发电机密封油运行工况及问题浅析

发电机密封油运行工况及问题浅析

董志豪 张明辉

（江苏核电有限公司 江苏省 连云港市）

摘要： 双流环密封油系统是发电机实现氢气密封的重要系统，本文详细介绍了密封油系统的重要组成和设计功能，并通过对汽机冲转过程中频繁出现消泡箱液位高导致发电机进油问题的分析，发现了回油不畅等影响消泡箱液位的多种原因，并针对性提出了多种优化措施，总结了冲转过程中运行干预措施和方法。

关键字：双流环密封油；消泡箱；发电机进油；平衡阀

Analysis of Operating Conditions and Problems of Generator Sealing Oil System

Dong Zhi Hao  Zhang Ming Hui

（Jiangsu nuclear power Co.,Ltd  Lianyungang Jiangsu）

Abstract: The double-flow ring sealing oil system is an important system for the generator to achieve hydrogen sealing. This paper introduces the important components and design functions of the sealing oil system in detail. The frequent occurrence of high liquid level in the defoaming tank during the running process of the turbine causes the generator to enter the oil. Through the analysis of the problem, various reasons for affecting the liquid level of the defoaming tank, such as poor oil return, were found, and a variety of optimization measures were proposed, and the operation intervention measures and methods during the flushing process were summarized..

Keywords:Double flow ring sealing oil; defoaming box; generator oil inlet; balance valve

1.研究背景

机组多次在修后启机冲转期间出现发电机密封油消泡箱液位高报警，汽轮发电机底部油水探测器触发报警，导致发电机进油，对氢气的湿度和纯度会造成影响，并造成发电机定子绕组或转子绕组的绝缘劣化。本文旨从密封油系统工作原理出发探究发电机进油事件原因并提出优化措施。

2.系统功能组成及运行工况

2.1密封油系统功能

1）用于密封发电机两端的氢气

2）在发电机腔室内维持高纯度的氢气

2.2密封油系统组成

机组发电机密封油系统采用双流环密封油系统，密封油循环分为两个系统，空侧密封油系统、氢侧密封油系统。密封瓦配备在发电机壳体的两个端部，此处是轴穿出气密罩处，防止氢气溢出。有两个环型槽，允许两个单独的循环。空侧密封油进入密封瓦的外部槽，流向发电机壳体的外部；氢侧密封油进入密封瓦的内部槽，流向发电机壳体的内部。因为两侧密封油压差保持在2-5kPa，氢侧油压略高于空侧油压，在两个循环之间交换的油量很小，这样发电机内部氢气的污染也最小。

2.2.1空侧密封油回路组成

该循环密封油箱接收发电机轴承润滑油的排油，接收排油的循环油箱配备两个排油管。一个为空侧密封油泵供油。第二个将部分回油送到汽轮机主润滑油箱。

空侧密封油系统配备空侧交流密封油泵和应急直流密封油泵。并联布置，有共同的吸油端和共同的出油端。

◆氢侧密封油系统油源

主工作油源：空侧密封油正常工作油源由交流电动密封油泵提供。

备用油源：第一备用油源是汽轮机主油泵提供的2.04Mpa油源。

第二备用油源是由汽轮机主油箱上的控制油泵供给,压力1Mpa。

第三备用油源是由密封油系统内的直流电动油泵提供的，它与交流电动油泵并接在同一油管上。

第四备用油源由汽轮机润滑油事故油泵供给。

2.2.2氢侧密封油回路组成

通过氢侧密封油泵，密封油供给到密封瓦内部槽。泵从氢侧排油调节器吸油，排油到氢侧密封油换热器。密封油流过两台并联过滤器中的一台，随后经过压力平衡阀调节氢侧密封油到密封瓦的流量。平衡阀可保证氢侧密封油压力略高于空侧密封油压力。在密封瓦处，氢侧密封油向发电机内侧流动。

氢侧密封油回油到密封瓦下部的消泡箱。随着密封油流过密封瓦、消泡箱，回到氢侧排油调节器。

3.系统运行问题归纳及分析

3.1冲转过程中消泡箱液位高原因分析

3.1.1问题背景

机组小修调停启动后发现发电机密封油系统氢侧消泡箱出现高液位报警，汽轮发电机底部油水探测器触发报警。

3.1.2问题分析

消泡箱液位与进油到消泡箱的流量以及消泡箱回油到氢侧回油调节器的流量匹配程度密切相关。当空侧与氢侧油压压差平衡被打破，消泡箱进油油量大于回油油量时，消泡箱液位会逐渐上涨直到出现高液位报警信号，对发电机内部组件造成危害，以下对影响消泡箱进油与回油的因素进行分析：

①发电内部氢压影响

消泡箱位于发电机内部，其背压为发电机内部氢气压力，在冲转过程中，转速上升，内部压力升高，消泡箱背压升高有利于加快氢侧回路回油速度，起到缓解作用。

②压差阀调节性能差影响空侧与氢侧油压压差

正常运行期间空侧和氢侧油压压差为2-5kPa，氢侧油压略高，此时氢侧密封油向空侧小流量泄漏，同时氢侧密封环漏向消泡箱的油量也可满足氢侧回路的回油要求，消泡箱液位保持在正常范围，发电机不存在进油风险。但汽轮机冲转时，由于主差阀的调节响应存在较大滞后现象，系统无法及时自动调节至平衡状态。再叠加油压平衡阀调节响应同样存在滞后，这就导致冲转过程中发电机内部氢压上升时空侧油压可能高于氢侧，平衡表偏空侧，出现空侧油流向氢侧回路情况，同时汽轮机在达到1000rpm后，主油泵出力逐渐增加，作为备用油源介入空侧油回路，加剧了这一现象，氢侧油环排向消泡箱的流量迅速增加，而氢侧回油速度并没有明显改变，导致出现高液位报警甚至发电机进油。

③氢侧回油管线不畅

消泡箱内密封油在发电机内部压力和自身重力作用下通过回油管线回到氢侧回油调节器,通过对比机组回油管线发现，机组回油管线存在坡度较小，尺寸偏小的问题，同时管线排气接口位置位于管道水平位置，不利于排气。这些问题导致氢侧回油能力较弱，当消泡箱进油量增大时，密封油无法及时回流到氢侧回油调节器，从而导致消泡箱液位高。

④系统干预手段单一

汽机冲转过程中通常采用干预氢侧油泵出口压力，调节主差阀等手段来维持油氢压差和平衡表压力。但当系统出现偏差后，人员操作经验不足，干预滞后，对于一次干预后系统响应不及预期时，过度调节干预，导致系统过调，出现振荡。

3.1.3系统优化措施

针对频繁出现消泡箱液位高，发电机易进油的情况，有以下改进优化措施：

①优化差压阀阀调节性能

查阅相关电厂密封油系统论文发现，差压阀调节能力与密封油油质有一定关系，差压阀脏污可能导致油压调节不灵敏，导致调节的滞后性。建议通过大修窗口对差压阀进行解体检查清洗，保证阀杆活塞不卡涩，评估性能提升效果。

②调整氢侧回油管线排气管接口位置

将机组氢侧回油管线排气管接口位置从水平位置调整至管道上部，改善排气效果，避免气堵现象影响回油速度。

③优化系统干预方法

冲转前调整系统参数：

◆调整油氢压差MKW32CP002至0.08MPa-0.085 MPa；

◆调整氢侧油泵出口油压MKW60CP001调整至1.35MPa-1.4MPa，不要太高防止安全阀动作，另外太高相当于整体供油量偏大消泡箱容易出现高液位；

◆油箱MKW60BB001油位尽量抬高，-50mm到-70mm左之间均可，为后续冲转留有裕量；

◆就地平衡表MKW31CP502/MKW32CP502建议维持偏氢侧最好接近5kPa；

冲转调节过程中：

◆氢侧回油调节器MKW60BB001油位即使下降至-90mm也不要紧张，可以降氢侧油压不要过于频繁干预，给系统一些自平衡的时间；

◆冲转过程中在油温稳定前尽量不要调整主差阀MKW13AA001的开度；平衡表偏空侧时要及时调整，避免偏空侧时间过长出现消泡箱高液位；

当消泡箱出现高液位报警，干预无明显效果后，若持续30min报警未消失或者主油箱油位闪发快速下降报警，则立即切除氢侧油泵，减小消泡箱的进油量，避免发电机进油。停运氢侧密封油泵前，需打开平衡表平衡阀，退出平衡表，待消泡箱液位高报警消失后重新组织投入氢侧油泵。

4. 结论

发电机密封油系统频繁出现消泡箱液位高报警并存在发电机进油风险的根本原因一方面是氢侧回油管线设计不合理，坡度较小，造成回油不畅，排气管线接口设置不合理，存在排气不充分隐患；另一方面是冲转过程中缺乏综合考量，运行干预手段较为单一。通过管线技改和干预手段优化可以有效改善冲转过程中消泡箱液位高问题。

参考文献

[1] 高赓，发电机密封油系统运行规程，SOP-3-MKW00-001

[2] 王磊，双流环密封油系统发电机进油原因分析[J]，煤炭科技2019（2）:102-107

[3]刘廷兴，李俊斌，王晓丽，延长热电厂密封油系统差压阀服役周期[J]，山东工业技术，2014:67