华能丹东电厂2号汽轮发电机漏氢分析与处理

李玉辉，侯申才，高 科

（华能丹东电厂，辽宁 丹东 118300）

华能丹东电厂2号汽轮发电机漏氢分析与处理

李玉辉，侯申才，高 科

（华能丹东电厂，辽宁 丹东 118300）

针对华能丹东电厂2号汽轮发电机漏氢量超标问题，对机组运行中查出的异常和检修中发现的问题进行归总，结合历次检修记录和初始安装记录，分析出发电机漏氢的原因，制定出切实可行的处理措施，从根本上解决了2号发电机励端轴密封装置漏氢和密封瓦多次损坏问题，为发电机双流环式密封瓦故障诊断分析拓宽了思路，为同类型发电机轴密封装置故障处理提供了参考。

汽轮发电机；漏氢；密封座；密封瓦；原因分析；处理措施

华能丹东电厂安装了2台由美国西屋公司制造的TC2F－38.6型350 MW汽轮发电机组，发电机采用全氢内冷的冷却方式。自1998年12月投产以来，2号发电机漏氢量一直超标严重，运行期间被迫频繁补氢，不仅提高了生产成本，还影响了机组的安全运行。为此，电厂进行了多次排查和检修，但都没有解决实际问题。

1 发电机轴密封结构

西屋350 MW汽轮发电机轴密封装置采用双流环式密封瓦结构，如图1所示。密封瓦装配在发电机大端盖内侧密封座的瓦槽内，由圆柱销切向定位，在轴颈上可随意径向浮动。密封瓦内径有氢侧和空侧两个环状配油槽，分别通有氢侧密封油和空侧密封油，2股油流自成独立的循环系统，由主差压阀和平衡阀自动调整密封瓦进油处的油压，使2股油流的压力基本保持平衡，在密封瓦与轴颈之间形成稳定的压力油膜，实现径向密封。

2 缺陷概况

自1998年12月投产后，2号发电机漏氢量一直超标严重，电厂多次组织技术人员对发电机本体及相关的氢气系统、密封油系统、氢冷器系统进行排查，消除了一些微量漏点（主要是氢气系统阀门），并先后进行了多次氢冷器堵漏、密封瓦解体检修、氢侧密封油箱自动补、排油浮球阀解体检查及密封油主差压阀、平衡阀调整等工作，但2号发电机漏氢量始终未见明显改善。此外，在2号机运行中还存在氢侧密封油箱自动补、排油浮球阀动作频繁、空侧密封油箱排烟风机出口氢浓度偏高（1.6%～3.2%）等异常现象。

图1 发电机轴密封结构

2009年8月，2号机组A级检修，分别对2号发电机汽、励端密封瓦及氢侧密封油箱自动补、排油浮球阀进行了解体检查，发现励端密封瓦瓢偏变形严重，最大瓢偏度0.15 mm，远超“≤0.02 mm”的设计要求；氢侧密封油箱自动补、排油浮球阀未见异常。将励端密封瓦更换新瓦并严格遵照西屋350 MW汽轮发电机密封瓦的设计安装要求进行装配。修后，进行发电机气密性试验，漏氢量仍在13.5 Nm3／d以上，远高于西屋制造厂规定的最大允许漏氢量（5.7 Nm3／d），且氢侧密封油箱自动补、排油浮球阀频繁动作、空侧密封油箱排烟风机出口氢浓度偏高等异常现象依旧存在。

2014年6月，2号机组C＋级检修，再次对2号发电机汽、励端油密封装置进行专项解体检查，发现问题总结如下。

a.对励端轴密封装置解体检查时，发现密封瓦在密封座内卡涩，且在上半密封座拆除后，架装百分表测得的密封瓦径向间隙值（见表1）比设计值和解体后采用千分尺测得的径向间隙值明显偏小。解体后，在离线状态下将拆出的密封瓦复装至密封座内进行活动试验，发现密封瓦在密封座瓦槽内活动自如、无任何卡涩现象。

表1 2号发电机励端密封瓦直径间隙检测值 mm

b.励端密封瓦空侧端面上部及氢侧端面下部有明显磨痕，如图2所示。

图2 励侧上半密封瓦空侧端面磨痕

c.励端密封瓦内径上部氢侧乌金及内径下部空侧乌金有干磨痕迹。

d.励端密封瓦（2009年8月更换的原厂家检修备品瓦）瓢偏变形，最大瓢偏度0.09 mm。

3 漏氢原因分析

3.1 直接原因

发电机励端密封瓦在密封座瓦槽内卡涩，使密封瓦不能在转轴上自由浮动，密封瓦与转轴轴颈之间不能形成良好的压力油膜，降低了密封瓦对机内氢压的密封性能。另外，由于设备结构的原因，目前平衡阀只能取密封瓦空、氢侧密封油进油处的压力作为调节信号，在密封瓦卡涩的情况下，即便是平衡阀工作正常，由于油膜不稳也会造成空、氢侧2股油流互窜［1］。空侧密封油窜入氢侧，将造成氢侧密封油箱油位上涨，氢侧密封油箱排油浮球阀自动开启进行排油；氢侧密封油窜入空侧，将造成氢侧密封油箱油位下降，氢侧密封油箱补油浮球阀自动开启进行补油。此外，氢侧密封油窜入空侧，还将产生携带漏氢，氢侧密封油溶解携带的氢气在空侧密封油箱负压环境下析出，造成空侧密封油箱排烟风机出口氢浓度偏高。

3.2 根本原因

为了查找2号发电机励端密封瓦卡涩、变形原因，在立车上对励端密封座瓦槽的两垂直环面及密封座与端盖配合的密封面进行形位公差检测，检测结果表明，密封座瓦槽两垂直环面的相对平行度0.01 mm，符合设计要求；密封座与端盖配合的密封面相对瓦槽垂直环面偏斜（上部为高点），如图3所示。通过查阅基建安装记录，得知2号发电机在安装前的质量检验过程中发现励端端盖与密封座配合的下部密封面有多处径向刮痕，如图4所示，因刮痕较浅且比较分散，现场采用砂纸、油石等对端盖下部密封面进行了磨平处理。

图3 励端密封座实测形位公差

图4 励端端盖与密封座配合的下部密封面刮痕分布示意图

根据西屋350 MW汽轮发电机双流环式油密封装置的设计安装要求，密封瓦与密封座瓦槽的宽度间隙为0.19～0.23 mm，与轴颈的直径间隙为0.23～0.28 mm，在如此小的间隙条件下，要求密封瓦在瓦槽内不卡住、随动性好，确实起到密封机内氢压的作用，就必须使密封座瓦槽的两垂直环面垂直于转子轴颈。而发电机转子并非绝对刚体，转子在汽、励端轴承之间因自重作用将产生一定的挠度，造成转子轴心线与密封座把合面的垂线呈一定的夹角。为使密封座瓦槽的两垂直环面与转子轴心线垂直，在发电机总装配前，制造厂对汽、励端密封座均进行了车斜尺寸测配处理［2］。在基建安装阶段，现场对2号发电机励端端盖与密封座配合的下部密封面进行大面积打磨处理，势必破坏励端密封座与发电机端盖在设备出厂前已测配好的配合尺寸，进而影响了励端密封座瓦槽的两垂直环面与转子轴心线的垂直度，在励端密封座固定螺栓把紧后造成密封瓦卡涩［3－6］。

4 漏氢处理

4.1 处理措施

基于以上分析，以tanαE为发电机励端密封座的车斜率，以BE为找正直径上的车斜找正尺寸，在立车上对励端密封座找正后，从外径最大处切削见平。然后，按照现场实测轴径和密封座瓦槽宽度，严格遵照西屋350 MW汽轮发电机密封瓦的设计安装要求加工新的励端密封瓦进行装配。

式中：tanαE为发电机励端密封座的车斜率；AE为发电机励端端盖与密封座配合的下部密封面需要磨除的尺寸，mm；DE为发电机励端端盖与密封座配合的密封面上刮痕平均分布直径，mm。

式中：BE为找正直径上的车斜找正尺寸，mm；dE为发电机励端密封座找正直径，mm。

4.2 取得的效果

经过上述处理后，2号发电机的密封性能优良，在发电机0.413 7MPa（额定氢压）整体气密试验中，每昼夜氢气泄漏量低于西屋制造厂的泄漏量标准。

5 结束语

根据华能丹东电厂2号汽轮发电机运行中存在的异常现象、检修中发现的问题，结合历次检修记录和初始安装记录，分析出2号发电机漏氢多年而一直未处理好的根本原因为励端端盖与密封座配合的下部密封面在基建安装现场进行的刮痕打磨处理，破坏了励端密封座与发电机端盖在设备出厂前已测配好的配合尺寸。基于漏氢分析，制定了密封座车配处理措施，从根本上解决了2号发电机励端轴密封装置漏氢问题，为发电机双流环式密封瓦故障诊断分析拓宽了思路，对同类型发电机轴密封装置故障处理提供了一定的借鉴。

［1］张修波，姚德全，韩德才.氢冷汽轮发电机氢气纯度下降过快的原因［J］.东北电力技术，2002，23（4）：27－34.

［2］方乾昌.大型汽轮发电机密封座偏斜率的测量及其配车工艺［J］.大电机技术，1992，22（3）：19－21.

［3］曹凤波，冯立伟，王威彪.大型汽轮发电机组漏氢故障浅析析［J］.东北电力技术，2010，31（6）：30－31，39.

［4］李 然.600 MW汽轮发电机密封瓦修复工艺探讨［J］.神华科技，2010，8（3）：62－65.

［5］吕卫军，袁建新.引进型300 MW汽轮发电机严重漏氢故障处理及改进［J］.电力设备，2004，5（6）：55－57.

［6］汽轮发电机漏水、漏氢的检验：DL／T 607—1996［S］.

Analysis and Treatment of Hydrogen Leakage on No.2 Steam⁃turbine Generator in Huaneng Dandong Power Plant

LI Yu⁃hui，HOU Shen⁃cai，GAO Ke
（Huaneng Dandong Power Plant，Dandong，Liaoning 118300，China）

For the over⁃standard problem of hydrogen leakage on No.2 turbo⁃generator in Huaneng Dandong power plant，the anoma⁃lies during operation are checked and summarized.Combined with maintenance records and initial installation record，the over⁃standard cause of hydrogen leakage on the generator is analyzed，practicable treatment measures are worked out.The problems of hydrogen leak⁃age from the shaft sealing device on No.2 generator excitation end and sealing ring damaged repeatedly are resolved which broadens the thinking for fault diagnosis of the double⁃ring oil sealing and provides some references for the same type of sealing devices.

Steam⁃turbine generator；Hydrogen leakage；Sealing holder；Sealing tile；Cause analysis；Treatment measures

TM311

A

1004－7913（2016）03－0020－03

李玉辉（1981—），男，硕士，工程师，从事汽轮机检修技术管理工作。

2015－11－18）