(遼寧紅沿河核電有限公司，遼寧 大連 116319)

0 引 言

機械設備在運轉過程中不可避免的會發(fā)生磨損、變形、疲勞等現(xiàn)象，造成實物形態(tài)的變化，從而降低或喪失原有功能。設備檢修的目的就是重新完善和修復設備及其系統(tǒng)的局部或整體的形態(tài)變化，達到恢復或提高設備功能的目的。以可靠性為中心的維修(RCM)是一種根據(jù)設備可靠性狀況制訂維修策略的先進理論和工具。文中根據(jù)汽輪發(fā)電機密封油系統(tǒng)設備的可靠性狀況，以最少的維修資源消耗，運用邏輯決斷分析法確定所需的維修內(nèi)容、維修類型、維修周期和維修級別，制定出合理的預防性維修計劃，從而達到優(yōu)化維修的目的。

1 汽輪發(fā)電機單流環(huán)密封油系統(tǒng)簡介

1 000 MW汽輪發(fā)電機單流環(huán)式密封油系統(tǒng)通過向發(fā)電機密封瓦供油，且使油壓高于發(fā)電機內(nèi)氫壓0.05 MPa。主要作用：防止發(fā)電機內(nèi)氫氣沿轉軸與密封瓦之間的間隙向外泄漏；防止外界空氣進入發(fā)電機內(nèi)部；防止密封油壓過高而導致發(fā)電機內(nèi)大量進油；對密封瓦進行潤滑與冷卻。密封油系統(tǒng)主要設備如圖1所示。

圖1 密封油系統(tǒng)流程簡圖

1.1 真空油箱

真空油箱作用：一方面通過抽真空裝置維持其內(nèi)部真空度，用于排除密封油中的水分；另一方面保證了密封油系統(tǒng)的流量，防止發(fā)電機因密封油流量不足而氫氣外漏或空氣內(nèi)漏。正常情況下，真空油箱由潤滑油系統(tǒng)供油，當潤滑油系統(tǒng)故障而不能提供潤滑油時，真空油箱依靠擴容油箱重力補油。

1.2 油泵

密封油系統(tǒng)共設置三臺供油油泵，正常情況下由其中一臺主密封油泵供油，故障時另一臺主密封油泵啟動，由備用輔助電源柜供電；兩臺主密封油泵都出現(xiàn)故障時，應急直流油泵啟動，由事故備用蓄電池組供電。

1.3 濾網(wǎng)

發(fā)電機密封油供油管線上設置兩臺100%容量互為備用的過濾精度為10 μm的過濾器，每組過濾器都有一個就地壓差指示開關，過濾器超壓時產(chǎn)生報警信號并手動切換至備用裝置。

1.4 差壓調節(jié)閥

差壓調節(jié)閥通過測量密封油和氫氣壓力來控制差壓調節(jié)閥的開度，維持發(fā)電機內(nèi)油壓比氫壓大0.05 MPa，當差壓調節(jié)閥失去調節(jié)功能時，可以通過其旁路上球閥手動控制油氫壓差。

1.5 浮子油箱

浮子油箱作用是接受發(fā)電機氫側回油，分離密封油中氫氣并將回油送至擴容油箱。浮子油箱內(nèi)浮球閥控制油箱液位，防止發(fā)電機進油。

1.6 擴容油箱

擴容油箱作用：一方面可以除去密封油回油中剩余的氫氣，并通過擴容油箱上部裝置的油煙凈化裝置將氣體排到廠房外；另一方面，擴容油箱設置在比真空油箱高得多的位置，在汽輪機潤滑油系統(tǒng)停止供油的情況下靠重力為真空油箱補油，從而維持發(fā)電機密封油系統(tǒng)繼續(xù)工作。

2 密封油系統(tǒng)設備RCM分析

發(fā)電機單流環(huán)式密封油系統(tǒng)結構簡單，密封瓦的密封性能受軸振影響較小，但該系統(tǒng)要求主要部件較雙流環(huán)式密封油系統(tǒng)更加可靠，如：差壓調節(jié)閥、浮球閥、密封油泵、真空泵等。RCM (Reliability-Centered Maintenance，以可靠性為中心的維修) 分析是一種根據(jù)設備可靠性狀況制訂維修策略的先進理論和工具，將RCM理論應用到密封油系統(tǒng)設備維修計劃制定中，以最少的維修資源消耗，制定出合理的預防性維修計劃，從而達到優(yōu)化維修的目的。

2.1 確定研究對象

根據(jù)密封油系統(tǒng)設備的可靠性狀況，運用邏輯決斷分析法確定所需的維修內(nèi)容、維修類型、維修周期和維修級別，制定出合理的預防性維修計劃。RCM分析對象包括發(fā)電機、密封瓦及瓦座、真空油箱、擴容油箱、浮子油箱、差壓調節(jié)閥、運行人員(機組啟停操作等)、維修人員等。密封油系統(tǒng)設備RCM分析流程如圖2所示。

圖2 密封油系統(tǒng)設備RCM分析流程

2.2 故障模式及影響分析

如果密封油進入發(fā)電機，未及時排出，油在發(fā)電機內(nèi)蒸發(fā)產(chǎn)生油煙蒸汽，將對發(fā)電機產(chǎn)生腐蝕作用，并溶解和凝聚其它有害元素，使發(fā)電機內(nèi)構件產(chǎn)生表面凝露，使轉子產(chǎn)生附加應力而導致裂紋等，發(fā)電機進油還影響定子線圈的絕緣性能，嚴重時使其絕緣擊穿，出現(xiàn)匝間或相間短路，嚴重影響機組的安全運行。

發(fā)電機密封瓦及密封油系統(tǒng)設備檢修結束后，在發(fā)電機冷態(tài)沖轉過程中容易發(fā)生進油現(xiàn)象，即：發(fā)電機冷態(tài)起機，在靜態(tài)升速期間出現(xiàn)油-氫壓差波動，并抬升到一定值，同時擴容油箱和浮子油箱明顯出現(xiàn)回油不暢，有嚴重氣堵現(xiàn)象，發(fā)電機大量進油，導致發(fā)電機匝間短路。主要故障模式：

A.密封油差壓調節(jié)閥調節(jié)太靈敏導致油氫壓差波動大；

B.密封瓦瓦座處產(chǎn)生氣堵或擴容油箱產(chǎn)生氣堵導致回油不暢；

C.浮子油箱回氣不暢及勵端、汽端壓差不平衡；

D.發(fā)電機啟停過程中缺少具體的防進油預案和操作步驟；

E.差壓調節(jié)閥、浮子油箱浮球閥、發(fā)電機漏液檢測裝置等維護不到位產(chǎn)生故障。

圖3 發(fā)電機進油RCM分析故障樹

以上五種故障模式的根本原因有2類：一是油氫差壓過高。油氫差壓過高會導致密封瓦泄油量增加，嚴重時密封油會從氫側油擋處溢出，造成發(fā)電機進油。因此，油氫壓差應作為重要參數(shù)，機組運行過程中給予高度重視，油氫差壓偏離額定值應及時調整差壓調節(jié)閥，差壓調節(jié)閥屬于RCM分析關鍵設備。二是氫側回油不暢。氫側回油不暢會造成浮子油箱滿油，氫側排油管滿油，造成發(fā)電機進油。由于發(fā)電機內(nèi)氣體壓力較低，浮子油箱內(nèi)浮球閥動作緩慢，引起排油不暢。浮子油箱(浮球閥)屬于RCM分析關鍵設備。

3 維修任務決策

發(fā)電機進油問題嚴重影響機組的安全穩(wěn)定運行，為徹底避免機組在啟停過程中可能出現(xiàn)的發(fā)電機進油問題，針對發(fā)電機密封油系統(tǒng)設備開展RCM工作，探索密封油系統(tǒng)技術改造潛力，制定最優(yōu)維修任務決策。

3.1 在密封油差壓調節(jié)閥旁路上增加一個調節(jié)閥，實現(xiàn)旁路穩(wěn)定切換，消除密封油油壓波動

密封油差壓調節(jié)閥旁路上原設計有一個球閥，在發(fā)電機氣密試驗或氣體置換時，由于球閥閥門線性調節(jié)性能較差，差壓調節(jié)閥切換旁路過程中密封油壓容易出現(xiàn)較大波動造成發(fā)電機進油。在差壓調節(jié)閥旁路上設計加裝一個調節(jié)閥，保障差壓調節(jié)閥與旁路之間的切換穩(wěn)定性。

3.2 在密封油差壓調節(jié)閥引壓管接口處加裝節(jié)流孔板，消除密封油油壓波動

汽輪發(fā)電機開始沖轉后，由于發(fā)電機密封瓦間隙的變化，差壓調節(jié)閥有一個放大供油的過程，發(fā)電機內(nèi)氫側回油出口處產(chǎn)生滿油，易形成氣堵，導致回油不暢而使機內(nèi)大量進油。在差壓調節(jié)閥引壓管接口法蘭處加裝節(jié)流孔板，可消除差壓調節(jié)閥過度靈敏而產(chǎn)生的油壓波動。

3.3 對密封瓦座回油孔進行改造，消除密封油回油氣堵

密封瓦座回油口容易產(chǎn)生氣堵導致回油不暢而向發(fā)電機內(nèi)大量進油，將汽端和勵端密封瓦回油口進行擴孔，采用45°斜邊過渡至原來的回油口，消除密封油回油氣堵。

3.4 給密封油系統(tǒng)加裝消泡裝置，優(yōu)化回油管路系統(tǒng)

對密封油擴容油箱回油管加裝消泡裝置，消除密封油回油氣堵；改進密封油回油管，對發(fā)電機汽端、勵端回油母管的坡度增加至20/1 000以上，增強回油系統(tǒng)的回油能力，消除回油管急彎，消除容易積油的U型管段，避免回油不暢。

3.5 增加機組啟停過程中防止發(fā)電機進油具體防范措施

明確油氫差壓調節(jié)閥切換操作步驟和浮子油箱旁路閥切換操作步驟，啟停過程中運行、維修人員到場監(jiān)護整個過程，同時加強設備的巡檢維護工作，具體如下：

(1)潤滑油箱油位監(jiān)控(判斷整個油系統(tǒng)是否存在泄漏等異常情況)；

(2)浮子油箱油位監(jiān)控(判斷浮子油箱是否正常排油)；

(3)真空油箱油位高報警裝置監(jiān)控；

(4)油-氫差壓監(jiān)控；

(5)發(fā)電機漏液檢測裝置監(jiān)控；

(6)加強油-氫差壓調節(jié)閥、浮子油箱浮球閥維護工作；

(7)加強浮子油箱、真空油箱液位報警裝置及發(fā)電機漏液檢測裝置維護工作，保證靈敏可靠。

4 結束語

汽輪發(fā)電機設備是由大量系統(tǒng)設備零部件組成，各種零部件的故障嚴重程度及故障發(fā)展趨勢不盡相同。對故障后果嚴重的關鍵設備功能部件必須作詳細的RCM分析，如汽輪機振動故障、發(fā)電機進油故障，對機組安全運行可能產(chǎn)生極為嚴重的后果。文中根據(jù)汽輪發(fā)電機密封油系統(tǒng)設備的可靠性狀況，運用邏輯決斷分析法確定所需的維修內(nèi)容、維修類型等，制定出合理的預防性維修計劃，從而達到優(yōu)化維修的目的。