发电机密封油系统的功能原理、运行中的注意事项

段建华 李治安

摘 要：文章阐述了发电机密封油系统的功能原理，分析了运行中的常见问题和注意事项。

关键词：发电机；密封油；功能原理；运行；注意事项

1 概述

秦二厂采用的是水-氢-氢冷却的汽轮发电机，即定子绕组为水冷卻，转子绕组为氢气内部冷却，铁芯用氢气冷却。为了密封发电机内部的氢气采用了双流双环式密封装置。

1.1 功能

发电机密封油系统的功能就是向发电机密封装置连续不断了提供密封油来防止发电机转子冷却介质（氢气）的泄漏，并防止大气中的污染物进入氢气中，以保持氢气的纯度。该系统提供的密封油能满足密封瓦对油压、油量和油温的要求，在额定和最大氢压下能保证发电机带负荷稳定运行。

1.2 双流双环式密封的密封原理

双流双环式密封装置装在发电机两端端盖内，双流即在密封瓦的氢气侧和空气侧各设独立的油路，并采用平衡阀使两路油压平衡，严格控制两路油相互串流，从而减小氢气的流失和空气对机内空气的污染。双环即密封瓦在空侧进油处沿轴向分成两个独立的环，空侧油使两环胀开，并分别推向密封瓦的的两个侧面，从而使密封瓦两侧与密封座侧面靠紧，减小由于密封瓦两侧与密封瓦座间的间隙而造成密封油损失和密封瓦的轴向窜动。为防止密封瓦环随轴转动，在环上设置有止动健，使它彻向定位于密封瓦座内。

正常运行时，空侧密封油由空侧交流电动密封油泵提供，氢侧密封油由氢侧交流电动密封油泵提供，正常压力调节阀自动控制氢油之间压差，使密封油压比氢压高0.084MPa。空侧和氢侧的密封油冷却器为一台运行一台备用。冷却器由常规岛闭式冷却水系统（SRI）提供冷却，通过控制冷却水的流量，使冷却后的发电机密封油进油温度小于52℃。

2 GHE系统运行中的常见问题和注意事项

2.1 双流双环密封油系统空、氢侧油压不平衡的简易判别方法

双流密封油系统中空侧油压和氢侧油压的平衡是双流密封油系统赖以生存的基础，国内空、氢侧平衡好的双流式发电机，每天因纯度和氢压下降的补氢量可在2立方米，而空、氢侧有较大不平衡时，每天的补氢量可达数十立方米，鉴于当空、氢侧平衡时，空氢侧的油量不交换这一出发点，我们可以用观察氢侧回油控制箱的油位变化情况来判别空氢侧油压的平衡状况。当空氢侧压力平衡时，氢侧回油箱进出油量相当，油位应无变化，否则油箱油位将会发生或高或低的变化。

2.2 密封油运行温度的控制

密封油运行的温度对发电机的运行质量影响很大。美国西屋公司的标准是密封油运行温度应控制在27-49℃中间。

密封油的油温对某些发电机的轴振影响很大，其表现为当密封油的温度校高时，发电机转轴的振动明显减少，这可能是当密封油的油温偏高时，密封圈因受热膨胀，与转轴的间隙增大，另外油的粘度也变小，使密封圈与转轴、密封圈与支座之间的的摩擦阻力变小，由于密封圈能较自由地浮动，减小了对转轴的反作用力，从而对转轴的振动干扰较小。密封油的温度也不能过高，密封油温度高所带来的负面影响：密封油温度较高时，密封油的油量就要成倍增加，空氢侧的油量交换要成倍的增加，因而从密封油带入发电机内的空气、水分也成倍的增加。油温较高是，油的饱和含空气量、饱和含氢气量和饱和含水量都显著增加，进而补氢量和氢气去湿量也成倍增加。油温较高时，油蒸汽更容易挥发进入发电机，污染定子和转子线圈。当油系统中存有杂质时，较大的油流量更容易将杂质带入密封环中去，引起密封环或转轴不必要的磨损。因此，在发电机转轴的振动满足要求的情况下，采用较低的密封油油温，对发电机的长期安全、经济运行是有利的。

2.3 密封油进入发电机的防止

密封油进入发电机是各电厂常遇到的问题，密封油进入发电机有以下的危害，大量的密封油进入发电机会因定子风道阻塞而引起局部过热；氢气纯度也会因此而下降，从而增加发电机风磨耗、降低发电机效率；绕组的绝缘性能由于染上了油膜或油中含有较多的水分也下降。因此发电机必须停机并打开发电机进行清理。

密封油进入发电机主要是由于氢侧回油不畅或由于氢侧回油控制箱失控、误操作，所引起空侧油过多的流向氢侧，密封油通过氢侧迷宫式挡油板进入到发电机本体内，造成密封油渗入发电机事故。当发电机内氢气压力较低时或发电机内为常压空气时，更容易产生进油事故。为了防止密封油进入发电机，在运行和操作上应注意报警和密封油温。密封油温度较高时，密封油的回油量也要增大。当氢侧回路不畅时，增加了发电机进油的可能性，或在发电机进油的情况下，在相同的时间内，油温高的时候要比油温低是时候进油量大。大部分发电机进油都是在发电机内无气压时发生的。这是由于当发电机内无压力时，当氢侧油位较高而要通过氢侧回油控制箱向空侧排放时，其排油的动力即为氢侧油与空侧油的油位差，而不像在发电机正常运行时，机内有较高压力的氢气，其排油动力即为氢气压力。当机内无气压时，氢侧的油位要比空侧回油箱的油位高，并离氢侧迷宫式挡油板的位置也很近，此时如氢侧回油管路稍有不畅或氢侧回油的油量稍微过大，就有可能造成发电机进油。另外，对于双流式密封油系统，在发电机低气压时，要避免关闭氢侧泵而单独运行空侧泵。因为此时空侧油大量流向氢侧，其流量要比正常运行时因空氢侧不平衡而引起的空侧油流向氢侧要大得多，而这些油只能靠重力从氢侧回油控制箱返回空侧。平衡阀是调节氢侧油压稍高于空侧油压，这样在密封环处氢侧油流向空侧，故氢侧回油箱处于补油状态而不需要排油。在种情况下即使排油阀失灵或被堵，是不会产生发电机进油现象。

当氢侧回油控制箱出现故障时也很有可能造成发电机进油事件，当发电机内气压升至0.1MPa时，氢侧回油箱内的液位应该降至正常位置，如果油位未回到中常位置，则提示氢侧回油箱功能异常，很大可能是油箱的排油口有堵塞的可能，在排除油位计工作失常的情况下，应立即停运密封油系统并打开油箱进行检查。

2.4 密封环磨损的防止

进入发电机密封环的密封油中或多或少带有诸如沙子、焊渣、铁屑等硬性颗粒，较大的硬性颗粒从转子和密封环之间的间隙通过时，在转子高速运转的情况下，会将会对转子和密封环表面产生磨损。

密封环和转轴间表面的磨损使它们的间隙增大，密封油流量与间隙的三次方成正比。轻微的磨损不会影响发电机的正常运行，因为密封油系统总有一定的余量。磨损太大时，就会引起发电机氢气纯度显著下降、补氢量增加等现象。密封环与转轴表面的摩擦还会引起转子振动加大。磨损严重时，密封油将失效，造成氢气外泄事故。

密封环的磨损一般伴随汽轮机发电机整个轴系的轴承的磨损而发生，并且通常发生在新投运不久的电厂。造成密封环磨损的主要原因是油系统没有彻底地冲洗干净，油系统中还残留一些杂质或有些杂质附在管壁上没有被冲洗掉，运行一段时间后脱落进入润滑油中。因此在密封油系统投运前必须反复冲洗，但密封油系统的油泵对于冲洗来说容量显得有的小，常采用主润滑油系统的油来冲洗设备。

3 结束语

在核电站，发电机密封油系统是一个十分重要的系统，发电机的正常运行要靠该系统来保障，如果发电机密封油系统不能运行，那只能停机，甚至引发停堆。影响该系统运行的因素有很多，因此望大家重视发电机密封油系统的运行。

参考文献

[1]GHE系统手册[Z].

[2]QFSN-600-2YH型汽轮发电机组产品说明书[Z].

[3]大型汽轮发电机设计、制造与运行[Z].

[4]密封油控制系统使用说明书[Z].

作者简介：段建华（1980-），男，浙江海盐人，工作单位：中核核电运行管理有限公司，职务：工程师，研究方向：电站运行。