电机组发电机氢气纯度下降原因及解决措施

王大庆

（中核核电运行管理有限公司运行三处，浙江 嘉兴314000）

0 前言

秦二厂1号机组发电机的氢气泄漏量是每天2 m3以内，而发电机泄露量一般要求在10 m3以下，这说明1号发电机的密封性很好；当发电机的氢气纯度下降时，发电机的氢气压力却下降的幅度较小，可以说明发电机氢气纯度下降的主要原因是内部污染造成，同时发电机气密封性能良好也导致氢气纯度下降很快。

1 氢气污染的主要原因

双环双流式密封油系统窜油问题是影响发电机氢气纯度的一个主要因素，发电机空侧与氢侧密封油在密封瓦中的压力不平衡，就会引起密封油流窜动。通过测量空氢侧密封油管路温度和数据分析发现了二厂1号发电机组密封油系统存在窜油现象（氢侧向空侧）。氢侧密封油压高于空侧密封油压，则氢侧密封油向空侧密封窜油，此时将使回到氢侧密封油箱中的油量减少，油位降低，为了保证系统安全运行，将自动向氢侧密封邮箱中补油。这样将含有大量空气的空侧密封油补进了氢侧密封油箱，使氢侧密封油中的空气含量增加。发电机内的氢气与密封油系统中的氢侧密封油相接触，氢侧密封油中若溶解了大量的空气，空气便会进入氢气区域，污染发电机内的氢气。使氢气湿度增加，纯度下降。

造成空侧密封油和氢侧密封油压力不平衡主要有两个原因其一是氢侧密封油系统的平衡阀调节精度差。目前平衡阀要求的精度为±50 mmHg（±490 Pa），在运行中，由于平衡阀活塞和油缸之间间隙较小，稍有杂质可能造成活塞的运动阻力增大，甚至卡死，致使平衡阀调节精度变差，不能有效维持空、氢侧密封油压力的平衡，进而造成氢气污染、补氢量增大。第二个主要原因是空、氢侧密封油压力的测量误差。机组运行中只有维持密封瓦与转轴之间的油压平衡，才能减少空、氢侧密封油的互相窜动，但由于设备结构的原因，目前只能测量密封瓦上的空、氢侧密封油进油处的压力作为平衡阀的调节信号，因此，必然造成测量误差，平衡阀不能有效维持空、氢侧密封油压力的平衡，从而引起发电机补氢量增大。

2 运行优化措施

2.1 增加自动补氢阀门

建议在补氢手动阀后增加一个气动控制阀，阀门的控制采取发电机氢气压力定压调节控制，低定值阀门开启，高定值阀门关闭。这样提高发电机氢气纯度时就可以手动打开排氢阀一个开度，然后进行连续充排氢，提高发电机氢气纯度比较快而且节省人力。岭澳核电站2期两台机组也是采用定压调节阀控制发电机氢气压力。

2.2 控制油温减少空氢油窜油量

降低密封油温度对氢气纯度的影响主要反映在窜油量上。具体表在密封瓦与大轴的间隙和密封油的黏度。如下式所示：Q=πdΔpc3/（12μl），式中，Q为密封油间的窜油量；Δp为空、氢侧密封油微差压；d为转子轴径；c为中间环和轴间的间隙；μ为透平油的动力黏度；l为中间环长度。从公式中可以看出，密封油流量与密封瓦间隙的三次方成正比。间隙的稍微变化，对密封油流量影响会很明显。密封瓦与轴之间的间隙越小，密封油流量就会越低；反之，密封油流量就会越大。流量越大，密封油携带并析出的空气就越多，氢气纯度就下降越快。较低的密封油温度，由于热胀冷缩的作用，可使密封瓦与轴之间的间隙稍微缩小一些，有利于降低密封油的流量。密封油的温度下降，油的黏性增大，从公式中可以看出，密封油的流量与Q与密封油的动力黏度μ成反比，黏性越大，密封油的流量就越小。

综上所述，通过降低密封油温度可以从两个方面降低密封油间的窜油量，从而降低发电机氢气纯度的快速下降。

2.3 增加一套密封油净化装置

为了提高发电机氢气纯度采取的频繁“排—充”方式进行提纯，缺点是浪费氢气和人力。因此，建议加装一套密封油净化装置解决此问题。这套装置并联在氢侧油箱的补油管线，使净化后的油补到氢侧油箱，从而保证氢侧密封油不被污染。这样就会解决了因为密封油窜油而导致的氢气纯度降低问题。这套净化装置主要的功能要实现脱气、脱水及破乳的目的。

2.4 提高平衡阀的调节精度和运行可靠性

提高平衡阀的调节精度可有效减少空、氢侧密封油的窜动量，从而防止发电机氢气被污染。具体说来可以从以下两个方面来进行改善。

2.4.1 防止平衡阀卡涩，调节失灵

检修后密封油系统运行初期，可采取用平衡阀旁路阀手动调节，防止检修后因系统不清洁造成的平衡阀部件卡涩。

2.4.2 采用新型平衡阀

据悉国内某单位研制成功了阀芯连续旋转的平衡阀，这种平衡阀采用密封油作为动力油推动阀芯以一定速度旋转，可防止密封油中杂质造成阀芯卡涩。

3 结论

（1）发电机氢气纯度降低给发电机运行带来危害。通过增加自动定压调节阀控制发电机氢气压力和手动排氢的提纯操作，可快速提升发电机的氢气纯度。即保证发电机安全经济运行又节省了人力。

（2）通过降低密封油温度，冷却密封瓦，使密封瓦与轴之间的间隙减小，降低密封油流量；降低密封油温度，增大密封油黏性，减少密封油流量。以上两个因素都减小了密封油中携带空气的总量。从而避免了发电机氢气纯度的快速下降。

（3）双环双流式密封油系统窜油问题是大部分电厂的顽疾，很难杜绝。通过安装一套密封油净化装置可直接解决因密封油被污染而降低发电机氢气纯度问题。

（4）通过提高平衡阀的调节精度也可以有效减少空、氢侧密封油的窜动量，防止氢气污染。