发电机密封油真空泵旋片损坏的分析

张海丰，许红卫，王占东

(1.辽宁东科电力有限公司 辽宁 沈阳 110179；2.中国能源工程股份有限公司 北京 100037；3.沈阳沈海热电有限公司 辽宁 沈阳 110094)

0 概述

由于氢气具有密度小、传热系数大、导热能力强、绝缘性能好、电离现象微弱等优点，目前大型的汽轮发电机组均采用氢气对发电机进行冷却；同时氢气具有易燃易爆、渗透性强等缺点，所以设计有发电机密封油系统用以密封氢气[1]。发电机密封油系统的作用就是将发电机内的氢气与外界隔绝,既不让氢气逸出,保证安全,也不让空气进入发电机内,保证氢气纯度[2]。某国外火力发电厂新建2×660 MW超超临界燃煤工程一号机组采用的发电机为某公司生产的型号为QFSN-660-2的水氢氢冷式发电机，密封油系统为单流环式。密封油泵将密封油从密封油真空油箱抽出，经过密封油冷却器、滤网和压差阀然后进入到发电机两端的密封环。密封油从密封环支座上的密封环室通过环上的径向孔和环形槽注入密封间隙并从密封环的空侧和氢侧油路排出。空侧回油回流至密封油储油箱，再排放至密封油真空油箱；氢侧回油回流至氢侧油箱，再排放至密封油真空油箱。真空油箱连接有真空泵，真空泵能够使真空油箱内的密封油保持在负压状态，抽出密封油与氢气和空气接触时吸收的大部分气体，从而在很大程度上避免发电机内氢气纯度降低。发电机密封油系统具体的流程见图1。

图1 密封油系统流程示意图

1 故障现象及原因分析

2019年09月05日，该机组发电机密封油系统进行调试和试运行，密封油真空油箱真空控制在-40 kPa左右。密封油系统稳定运行几天后，发现密封油真空油箱的真空值突然下降至-23 kPa。就地检查密封油系统运行无异常，因此，分析可能是密封油真空泵工作异常导致真空油箱的真空值下降。密封油真空泵入口连接在真空油箱，入口管路安装有凝结阱，用以减少进入真空泵内的蒸汽；出口安装有排气过滤器，用以减少油蒸汽的释放。就地隔离密封油真空泵，拆开真空泵进行检查，发现密封油真空泵内的旋片损坏，并且真空泵内含水量较大；同时打开密封油真空泵出口的排气过滤器排污阀，发现积水量也较大。通过对检查结果进行分析，认为真空泵旋片损坏的可能原因有两种：1)当地处于热带地区且靠海，空气中含水量较大，因此密封油真空泵抽送的气体内含蒸汽量较大，超过了真空泵的蒸汽压强允许极限(水蒸气≤25 mbar)，蒸汽在密封油真空泵体内压缩时凝结成液体，导致真空泵内的旋片损坏。2)由于检查发现真空泵出口排气过滤器内凝结液较多，因此可能部分凝结液回流入密封油真空泵内，导致真空泵内的旋片损坏。

鉴于以上的分析结果，对密封油真空泵的旋片进行更换，并对泵体和出口排气过滤器进行彻底排污。处理完毕后再次启动密封油真空泵，密封油真空油箱的真空恢复正常。并安排专人定期进行出口排气过滤器的排污，以防止排气过滤器的液位过高。在真空泵恢复运行后的数天之内没有再出现问题，则说明真空泵损坏的原因与抽送气体的含蒸汽量无关，真空泵旋片损坏的原因是出口排气过滤器液位过高，凝结液回流至真空泵而导致真空泵旋片损坏。

经过一段时间后，密封油真空油箱的真空值再次出现下降。打开检查密封油真空泵，发现与第一次出现的问题现象相同：真空泵旋片再次损坏，同时出口排气过滤器的积水量仍较大。参考第一次的分析和处理情况，认为这次密封油真空泵旋片损坏的原因仍旧是真空泵出口排气过滤器的液位过高，凝结液回流至真空泵内导致真空泵旋片损坏。但是排气过滤器液位为什么会偏高，需要进行进一步的分析。

图2所示为密封油真空泵的流程示意图。图中的②为真空泵出口排气过滤器，设计有排污手动阀，排污至就地排污口。密封油真空泵设计安装在汽机房的0 m工作层，密封油排烟风机设计安装在汽机房的14 m工作层，排烟风机入口为250～500 Pa的负压，因此密封油真空泵出口也为负压区。这样就导致了真空泵出口排气过滤器在手动排污时排污不畅，稍有不慎便容易引发真空泵出口排气过滤器液位偏高，大大增加了排气过滤器内凝结液回流入真空泵内的风险。

图2 密封油真空泵流程示意图

2 处理结果

针对密封油真空泵出口排气过滤器排污不畅的问题，同时考虑到该排气过滤器内部正常运行时为负压，因此需要对该排气过滤器的排污管道进行技术改造，确保在不影响排气过滤器出口管道负压的情况下，同时能够满足排气过滤器排污通畅。最后决定在排气过滤器排污阀后的管道上增加一个水封，这个水封由一段排污管道构成，且安装位置低于排气过滤器。详细的改造情况见图3。改造后的排污管道由于增加了水封，水封在正常运行情况下对排污管道形成密封，这样就保证了排气过滤器出口管道的负压不受影响；同时当排气过滤器内积液增加时，积液会通过排污管道排放至水封内，再通过水封排放出去，保证了排气过滤器内液位不会偏高。

图3 凝结阱排污改造示意图

经过排气过滤器排污管道的改造，密封油真空泵更换旋片后再次启动，密封油系统运行一直稳定，没有再出现旋片损坏的问题，说明在排气过滤器排污管道上增加水封的改造是成功的。

3 结 论

发电机密封油系统是汽轮发电机组的一个重要组成部分，为发电机的稳定和安全运行提供重要的保障。在发电机密封油系统调试和试运行期间，通过对密封油真空泵旋片损坏问题的分析和处理，使该问题得到彻底解决，确保了发电机密封油系统可靠稳定地运行，并为其他同类型机组的相关调试工作提供借鉴。