馮庭有，孫偉鵬，陳凡夫，谷偉

(華能海門電廠，廣東省汕頭市，515071)

0 引言

華能海門電廠一期工程安裝4臺1 036 MW燃煤汽輪發(fā)電機組。發(fā)電機為東方電機股份有限公司引進日本日立公司技術(shù)生產(chǎn)的QFSN－1036－2－27型三相同步發(fā)電機，冷卻方式為水－氫－氫，機組配套設(shè)置了發(fā)電機氫、油、水系統(tǒng)。采用組裝式密封油系統(tǒng)，向發(fā)電機密封瓦連續(xù)不斷地提供密封油。密封瓦為單流環(huán)式，空側(cè)和氫側(cè)密封油進油為1路，回油分氫側(cè)、空側(cè)2路。氫側(cè)密封油回至擴大槽，空側(cè)密封油回至空氣抽出槽。密封油除了密封發(fā)電機中的氣體外還對密封瓦起潤滑、降溫作用，所以只要發(fā)電機軸系轉(zhuǎn)動或機內(nèi)有需要密封的氣體，密封油系統(tǒng)均需向密封瓦供油［1］。在機組啟、?；蛘ж摵蛇\行時，有效地判斷、分析機組密封瓦的運行狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)密封瓦的缺陷，進而測算漏氫量，以減少非正常停機次數(shù)和節(jié)約停機檢修時間，是一個值得研究的課題［2］。

1 密封裝置結(jié)構(gòu)特點

氫氣在轉(zhuǎn)子軸系穿過軸承端蓋處的密封是依靠油密封裝置來實現(xiàn)的［3］。油密封裝置采用單流環(huán)式結(jié)構(gòu)，密封瓦裝配在端蓋內(nèi)腔中的密封座內(nèi)，分為上、下兩半，徑向和軸向均用卡緊彈簧箍緊。密封瓦徑向可隨轉(zhuǎn)軸浮動［4］，密封座上、下均設(shè)有定位銷，以防止密封瓦切向轉(zhuǎn)動。

壓力密封油經(jīng)密封座與密封瓦之間的油腔，流入密封瓦與轉(zhuǎn)軸的間隙，沿徑向形成油膜，防止氫氣外泄。密封油壓比機內(nèi)氫氣壓力高0.055 MPa左右［5］。流向機內(nèi)的密封油經(jīng)端蓋上的排油管回到氫側(cè)油箱;流向機外的密封油與潤滑油匯合流入軸承排油管。該系統(tǒng)設(shè)置有真空凈油裝置，能有效去除油中水份，對保持機內(nèi)氫氣濕度有明顯的作用［6］，見圖1。勵端油密封設(shè)有雙層對地絕緣以防止軸電流燒傷轉(zhuǎn)軸。

海門電廠設(shè)計氫氣壓力為0.52 MPa。發(fā)電機正常運行時，只有保持密封油系統(tǒng)正常運行，才能保證氫冷系統(tǒng)良好運行，防止發(fā)電機內(nèi)氫氣沿轉(zhuǎn)軸與密封瓦的間隙向外泄漏，也防止油壓過高而導(dǎo)致發(fā)電機內(nèi)大量進油［7］?？刂朴蜌洳顗簽?0.056 ±0.02)MPa，正常運行中，通過油氫差壓閥控制油氫差壓在合格范圍內(nèi)。

圖1 發(fā)電機密封油系統(tǒng)圖Fig.1 The diagram of generator sealing oil system

2 油量計算方法

為了在機組啟、?；蛘ж摵蛇\行時，有效地判斷、分析機組密封瓦的間隙和漏氫情況，及時發(fā)現(xiàn)密封瓦的缺陷，進而測算漏氫量［8］，以減少非正常停機次數(shù)和節(jié)約停機檢修時間［8］。第1次啟機時在盤車狀態(tài)、3 000 r/min工況下，保持一定氫氣壓力，測量發(fā)電機密封瓦總進油量、氫側(cè)回油量、空側(cè)回油量，得到原始數(shù)據(jù)。在以后的運行中如懷疑密封瓦出現(xiàn)問題，可在相同條件下及時測量密封瓦進、回油流量，并與原始數(shù)據(jù)作對比分析，即可準(zhǔn)確判斷密封瓦的間隙是否正常。

發(fā)電機密封油進、回油量的測量分機組盤車和3 000 r/min 2種工況。不論哪種工況，都是在密封瓦運行時，通過試驗方法分步測量密封油總流量、氫側(cè)回油流量并計算得出空側(cè)回油流量，通過與原始數(shù)據(jù)對比即可判斷密封間隙的變化情況。由圖1可以看出，浮子油箱的油位變化可以直接反應(yīng)氫側(cè)回油流量的變化，而真空油箱作為進油箱，可以直接反應(yīng)密封瓦進油量的大小，密封油總流量與氫側(cè)回油流量的差值就是空側(cè)回油流量。圖2為油箱油位積分模擬圖。

圖2 油箱油位積分模擬圖Fig.2 The simulating graph of level integral in oil tank

油箱油位為h時對應(yīng)的密封油體積變化量為

式中:ΔV為密封油體積變化量，m3;l為油箱長度，m;h為試驗油位，m;r為油箱截面半徑，m;h1為準(zhǔn)備測量時刻油箱油位，m;h2為測量完成時刻油箱油位，m。

氫側(cè)回油流量為

式中:Q氫為氫側(cè)回油流量，m3/h;ΔV浮為一定時間內(nèi)浮子油箱內(nèi)油的體積變化量，m3;Δt為體積變化經(jīng)歷的時間，s。

密封油總流量為

式中:Q總為密封油總流量，m3/h;ΔV真為一定時間內(nèi)真空油箱內(nèi)油的體積變化量，m3。

計算空側(cè)回油流量為

以上測量和計算數(shù)據(jù)可作為原始數(shù)據(jù)，如發(fā)電機漏氫量出現(xiàn)異常增大的情況，為判斷密封瓦間隙增大的原因，可在相同工況下進行測量，將實時測量數(shù)據(jù)與原始數(shù)據(jù)相比較，即可作出初步判斷。

3 油量測量方法

3.1 氫側(cè)油量測定

(1)確認密封油系統(tǒng)運行正常。

(2)先稍微開啟浮子油箱旁路手動門，用該手動門控制密封油箱油位，確保油位在觀察窗中心線上、下50 mm范圍內(nèi)，同時集控及就地人員應(yīng)監(jiān)視3個密封油檢漏裝置是否有進油報警。

(3)關(guān)閉浮子油箱進油及回油手動門。

(4)檢查浮子油箱油位指示是否位于中心線，如高于中心線，可通過浮子油箱放油手動門將油位指示調(diào)至中心線。

(5)開啟浮子油箱的進口閥門，觀察油位指示從浮子油箱中心線上升50 mm高度所需時間。

(6)測量完畢后應(yīng)開啟浮子油箱的出口閥門，觀察浮子油箱是否投入正常運行。

(7)正常運行后將浮子油箱旁路手動門關(guān)閉。

(8)通過計算即可得到2個密封瓦的氫側(cè)油量，測定后多余的油可以打開手動閥排放掉，使浮子油箱保持正常油位。

3.2 空側(cè)油量測定

(1)確認密封油系統(tǒng)正常運行，直流密封油泵處于備用狀態(tài)。

(2)關(guān)閉真空油箱補油管路總門，測定真空油箱油位指示從中心線下降50 mm所需時間。

(3)測量完畢后，必須全開補油管路上的閥門，監(jiān)視真空油箱油位直至恢復(fù)正常運行。

(4)由計算可得2個密封瓦總進油量，減去氫側(cè)回油量即可得空側(cè)回油量。

4 油量測定數(shù)據(jù)分析

正常情況下通過油氫壓差閥的調(diào)整，保證空側(cè)油壓高于機內(nèi)氫壓0.056 MPa左右，并使氫側(cè)油壓能跟蹤空側(cè)油壓變化，盡量保持兩者差值不變［9］。當(dāng)發(fā)生軸瓦振動等異常情況，促使密封瓦與軸和瓦座的間隙、內(nèi)油檔及密封油擋板的徑向間隙發(fā)生變化，從而引起進油量、回油量增大，進而導(dǎo)致漏氫量增大。

以該電廠2號機某次發(fā)電機密封瓦發(fā)生異常為例，將其實時狀態(tài)數(shù)據(jù)和原始數(shù)據(jù)進行比較分析。試驗工況:氫壓為0.45 MPa、油氫差壓為60 Pa、機組轉(zhuǎn)速為3 000 r/min。相同工況下測量數(shù)據(jù)見表1。

表1 密封瓦進、回油原始及實時測定數(shù)據(jù)Tab.1 The original and real-time measured data for oil feeding or return in seal tile

對比表1中原始數(shù)據(jù)和實時測定數(shù)據(jù)可以看出，相同工作條件下，氫、空側(cè)回油量實測值比原始值分別增大13.6、62.4 m3/h，氫側(cè)增大了2.23倍，空側(cè)增大了1.73倍，而且密封瓦氫側(cè)回油量增大幅度較空側(cè)快。

對應(yīng)原始數(shù)據(jù)，機組正常運行時漏氫量為9 m3/天;實測數(shù)據(jù)工況時，漏氫量為35 m3/天左右。在密封瓦進、回油量同時增大，確定發(fā)電機密封瓦存在異常時，可根據(jù)密封瓦進油量與漏氫量近似關(guān)系圖(見圖3)［8］，判斷密封瓦漏氫量增大情況［10］。建議漏氫量大于50 m3/天(對應(yīng)進油量為150 m3/h)應(yīng)作停機處理。這個臨界點前，密封瓦的間隙變化可直接顯示漏氫量變化，與漏氫量基本呈線性關(guān)系;大于臨界點后兩者近似呈指數(shù)關(guān)系。

圖3 密封瓦進油量與漏氫量近似關(guān)系曲線Fig.3 The relationship curve between oil feeding in seal tile and hydrogen leakage

停機后拆開10號軸承的端蓋和軸承套檢查，發(fā)現(xiàn)發(fā)電機勵端密封瓦右側(cè)中分面上有明顯的噴油痕跡，見圖4;勵端氫側(cè)密封下瓦變形嚴重，見圖5。在發(fā)電機整體氣密性試驗時，勵端密封瓦泄漏量較大，泄漏處的最大間隙為1.05 mm。機組重新更換勵端密封瓦后氣密性試驗合格，漏氫率也合格。

5 結(jié)語

應(yīng)用本文給出的計算公式和測定方法，可在發(fā)電機盤車、3 000 r/min及正常帶負荷運行時，在不解體發(fā)電機密封瓦的情況下，準(zhǔn)確測算出漏油量，從而估計密封瓦的間隙或損壞程度，實時監(jiān)測密封瓦的運行情況進而判斷漏氫量。此方法對同類機組漏氫量的測定具有參考價值。

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