1 000 MW机组发电机密封油管道安装位置对氢气泄漏的影响分析

陆 杰

(上海电力建设启动调整试验所，上海 200031)

随着大型火力发电机组的发展，发电机多采用氢气作为冷却介质，因而发电机的氢气泄漏量指标也就成为了发电机组重要的考核指标。在机组调试过程中发电机漏氢量超标的原因也有许多，比如：发电机本体泄露、发电机附属系统严密性差、发电机密封油安装间隙问题等，通过对现场发电机漏氢现场进行分析，查找出发电机密封油系统油氢差压阀异常而导致的氢气泄漏量大的问题[1-2]。

这些问题及其原因典型却较难查明，在现场调试有较好的推广意义。本文的研究与分析对密封油系统调试并及时发现密封油系统异常有较好的借鉴作用。

1 密封油系统简介

某电厂上汽引进型1 000 MW火力汽轮发电机组采用德国SIMENS生产的THDF125/67,发电机组密封油系统设备由上汽厂供货，包括密封油主油箱(在轴承油疏油管路中),密封油箱包括真空泵,中间油箱,密封油泵(2×100%),备用密封油泵(1×100%),泵下游压力控制器,密封油冷却器(2×100%),密封油过滤器(2×100%),压差调节阀(2×100%)。除密封油主油箱外所有上述主要设备均组装在同一单元中。

密封油系统也称为氢气密封油系统，它的作用向密封瓦提供压力油源，防止发电机内压力气体沿转轴逸出[3-4]。保证密封油压始终高于机内气体压力某一个规定值，其压差限定在允许变动的范围之内。通过热交换器冷却密封油，从而带走因密封瓦与轴之间的相对运动而产生的热量，确保瓦温与油温控制在要求的范围之内。发电机密封油系统示意图如图1所示。

图1 发电机密封油系统示意图

2 异常情况研究

在该百万级机组调试过程中，当发电机充氢至500 kPa时，通过漏氢量计算发现存在氢气泄漏量大的现象，最大发电机氢气泄漏量达到20 m3/d，正常发电机的氢气泄漏量根据国家验收标准应≤8 m3/d。通过氢气检漏仪对现场法兰密封面进行检查过程中发现，氢气系统无明显的外漏现象。

在氢气系统法兰密封面明显外漏排除之后，则将分析泄漏点考虑在发电机密封瓦的位置，经过测量发现汽轮机润滑油箱排烟风机出口处测出有氢气浓度，存在氢气泄漏情况。汽轮机6、7 W润滑油轴承座与发电机两侧密封油的轴瓦距离较近，则判断氢气泄漏位置为发电机两端密封瓦。经过研究讨论问题锁定在两点：(1)密封油系统是否有异常情况；(2)发电机密封瓦的状态位置是否正常。

3 异常情况分析

通过对发电机组密封系统进行检查，发现密封油系统油氢差压的氢侧信号管的位置取至0 m层密封油汽轮机侧氢侧回油管，位置高度在4m左右，而油氢差压的密封油油侧压力信号管则取自0 m处密封油出口压力。

根据厂家提供的定值油氢差压阀的整定值为110～120 kPa，以保证油氢差压能够满足发电机厂家要求。根据油氢压差的整定值120 kPa计算，密封油系统在4 m处油氢压差可以满足设计要求。由于氢侧信号管装在4 m高度的位置，因此折算到16.5 m的氢侧信号管压降则为4 m的信号管油柱压力，而折算到16.5 m的密封油油侧信号管压降则为16.5 m的油柱压力。

经过计算，密封油系统在16.5 m汽轮机平台无法满足出厂家的油氢压差设计值(见图2)，即油氢差压阀氢油取样管内的静压无法相互补偿，存在较大的静压偏差，从而导致密封油压力在16.5 m位置进油压力不够，出现密封油无法密封氢气，导致氢气泄漏量高达20 m3/d的现象。

根据分析发现，对密封油系统进行油氢差压阀氢气信号取样管位置变更，将氢侧信号管改至12 m密封油回油管道U型管道底部位置，提高了氢侧信号管内密封油静压，从而满足了设计上油氢差压阀信号取样管静压补偿，通过油氢压差阀的设定120 kPa，密封油差压阀后的油压也相应升高，满足了在16.5 m平台油氢差压的设计值。

图2 发电机氢侧、油侧取样信号管压力补偿示意图

重新对发电机进行气密性检查，将发电机压力升至500 kPa，进行发电机漏氢量试验，试验数据见表1。

发电机总漏氢量计算：

(1)

式中V——氢气泄漏量；Z——试验持续时间，h；VG——发电机容积，(另见发电机数据资料)；P1——试验开始时的系统内压力；P2——试验结束时的系统内压力；PB1——试验开始时的大气压力；PB2——试验结束时的大气压力；T1——试验开始时发电机中试验气体的中间温度；T2——试验结束时发电机中试验气体的中间温度。

根据上海引进型汽轮机漏氢量计算公式和试验数据表1，得出24 h发电机漏氢量仅为7.3 m3/d(数据见表1)，达到验收评定优良要求(≤8 m3/d)，能够满足机组长期正常运行的要求。

表1 发电机氢气泄露试验数据

4 结语

上海汽轮机厂百万级机组密封油系统油氢压差阀的位置在0 m，可以保证0 m处密封油油氢压差满足设计要求，若要保证在16.5 m发电机平台的油氢压差达到设计值，必须严格按照厂家要求布置管道，否则将发生密封油无法密封氢气的现象，造成发电机氢气泄漏量大。通过本次问题分析和研究，现场的密封油油氢差压阀的氢油信号取样管，必须严格按照厂家要求进行安装。通过设计优化在16.5 m发电机平台密封油入口处安装压力表直接测出密封油压力进行监测，保证在密封瓦位置油氢压差在设计范围内，确保密封油系统工作正常发挥应有的作用，提高机组运行的稳定性。