羅吉江

（山東核電有限公司，山東 煙臺(tái) 265116）

0 引言

AP1000汽輪發(fā)電機(jī)由哈動(dòng)—三菱聯(lián)合體供貨，發(fā)電機(jī)采用臥式四極半速汽輪發(fā)電機(jī)。冷卻方式為水氫氫冷卻，氫氣系統(tǒng)的密封采用雙流環(huán)式密封油系統(tǒng)。氫氣密封油系統(tǒng)向發(fā)電機(jī)密封瓦提供溫度、壓力和流量符合要求的密封油，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)電機(jī)內(nèi)額定壓力下的氫氣進(jìn)行密封；發(fā)電機(jī)氫氣密封油系統(tǒng)一方面防止發(fā)電機(jī)膛內(nèi)的氫氣向外泄漏，另一方面避免外界的水分等進(jìn)入發(fā)電機(jī)膛內(nèi)污染氫氣。同時(shí)密封油對(duì)密封瓦還可以起到潤(rùn)滑降溫作用。對(duì)AP1000氫氣密封油系統(tǒng)調(diào)試過(guò)程出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行了分析，并提出解決辦法。

1 氫氣密封油系統(tǒng)簡(jiǎn)介

1.1 密封油系統(tǒng)特點(diǎn)

AP1000發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，集裝式布置，安裝在發(fā)電機(jī)下方。

采用雙流環(huán)式密封油系統(tǒng)，空側(cè)密封油和氫側(cè)密封油之間既相互獨(dú)立又彼此關(guān)聯(lián)；當(dāng)氫側(cè)密封油故障時(shí)，空側(cè)密封油可以獨(dú)立完成對(duì)氫氣的密封。一方面空側(cè)密封油可以向氫側(cè)油箱補(bǔ)油，另外當(dāng)氫側(cè)密封油箱油位高時(shí)也可以向空側(cè)密封油排油。

為減小密封環(huán)的振動(dòng)，AP1000發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng)設(shè)置了浮環(huán)油。浮環(huán)油可以由浮環(huán)油泵提供；當(dāng)浮環(huán)油泵故障時(shí)，通過(guò)空側(cè)密封油母管上單獨(dú)設(shè)置的一路浮環(huán)油管線提供。

發(fā)電機(jī)密封油有三路備用油源，第一路來(lái)自主油泵，第二路來(lái)自控制油泵，第三路來(lái)自潤(rùn)滑油事故油泵。當(dāng)發(fā)電機(jī)油氫壓差降至0.056 MPa時(shí)，備用壓差閥自動(dòng)開啟，備用油源自動(dòng)投入運(yùn)行。

空側(cè)密封油壓通過(guò)差壓閥或備用差壓閥調(diào)節(jié)，保證空側(cè)密封油壓高于氫壓0.085MPa或0.056 MPa。

氫側(cè)密封油壓的控制則通過(guò)氫側(cè)密封油平衡閥控制，正常維持氫側(cè)密封油壓大于空側(cè)密封油壓。

圖1 氫氣密封油系統(tǒng)流程

1.2 密封油系統(tǒng)流程

AP1000發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng)采用雙流環(huán)式密封油系統(tǒng)，由空側(cè)密封油、氫側(cè)密封油及真空處理單元3部分組成，如圖1所示。

空側(cè)密封油單元?？諅?cè)密封油單元由空側(cè)密封油箱、空側(cè)密封油泵、冷油器、過(guò)濾器及差壓閥等組成，空側(cè)密封油系統(tǒng)設(shè)置一臺(tái)交流密封油泵和一臺(tái)直流密封油泵。發(fā)電機(jī)支持軸承回油和密封瓦的空側(cè)密封油回油均匯至空側(cè)密封油箱，空側(cè)密封油箱通過(guò)U形管與主機(jī)潤(rùn)滑油回油管道連接，空側(cè)密封油箱的油一部分返回潤(rùn)滑油主油箱，另一部分經(jīng)空側(cè)密封油泵升壓，流經(jīng)主差壓閥進(jìn)行密封油壓調(diào)節(jié)，再經(jīng)過(guò)冷油器降溫和過(guò)濾器過(guò)濾后向發(fā)電機(jī)兩側(cè)密封瓦提供空側(cè)密封油。當(dāng)空側(cè)密封油壓比發(fā)電機(jī)膛內(nèi)氫氣壓力差小于0.056 MPa時(shí)，備用油源經(jīng)過(guò)備用差壓閥向發(fā)電機(jī)提供密封油。另外從空側(cè)密封油過(guò)濾器下游的供油母管上引一路密封油，經(jīng)浮環(huán)泵升壓后向發(fā)電機(jī)密封環(huán)供油，增大密封瓦與大軸的間隙，減小由密封環(huán)產(chǎn)生的振動(dòng)。

氫側(cè)密封油單元。氫側(cè)密封油單元由氫側(cè)密封油箱、氫側(cè)密封油泵、冷油器、過(guò)濾器及平衡閥等組成，氫側(cè)密封油泵設(shè)置一臺(tái)交流密封油泵。氫側(cè)密封油箱的密封油經(jīng)氫側(cè)密封油泵升壓后，再經(jīng)過(guò)冷油器降溫和過(guò)濾器過(guò)濾后向發(fā)電機(jī)兩側(cè)密封瓦提供氫側(cè)密封油。從氫側(cè)密封瓦出來(lái)的油先流入到消泡箱中，在消泡箱中氣體得以從油中擴(kuò)容逸出，然后進(jìn)入氫側(cè)密封油箱。消泡箱裝于發(fā)電機(jī)下半端蓋中，汽、勵(lì)端各裝有一個(gè)。在消泡箱內(nèi)側(cè)各裝有一個(gè)浮子式油位高報(bào)警開關(guān)，監(jiān)視消泡箱油位，防止發(fā)電機(jī)進(jìn)油。

真空處理單元。真空處理單元將來(lái)自空側(cè)密封油的油引入真空油箱進(jìn)行去除空氣，真空處理單元的供油泵一方面將真空油箱的密封油打入真空油箱進(jìn)行處理，另一方面可以將處理后的密封油供給氫側(cè)回油箱。

1.3 主要技術(shù)參數(shù)［1］

空側(cè)密封油流量大于650 L/min；氫側(cè)密封油流量大于226 L/min；差壓閥設(shè)定值為0.085 MPa；氫側(cè)平衡閥設(shè)定值為2～5 kPa；密封油溫度最大為48℃；空側(cè)密封油泵、直流密封油泵、氫側(cè)密封油泵出口壓力均為0.95 MPa。

2 密封油系統(tǒng)調(diào)試問(wèn)題分析及處理

2.1 氫側(cè)密封油系統(tǒng)壓力偏低

在密封油系統(tǒng)第一、二階段沖洗期間，拆除氫側(cè)密封油平衡閥、氫側(cè)密封油過(guò)濾器濾芯，發(fā)電機(jī)空側(cè)、氫側(cè)供油均匯集在進(jìn)入發(fā)電機(jī)前的臨時(shí)匯流管道中，再?gòu)呐R時(shí)匯流管道分別引至氫側(cè)回油箱和空側(cè)臨時(shí)回油箱。首次啟動(dòng)氫側(cè)密封油泵時(shí)，發(fā)現(xiàn)過(guò)濾器出口壓力表顯示壓力為0.2 MPa，明顯低于氫側(cè)密封油泵的額定壓力0.95 MPa。

用臨時(shí)壓力表從氫側(cè)密封油泵出口處測(cè)壓力，顯示為0.5 MPa；對(duì)過(guò)濾器出口壓力表管進(jìn)行檢查，沒有發(fā)現(xiàn)堵塞情況。在過(guò)濾器與逆止閥之間加裝臨時(shí)壓力表，壓力顯示也為0.5 MPa，初步判定該逆止閥卡澀未全開，導(dǎo)致管道節(jié)流增大，從而使逆止閥后壓力降低。現(xiàn)場(chǎng)拆除逆止閥進(jìn)行檢查。發(fā)現(xiàn)閥芯狀況良好，無(wú)銹蝕卡澀現(xiàn)象。進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)其通流面積特別小，懷疑閥門選型或供貨錯(cuò)誤。與設(shè)備供貨廠溝通交流，被告知該閥芯因設(shè)計(jì)選型問(wèn)題導(dǎo)致開口較小，需更換。由于重新提供新逆止閥的時(shí)間較長(zhǎng)，為了不影響現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試工作，暫時(shí)先將該逆止閥閥芯拆除，待廠家提供的新逆止閥到貨后再擇機(jī)進(jìn)行更換。將該逆止閥閥芯拆除后啟動(dòng)氫側(cè)密封油泵，運(yùn)行電流明顯增大，調(diào)整再循環(huán)閥門將過(guò)濾器出口壓力調(diào)整至0.3 MPa進(jìn)行系統(tǒng)沖洗，氫側(cè)密封油沖洗管路運(yùn)行正常。

2.2 異物進(jìn)入系統(tǒng)

在密封油系統(tǒng)沖洗過(guò)程中，清理濾網(wǎng)時(shí)發(fā)現(xiàn)有大小不等的石墨，如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)沖洗期間清理濾網(wǎng)時(shí)發(fā)現(xiàn)的石墨

通過(guò)排查分析，確定是在安裝過(guò)程中使用了石墨法蘭墊片，石墨是易破碎密封元件，閥門多次操作后使密封元件破損而進(jìn)入密封油系統(tǒng)。對(duì)系統(tǒng)的閥門法蘭進(jìn)行逐一檢查，將石墨法蘭墊片全部更換為非石棉紙膜墊，在后續(xù)的系統(tǒng)沖洗和運(yùn)行中再未發(fā)現(xiàn)石墨。

2.3 消泡油箱液位高報(bào)警

氫側(cè)密封油系統(tǒng)投運(yùn)，進(jìn)行發(fā)電機(jī)氫氣系統(tǒng)氣體置換期間，氫側(cè)密封油壓稍有波動(dòng)就會(huì)出現(xiàn)消泡油箱液位高報(bào)警，檢查兩側(cè)平衡閥動(dòng)作情況，調(diào)節(jié)正常；氫側(cè)回油箱液位正常，未出現(xiàn)高液位情況，更未發(fā)生滿油現(xiàn)象；經(jīng)過(guò)排查初步判斷為氫側(cè)回油不暢，導(dǎo)致消泡油箱液位升高。對(duì)消泡油箱至氫側(cè)回油箱的管道逐一進(jìn)行敲打，也未見好轉(zhuǎn)；對(duì)氫側(cè)回油管線進(jìn)行逐一排查，發(fā)現(xiàn)汽端、電端的氫側(cè)回油管線水平管段安裝傾斜角度不滿足安裝要求，部分管段的傾斜角度遠(yuǎn)小于8°，對(duì)氫側(cè)回油管線的水平管段進(jìn)行重新調(diào)整，消泡油箱液位高頻繁報(bào)警現(xiàn)象消失；氫側(cè)密封油系統(tǒng)運(yùn)行正常。

2.4 空側(cè)密封油泵振動(dòng)大

空側(cè)交流密封油泵和直流密封油泵均為進(jìn)口齒輪泵，集中安裝在鋼制底板上，鋼制底板與地基留有3 mm左右的縫隙。兩臺(tái)泵并聯(lián)布置，共用一條入口母管和一條出口供油母管?？諅?cè)密封油系統(tǒng)在調(diào)試過(guò)程中發(fā)現(xiàn)交流密封油泵和直流密封油泵均存在振動(dòng)超標(biāo)現(xiàn)象。振動(dòng)數(shù)據(jù)見表1。

表1 空側(cè)密封油泵振動(dòng)情況 mm/s

空側(cè)密封油泵進(jìn)行振動(dòng)治理前主要是軸向振動(dòng)超標(biāo)，而直流密封油泵是水平方向振動(dòng)超標(biāo)，首先對(duì)兩臺(tái)泵進(jìn)行了重新找中，并對(duì)基座與基礎(chǔ)連接進(jìn)行了加強(qiáng)，試轉(zhuǎn)后振動(dòng)無(wú)明顯好轉(zhuǎn)。然后增加兩臺(tái)泵體的支撐剛度、對(duì)泵的出口管道支撐剛度進(jìn)行加強(qiáng)，直流密封油泵振動(dòng)均得到改善，振動(dòng)數(shù)據(jù)合格；但是空側(cè)密封油泵軸向振動(dòng)沒有明顯好轉(zhuǎn)。

經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量、觀察，發(fā)現(xiàn)空側(cè)密封油泵運(yùn)行時(shí)，泵的出口管道振動(dòng)較大，初步判斷是泵的出口管道振動(dòng)引起泵的共振。對(duì)泵的出口管道加裝斜支撐等強(qiáng)化管道支撐的措施后，空側(cè)密封油泵振動(dòng)合格［2］。

2.5 對(duì)發(fā)電機(jī)空氣嚴(yán)密性試驗(yàn)的影響

AP1000發(fā)電機(jī)空氣嚴(yán)密性試驗(yàn)是在汽輪機(jī)靜止或盤車狀態(tài)下進(jìn)行的［3］，向發(fā)電機(jī)內(nèi)沖入壓縮空氣，逐漸將發(fā)電機(jī)膛內(nèi)氣體壓力升至額定壓力0.55 MPa，保壓24 h，計(jì)算發(fā)電機(jī)空氣泄漏量，若24 h泄漏量小于1 m3，則發(fā)電機(jī)空氣嚴(yán)密性試驗(yàn)合格。在試驗(yàn)過(guò)程中，調(diào)整氫氣密封油箱的補(bǔ)油量控制在0.5 m3/h，經(jīng)過(guò)20余天的查漏工作，發(fā)電機(jī)漏點(diǎn)已處理完畢，但是發(fā)電機(jī)泄漏量前19 h的等效泄漏量均小于1 m3，后3 h等效泄漏量最大為1.2 m3；對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，未見異常。將發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng)的氫側(cè)油溫由35℃降至28℃，空側(cè)密封油溫度由35℃降至30℃，重新進(jìn)行發(fā)電機(jī)空氣嚴(yán)密性試驗(yàn)，試驗(yàn)合格。由于三菱機(jī)組發(fā)電機(jī)空氣嚴(yán)密性試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理時(shí)，未按照國(guó)內(nèi)計(jì)算方法將溶入密封油中的氣體扣除，因此發(fā)電機(jī)膛內(nèi)氣體溶入的量直接影響試驗(yàn)的結(jié)果，而空氣在密封油中的溶解量隨溫度降低而降低。

3 結(jié)語(yǔ)

AP1000發(fā)電機(jī)氫氣密封油系統(tǒng)經(jīng)過(guò)調(diào)試，空側(cè)和氫側(cè)密封油泵運(yùn)行穩(wěn)定，差壓閥和平衡閥動(dòng)作正常，在發(fā)電機(jī)氣密性試驗(yàn)過(guò)程中得到進(jìn)一步檢驗(yàn)，滿足了機(jī)組安全、穩(wěn)定運(yùn)行需要。

通過(guò)發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng)的調(diào)試，在后續(xù)的調(diào)試、運(yùn)行過(guò)程中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：安裝期的質(zhì)量是運(yùn)行期安全運(yùn)行的保障，做好安裝期間的質(zhì)量控制；關(guān)注差壓閥和平衡閥動(dòng)作情況，注意消泡油箱液位報(bào)警，防止發(fā)電機(jī)進(jìn)油；在運(yùn)行中調(diào)整氫側(cè)密封油壓稍大于空側(cè)密封油壓，以避免空側(cè)含有空氣的密封油進(jìn)入氫側(cè)密封油，降低氫氣純度；運(yùn)行中出現(xiàn)問(wèn)題要及時(shí)進(jìn)行分析，將異常消除在初期，避免異常擴(kuò)大為事故。