发电机密封油系统及其运行

谢尉扬

（浙江省电力建设有限公司，浙江 宁波 315010）

大容量火力发电机普遍采用氢气作为冷却介质。因氢气易燃易爆，为防止发电机内的氢气从转轴伸出处向外泄漏，发电机定子端部设计有专门的密封瓦装置，配备密封油箱、密封油泵、过滤器、调节阀、冷却器以及控制测量仪表等设备，形成发电机密封油系统。密封油系统必须进行正确的设计、安装、运行和维护，只有达到设计参数，才能实现预定的功能，否则会对发电机造成损害。如出现发电机内部进油、密封瓦及转轴磨损、轴承振动、漏氢、氢气纯度降低、氢气湿度升高等问题。以下对密封系统各部份的作用及运行中应注意的问题作一分析。

1 发电机密封油系统

1.1 密封油系统功能

发电机密封油系统的基本功能是向密封瓦提供高于氢气压力、温度合适并且干净的密封油，用于密封瓦的润滑和密封，以防止发电机内的氢气通过转轴向外泄漏。密封油系统具备油氢差压调节功能、油温调节功能和过滤功能。为防止油中的气体和水分被带入到发电机内，还设计了油中气体和水分的脱除或隔离功能。

1.2 密封瓦结构及系统配置

发电机端部的密封瓦结构有单流环、双流环以及三流环等类型。

单流环密封瓦结构的系统配有密封油真空箱、密封油泵、密封油再循环泵、过滤器、冷却器、差压调节阀、真空泵、氢侧回油分离箱、排烟风机等设备，通过雾化喷嘴，密封油在真空油箱内预先进行真空处理，除去油中的气体和水分，再用于发电机密封，因而防止了油中的气体和水分被带入到发电机内部。单流环密封油系统由于氢侧和空侧的回油都从润滑油进行补油，因而密封油温度基本上与润滑油的供油温度一致，有时可不设冷却器。为了保证真空系统工作的可靠性，有时也配置2台密封油真空泵相互备用。为防止密封瓦在运行中卡涩，有的厂家还设计了密封瓦侧向注油管路，并通过调节阀调节注油量，以确保密封瓦始终处于浮动状态。

双流环密封瓦结构配有氢侧和空侧2个密封油循环系统，分别配有密封油回油箱、密封油泵、冷却器、过滤器、调节阀等设备，空侧密封油回油系统还配有排烟风机。2个系统分别进行供油和回油，通过差压调节阀和平衡阀的调节，维持发电机油氢差压的稳定以及空侧和氢侧密封油压的平衡。如果平衡阀工作状态理想，氢侧和空侧的密封油之间不存在窜流，氢侧的密封油系统则相对独立封闭，外界的气体和水分被隔离而不会带入到发电机内部。

三流环密封瓦结构的密封油系统结合了双流环密封系统与单流环密封系统的特点，既可防止氢侧和空侧密封油之间的窜流，又对供给中间一道密封的密封油进行真空脱气处理，因而能达到理想的密封和脱气效果，但系统较为复杂。

2 运行参数对功能的影响

2.1 油氢差压

油氢差压是最重要的运行参数，也是确保发电机密封功能的关键。由于密封瓦结构以及内部间隙不同，各厂家选取的油氢差压控制值也不相同。如西屋技术的双流环密封瓦结构，油氢差压取0.084 MPa；GE技术的单流环密封瓦结构，油氢差压取0.049 MPa；西门子技术的单流环密封瓦结构，油氢差压取0.12 MPa；ABB技术的三流环密封瓦结构，油氢差压取0.049 MPa。

机组运行时，油氢差压值要维持稳定，太大可能造成发电机进油，太小又可能发生发电机漏氢。有些厂家为提高运行可靠性，还专门配备了2套差压调节阀。由于活塞式结构可能发生卡涉失灵，目前差压调节阀通常采用波纹管式或膜片式结构。在安装时要注意油压及氢压信号反馈管路的布置，保证该反馈管路内能充满液体，否则可能引起调节性能的波动。

2.2 油箱真空

对于单流环密封瓦结构的系统，如果要充分发挥密封油的真空净化功能，必须重视密封油真空箱的真空度。仅就脱除气体而言，由于气体在液体中的溶解度与压力成正比，真空度越高溶解在密封油中的气体就越容易析出。另一方面，要想通过真空方法除去溶解在密封油中的水分，必须使真空度达到相应温度下水分的饱和蒸汽压力。如通常情况下密封油油箱的温度为50℃，该温度下水的饱和蒸汽压力为12.4 kPa，此时只有密封油真空箱的绝对压力低于12.4 kPa，才有可能使水分直接蒸发而被除去。

例如，某电厂1台600 MW发电机采用单流环密封结构，密封油真空箱正常运行压力为6.7 kPa，远低于油箱中水分的饱和蒸汽压力，因而发电机氢气湿度一直保持良好。另1台1000 MW单流环密封结构发电机，密封油真空箱正常工作压力为66 kPa，该压力下饱和水的温度约为88℃，而实际上密封油油箱的温度为47℃，因而在此压力下密封油中的水分无法被脱除。该机组在首次启动时就出现氢气湿度不合格情况，将氢气干燥器的干燥剂全部更换后才使氢气湿度合格，但仍没有从根本上解决问题。

有些厂家在设计时仅考虑到真空除气功能，未考虑密封油箱在高真空状态下的脱水功能，因而将密封油泵与密封油箱布置在同一标高，如果现场想提高密封油箱的真空度，还要考虑密封油泵的汽蚀余量是否足够，否则可能引起密封油泵的汽蚀、振动和噪音等问题。

2.3 供油温度

密封油的供油温度是十分重要的运行参数，设置冷却器可以调整密封油温度，油温一般设定在40～50℃。油的温度决定其粘度，并且影响到密封瓦的间隙，密封瓦的单侧间隙通常在0.010～0.015 cm，油温升高将降低油的粘度，增大密封瓦间隙，直接提高密封油的流量，而过大的流量容易引起发电机进油。油温降低时粘度增大，可能引起密封瓦的摩擦，造成发电机轴承振动，尤其是双流环结构的密封瓦，不恰当的油温对振动有较明显影响。

2.4 油箱油位

密封油系统中每个油箱的油位通常由浮子阀或气动阀调节控制，并设有油位观察装置，有些还有油位报警装置。对于双流环密封系统，油箱的油位太低将影响密封油泵的运行，油位太高可能造成发电机内部进油。对于单流环密封系统，除上述影响外，真空油箱的油位一旦偏高，会影响除气脱水效果，而氢侧回油分离箱的油位如果太低，还可能引起发电机氢气泄漏。

运行中应密切关注密封油过滤器，既要防止差压超标，又要防止滤网破损。双流环密封系统中平衡阀的性能十分重要，关系到氢侧密封油系统能否真正独立封闭运行。其跟踪精度决定了氢侧与空侧密封油之间的窜流量，窜流量越少隔离效果就越好，带入发电机内的气体和水分也就越少。

3 结语

发电机密封油系统关系发电机运行的安全，其主要作用是防止发电机内部的氢气外泄，兼具对密封油的温度调节和过滤、脱除气体及水分或隔离功能。为实现这些功能，油氢差压、密封油箱真空度、密封油温度等重要运行参数必须得到保证。该系统的正确配置、运行以及良好的维护将直接影响到密封油系统功能的实现，并避免一些潜在的危害。

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