双流环密封油发电机组进油原因分析及防止措施

张斌

摘要：氢冷发电机组在运行过程中如果发生发电机进油问题，会严重影响到发电机的安全性。为此，以双流环式密封油系统为例，从设备结构以及系统设计方面进行深入分析，找出导致发电机进油的各种原因，并提出合理可行的防止措施，对今后分析处理发电机组可能出现的类似问题具有一定的借鉴意义。

关键词：双流环；密封瓦；消泡箱

中图分类号：TB

文献标识码：A doi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2016.18.099

0.引言

目前发电机普遍采用的冷却方式为水氢冷却，由于发电机的大轴必须穿过端盖，发电机端盖部位成为密封的关键。发电机密封油系统专门用于给轴端密封瓦提供压力油进行密封和润滑，防止氢气沿轴端泄露，阻止外部空气进入发电机，同时也防止油压过高而导致发电机内大量进油。密封方式一般分为双流环密封和单流环密封两种形式，下面主要以双流环密封油系统为例谈谈发电机进油的原因以及防止措施。

1.密封油系统简介

密封油系统主要由空侧和氢侧两个油路组成，分别将压力油供给轴密封瓦上的两个环状配油槽，并沿轴向穿过密封瓦与轴的间隙流出。

空侧密封油压力由主压差调节阀的泄油来控制，差压阀的调节信号分别取自消泡箱以及密封瓦进油处的气体压力和空侧密封油压，当发电机内氢气压力变化或空侧密封油压力变化时，主压差阀调整空侧密封油泄油量，维持空侧密封油压力大于发电机内氢气压力一定数值。空侧提供给的密封油将沿轴和密封瓦的间隙流到轴承侧，并与轴承回油一起进入空侧密封油箱和汽机润滑油主油箱，从而防止空气与湿气进入发电机内部。氢侧密封油通过发电机汽、励端平衡阀到达发电机汽、励侧密封瓦的氢侧密封环中。平衡阀的调节信号分别取自密封瓦进油处的空氢侧油压，通过空、氢侧油压的变化自动调节平衡阀的开度，从而使密封瓦处的空、氢侧油压差保持在一定范围内。如果空氢侧密封油在密封瓦处恰好相等，就不会发生窜流，可防止空侧有害气体进入氢侧，减少氢气进入空侧。氢侧密封油则沿轴和密封瓦的间隙流往发电机消泡箱，最后回到氢侧密封油箱。

2.发电机进油的危害

（1）密封油进入发电机，会产生油烟蒸汽，对发电机护环产生腐蚀作用；

（2）密封油溶解的有害杂质，在机内构件表面产生凝露，使转子护环受附加应力而导致裂纹等；

（3）密封油进入发电机影响定子线圈的绝缘性能，严重时使其绝缘击穿，出现匝间或相间短路，严重影响机组的正常运行。

3.发电机进油原因分析

从发电机结构可知，轴端挡油板至发电机是发电机进油唯一途径，根本原因是氢侧密封油的进油量与出油量不能达到平衡，造成消泡箱满油，密封油就会从油档和转轴之间的间隙溢入发电机内部。引起消泡箱油位过高的原因有以下几方面。

3.1设备因素

3.1.1氢侧回油箱油位控制系统故障

当氢侧密封油箱补油阀卡在某一开度，补油阀泄露或在高油位时排油阀不能自动打开，均会导致氢侧回油箱满油，直至消泡箱满油，最后进入发电机。

3.1.2油压控制系统故障

（1）正常运行时氢压稳定，空侧密封油的压差调节阀基本保持在一定开度，平衡阀也维持开度不变。长期运行压差调节阀或平衡阀可能会卡涩，造成密封油压自动调节失灵，使密封瓦处油压过高，密封油可能从氢侧配油槽直接冲刷挡油板而进入发电机。

（2）密封油含有杂质较多，容易引起阀杆或阀芯卡涩以及取压信号管不畅，使得阀门调节性能变差，造成油氢压差增大或空氢侧压差增大，进入密封瓦以及消泡箱的油量剧增，大大增加发电机进油的可能性。

（3）油压信号管中存有气体，会造成阀门频繁调节，产生油压波动，可能导致油氢差压过大或者空氢侧压差过大，可能造成发电机进油。

3.1.3密封瓦与轴颈间隙增大

如果安装质量不佳或者由于运行过程中的磨损，使得密封瓦与轴颈间隙较大；如果密封油中杂质超标，也会加剧磨损，增大间隙。间隙变大，使得大量密封油进入消泡箱，如果氢侧回油管道无法及时将油排出，会造成消泡箱满油。

3.1.4回油系统不合理

如果回油系统设计或者安装不合理，例如回油口偏小、回油管道坡度偏小、回油管管径偏小等，都会增加回油阻力。当发电机气体压力较低时，如果再叠加油温较低粘度较大，将加剧回油不畅，很容易导致使得氢侧密封油箱油位上升，甚至消泡箱油位上升，增加发电机进油风险。

3.2人为因素

当发电机内气体压力较低时，密封油压差阀和平衡阀的开度不在最佳工作区间，调节性能变差，油、氢压差以及空氢侧压差增大，使得流入消泡箱的进油量增多，氢侧密封油回油量增大。如果进油量增多到大于回油量时（此时主要依靠静压溢流，流速较慢），会造成消泡箱满油。如果在置换气体时，压力变化速度过快，会导致调节阀跟踪不够灵敏，使压差变大，很容易造成消泡箱满油。

3.3工质因素

3.3.1颗粒度超标

如果密封油中含有较多的微小固体颗粒，会加剧密封瓦及轴颈的磨损，导致密封瓦间隙增大，另外也容易导致调节阀卡涩以及取样管压力信号滞后，引起油压自动控制系统失灵。

3.3.2

消泡箱消泡不完全

氢侧密封油中不可避免的含有空气、氢气等气体，密封油在消泡箱中扩容、降压，释放油中的气泡。如果消泡箱油位过高或者设计不合理，消泡容积不足，会造成油中泡沫不能充分释放，容易在回油管路中形成气塞，影响回油畅通。

3.3.3油温

油温不仅影响油的粘度，而且影响密封瓦与轴颈间隙。当油温升高时，粘度降低，流动阻力减小，使供油量增加，此外油温升高还会增大密封瓦与轴颈间隙，这两方面因素将导致氢侧密封油流量大大增大，很容易造成发电机进油。油温降低时，粘度增大，造成静压回油管道阻力增加，特别是在发电机压力较低时，也容易加剧回油不畅。

4.防止发电机进油的措施

（1）确保发电机液位报警装置有效。当消泡箱液位较高时，可及时强开氢侧回油箱的排油阀，强关氢侧回油箱的补油阀，控制消泡油箱油位至正常。若发电机内进入油或水，流至液体检漏器内到一定高度，即发出高液位报警，应及时从底部放油。

（2）采用高精度滤网，确保油质符合要求。建议采用过滤精度更高的滤网或采用过滤效果更好的纤维式滤网。

（3）可考虑在调节阀取样管上装节流圈，防止密封油系统运行方式改变时油压、氢压波动引起调节阀振荡过大。

（4）合理布置回油管路，控制管道坡度和转角，尽量避免有起伏和死角，消除回油管路中的气堵现象。

（5）在发电机置换气体时，应缓慢降压。缓慢降压可以使差压调节阀及平衡阀能有效跟踪调节，若发现压差不正常，应停止降氢压，并手动干预差压调节阀或平衡阀。在气体压力较低时，应视情况退出压差阀和平衡阀运行，用旁路手动调节压，维持压差在规定范围。在降氢压的过程中严密监视油氢压差和空、氢侧密封油压差、氢侧回油箱及消泡箱的油位。

（6）控制消泡箱以及氢侧回油箱的油位，使回油充分降压，彻底析出油中的气泡。

（7）合理设置密封油温度。在不影响发电机振动的情况下，适当降低温度可有效减轻对密封瓦间隙增大的加剧作用，减少密封油流量。

（8）保证密封油真空处理单元正常运行，降低密封油中的空气、氢气等气体含量。

5.總结

发电机进油可能是一种或者几种因素共同作用导致的结果，在处理类似问题是应综合考虑，具体分析，并采取合理措施控制消泡箱油位在正常范围内，就可以有效避免发电机进油。密封油进入发电机后造成的危害较大，一定要从根源上杜绝发电机进油事故，确保安全稳定的生产运行。