊直徑間隙由0.35-0.37毫米的標(biāo)準(zhǔn)范圍擴(kuò)大到0.38-0.42毫米，密封氫側(cè)油量增加約百分之十五，從而增加了發(fā)電機(jī)內(nèi)部漏油的風(fēng)險[3]。因此，在擋油板加裝后，內(nèi)部擋油板進(jìn)行了繼續(xù)的改善，就是說不改變擋油板整體結(jié)構(gòu)的前提下，把油封環(huán)的梳齒數(shù)從三改到五，寬度由25.5毫米改為32.5毫米。同時，改良后的下部梳齒將連接油封塊的排油槽挖空，通過排油槽排出，使油封塊之間的梳齒連續(xù)，解決了原設(shè)計中不連續(xù)梳齒的缺陷設(shè)計，有效提高耐油效率。

3 結(jié)語

經(jīng)過仔細(xì)地研究一號機(jī)組與二號機(jī)組的各種差異，確定一號機(jī)組發(fā)電機(jī)有他特殊的特點。機(jī)油通過擋油板間隙進(jìn)入發(fā)電機(jī)。經(jīng)過對內(nèi)擋油板的兩次改進(jìn)，有效改良了發(fā)電機(jī)十年后的款然我們的漏油問題。