氢冷发电机密封油系统故障分析及对策

叶 明

一、引言

国电九江电厂5号机组发电机是日本日立公司生产，额定功率350MW，TLFQQ型氢冷交流发电机。发电机转子两端有分体式环式密封瓦，类似单流环式结构，由四个半环组成，氢、空侧各两个半环，并在水平结合面处用螺栓连接。密封瓦的中间斜坡处，上下各有一根弹簧，将两密封瓦沿轴向分别压向前后两端，使其紧紧靠在密封瓦壳上，具有很好的密封效果。密封瓦来油通过密封环外圆处弹簧，并从两半密封环中间流入，从密封环与轴之间的径向间隙处沿轴向两侧流出，在发电机转子高速旋转下，密封瓦与轴之间形成压力油膜，以封住发电机内部氢气，防止外漏。

二、问题

1.回油和补油量不足

油箱油位严重偏低，导致密封油泵无法打出足够压力的密封油量，发电机密封瓦内无法建立正常密封压力油膜，导致发电机密封瓦漏氢，且回油和补油量不足，还造成密封油油箱的密封油越打越少。为了维持发电机安全运行，被迫在主机冷油器进油管处加接一根内径50mm的管子至密封油泵进口，以增加密封油泵进油量，保证有足够的密封油压，解决发电机密封瓦漏氢的问题。

2.密封油漏入发电机

主要表现在发电机油水监视器内出现积油，放油四天后，再次发现油水监视器内出现较多积油，再次放油约2L。为此降低密封油压，将密封油与氢气的压差由58kPa降至40kPa，但仍有密封油漏入发电机，表现在油水监视器还是出现积油。通过开启发电机绝缘监测装置、氢气干燥器、氢气控制屏的排污阀，发现均有积油放出。考虑到密封油漏入发电机的油量不大，只要采取必要措施，还是可以维持发电机继续运行，故未申请停机处理。为确保发电机正常运行，还是采取了应急措施，加强对密封油系统调整，在确保正常密封效果前提下，尽可能调低密封油压，做好发电机每天排除积油工作，对每日的排油量进行计量，掌握漏油量变化，以便分析对发电机构成的威胁程度，防止发生发电机损毁事故。

三、分析

1.漏氢原因

为查出发电机密封瓦漏氢的原因，对密封瓦进行解体检查，发现发电机转子两端密封瓦处轴颈有严重磨损，励端轴颈处磨损痕迹宽度达30mm，最深达0.45mm，机端轴颈处磨损痕迹宽度14mm，最深凹槽达0.1mm。励端空侧上密封瓦磨损刮痕很深且其他密封瓦均存在严重磨损，测量机端密封瓦间隙，空侧0.21mm，氢侧 0.34mm，励端密封瓦间隙，空侧 0.68mm，氢侧0.76mm，间隙均严重超标（标准值为空侧0.09±0.02mm、氢侧0.20±0.02mm）。密封瓦与发动机轴颈之间间隙均严重超标，主要是因为机组启停过程中出现过温度控制不当，转系弯曲度超标，过临界转速时轴振严重超出制造厂规定的轴振最大允许值。加之油中杂质含量超标，导致密封瓦和发电机轴颈严重磨损，从而造成密封瓦间隙过大，导致无法在密封瓦与轴之间形成足够的密封压力油膜。

密封瓦弹簧松弛，没有足够力量将两密封环沿轴向分别压向前后两端，导致其未紧密靠在密封瓦壳体上，密封瓦与瓦壳体之间出现0.25mm的轴向间隙，造成部分密封油未进入密封瓦内，而是直接从密封瓦回油管排走。

密封油箱补油浮球阀卡涩，开度过小，造成大部分密封油无法回到密封油箱。主润滑油系统向密封油箱补入的油量严重不足，密封油箱油位严重偏低，密封油泵无法向密封瓦提供足够流量和压力的密封油。同时密封瓦内密封油的量和压力偏低，促使密封瓦和轴颈磨损。

解体检查密封油箱补油浮球阀，变质的密封油产生的状沉淀物淤积在补油浮球阀内间隙中，使得补油浮球阀卡涩，无法正常开关，卡在四分之一的开度位置。运行中密封瓦的回油无法及时回到密封油箱，使得主润滑油系统油量不足。

综上所述，导致密封瓦内无法建立正常密封油压和油膜的根本原因是发电机转子两端密封瓦处轴颈磨损严重，密封瓦弹簧弹性松弛和密封油箱补油浮球阀卡涩。

2.密封油漏入发电机

停机中对机端密封瓦装置的内油挡进行检查，查得内油挡各密封结合面0.03mm塞尺塞不进，表面密封胶干燥无油迹，内油挡与轴颈间隙合格，发电机转子平衡槽无积油，机端密封瓦内油挡合格。检查励端密封瓦的内油挡，查得内油挡中分面局部存在0.1～0.15mm间隙，标准要求0.05mm塞尺塞不进，其他密封结合面无异常，内油挡与轴颈间隙在合格范围内，解体检查内油挡中分面，中分面有积油，存在局部间隙，涂有密封胶处高出未涂密封胶处0.1～0.15mm，励端发电机平衡槽上有较多油。

从解体情况，初步可以判定导致发电机进油原因为励端密封瓦内油挡水平结合面间隙过大所致。由于发电机密封油系统设备结合面均采用刚性接触，为了确保绝对密封，检修过程中在结合面处涂抹有耐油密封胶。分析认为，大修中励端内油挡最后组装时，中分面有杂质未清理干净，使励端内油挡中分面被顶起，造成中分面存在间隙，中分面虽涂抹了密封胶，但不能将中分面的密封胶压死，且由于检修人员的疏忽，中分面存在涂胶不均匀问题，长期在发电机风扇鼓风作用下部分密封胶被吹掉，以致出现局部（总长有240mm）贯穿性间隙，使密封油漏入发电机内。根据检查结果，可确定密封油漏入发电机原因是检修人员疏忽所致。

四、措施

（1）采用冷焊技术修复励端轴颈，利用ERNiCr-3焊丝进行修补，修复后轴颈直径482.55mm，椭圆度0.02mm，刀口尺透光检查均匀，0.02mm塞尺不入。更换磨损严重且间隙超标的密封瓦，使发电机密封瓦与轴颈的间隙分别为空侧0.09mm，氢侧0.20mm，达到合格值。

更换两端密封瓦弹簧，使空侧和氢侧的密封瓦沿轴向分别压向前、后两端，紧密靠在密封瓦壳体上，消除了密封瓦与密封瓦壳体之间的轴向间隙。

（2）解体清洗密封油箱补油浮球阀，消除卡涩，清洗后密封油箱补油浮球阀能正常开关，为防止此类问题再次发生，定期对密封油和主机润滑油进行净化处理，并做好油净化装置的维护保养，保持油净化装置的净化能力，确保密封油品质合格。

（3）为确保内油挡组装质量，在组装发电机两端密封瓦装置过程中，严格执行检修工艺规程，特别是在两端密封瓦装置的内油挡各结合面清理中，严格按标准进行，装复中，内油挡各结合面0.03mm塞尺不入，且结合面均匀涂抹密封胶，内油挡与轴颈间隙，上 0.50mm、下 0.09mm、左0.09mm、右 0.50mm。

（4）加强运行人员技术培训，提高机组运行操作水平，以确保机组通过临界转速时，轴振控制在合格值范围内，避免再次发生发电机轴颈和密封瓦严重磨损的问题。同时提高检修人员的检修水平，培养检修人员严谨细心的作风。

五、效果

采取措施后，经检查确认，密封油箱补油浮球阀运行正常，能维持密封油箱正常油位，能向密封油泵提供足够的密封油量，密封油泵能向发电机两端密封瓦内提供达到设计压力的密封油量，两端密封瓦内能形成合格压力的油膜阻止两端密封瓦漏氢，消除了发电机两端密封瓦漏氢问题。不再使用密封油泵进口的临时管道。发电机两个油水监视器未出现积油，解决了密封油漏入发电机的问题。

W13.03-29