氢冷发电机双流环密封油系统若干问题浅析

苗晓冬

摘 要：发电机是电厂电能转换的总出口，其冷却方式一直是业内关注的话题，本文主要就水氢氢冷却方式的发电机运行中双流环密封油系统的若干问题进行讨论分析，论述密封油系统的作用。

关键词：氢冷发电机；双环流式密封瓦；问题浅析

中图分类号：TM31 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）24-0158-02

1 概述

氢气作为一种良好的了冷却介质，在发电机的冷源中得到广泛应用，为避免运行中发生“氢爆”，必须对氢气采取可靠的密封措施，密封油系统一方面给密封瓦提供冷却和润滑的密封油，另一方面主要用于密封氢气，控制漏氢量。根据密封瓦的形式，密封油系统可分为单流环和双流环密封两种，本文将着重介绍双流环密封油系统，双流环密封油系统的油路由空、氢两侧共同组成，将油供至环形密封油槽，在日常运行中，需要注意维持氢油差压，以防止氢气外泄，本文将就双流环密封油系统的简介、密封油各系统的作用、事故处理、温度对密封油系统的影响等若干问题进行讨论分析。

2 密封油系统简介

2.1 密封油系统组成

密封油供油控制站（seal oil supply control unit）：内含2台交流密封油泵、1台直流油泵、1台再循环油泵、真空油箱、真空泵、密封油过滤器、差压阀、密封油仪表信号箱、浮子油箱、扩大槽、空气抽出槽、排烟风机。

2.2 密封油系统主要运行技术参数

密封油油质：同汽机润滑油；密封瓦进油温度：25-50℃；密封瓦出油温度：≤70℃；密封瓦油压大于机内氢压：0.056±0.02（MPa）；密封瓦需油量：汽端92L/min；励端92L/min。

3 调试中密封油系统的若干问题分析

3.1 氢侧密封油系统油位分析

氢侧密封油油位依靠氢侧回油控制箱调节，运行中必须保持一定的油位，氢侧回油控制箱由液位计、液位高低压报警装置、箱体、补排油控制阀门等组成。运行中油位波动的情况经常出现，当氢侧密封油油位高时，此时排油控制阀自动开启，将多余的油排至空侧位置；当氢侧密封油油位低时，此时补油控制阀自动开启，将空侧密封油补至氢侧。因此上述过程是一个动态平衡的过程，正常运行中的氢侧密封油的油位是一个固定的区间，但是在调试过程中发生了氢侧密封油油位无法维持的情況，运行中氢侧密封油经常发生满油事故，我们对该异常情况进行了分析：初步判断时控制补排油的球阀失灵，但是经开箱检查后发现该球阀动作灵活，可有效控制补排油阀门。

3.2 平衡阀调节异常

在双流环密封油系统中，有一个原件的作用无可替代，它就是平衡阀，它发挥着控制氢油差压的作用，氢油差压是密封油系统的在日常运行监视、热工保护中最重要的一项指标。在调试工作中出现了氢油差压不可调节的现象，我们通过多次对平衡螺钉进行调整，结合多年的运维经验却始终出现氢侧油压大于空侧油压的情况，初步判断为表计导管内有空气，经放气后还是没有效果。

3.3 油泄漏至发电机

正常运行中，发电机进油危害巨大：1）油进入发电机内部后，可能导致发电机绝缘老化、绝缘腐蚀破损、绕组发热损坏等事故；2）油在发电机内部热量的作用下可能气化，可能会发生爆炸，进而引发氢爆，这对发电机而言无疑是灾难性的。

3.4 整改方案

（1）调试前认真对密封油管路进行检查，防止因前期管路接错、管路内有异物、差压阀故障、平衡阀质量不合格等导致后期运行中密封油系统异常运行。（2）建立密封油系统各设备、管道、重要原件的全生命周期管理标准，采取状态检修和定期检修结合的方式，加强对设备隐患和缺陷的治理力度，防止隐患、缺陷发展为事故。（3）对密封油系统相关的各种报警装置定期校验，确保各报警装置运行良好，及时发现异常情况，为事故处理赢得时间。（4）加强人员培训，提高全体人员操作技能和事故处置能力，杜绝误操作。

4 温度对密封油系统的影响

4.1 氢侧密封油流量计算

发电机制造厂一般规定氢冷发电机空、氢侧密封油温度正常值在40℃左右。而我厂六台机组密封油温度大大超过了正常值，氢侧密封油温度在60℃左右.空侧密封油温度在50℃左右，现对40℃和60℃时氢侧密封油经过密封瓦的流量进行计算如下：

由#22号透平油的油粘温图可以查出：

0E=540 0E60=2.25

0E40—#22透平油在40℃时的恩氏粘度；

0E60—#22透平油在60℃时的恩氏粘度。

根据恩氏粘度的定义上式可表达成：

0E40==5 （1）

0E60==2.25 （2）

t40、t60、t蒸馏水分别表示200厘米3该流体在自重作用下流过直径为2.8毫米小孔所需的时间。

将式（1）和（2）相比可得：

==2.7

上式中的环境是相同的，时间之比就是速度之比，即：

=

v40—密封油在40℃时的流速；

v60—密封油在60℃时的流速。

那么根据流量公式可以表达成：

=·=

Q40—密封油在40℃时的流量；

Q60—密封油在60℃时的流量；

A—管道的截面积。

因为管路相同所以：

=

那么在40℃时候氢侧密封瓦的流量是多少呢？

Qv40=·A0

=0.7××

=58.72

—流量系数，一般取0.5-0.7；

A0—密封瓦的泄油面积；

△p—密封油经过密封瓦前后的压差；endprint

—密封油的密度；

那么可以算出60℃时氢侧密封瓦的流量：

Qv60=2.75×8.72=158.56

平衡阀的流量调节范围是（20-100）；

经计算显示：当氢侧密封油在60℃时，氢侧密封瓦的流量正常工作流量超出了平衡阀的调节范围。

4.2 空侧密封油的计算

现对40℃和50℃时空侧密封油经过密封瓦的流量进行计算如下：

由#22号透平油的油粘温图可以查出：

0E40=5

0E50=3.25

0E40——#22透平油在40℃時的恩氏粘度；

0E50——#22透平油在50℃时的恩氏粘度。

根据恩氏粘度的定义上式可表达成：

0E40==5 （1）

0E50==3.25 （2）

将式（1）和（2）相比可得：

==1.54

上式中的环境是相同的，时间之比就是速度之比，即：

=

那么根据流量公式可以表达成：

=·=

因为管路相同所以：

=

那么在50℃时候空侧密封瓦的流量是多少呢？

Qv40=·A0

=0.7××

=158.56

密封瓦间隙若取0.30mm，经计算：

Qv40=234

—流量系数，一般取0.5-0.7；

A0—密封瓦的泄油面积；

Δp—密封油经过密封瓦前后的压差；

—密封油的密度；

那么可以算出50℃时空侧密封瓦的流量：

QV50=158.56×1.54=244.18

密封瓦间隙在0.30mm时，空侧密封瓦的流量达到359.33 。

综上计算可以看出，当空侧密封油在50℃时，空侧密封瓦的流量正常工作流量244超出密封油泵额定输出流量（217）和压差阀的额定流量（20—240）。

4.3 密封油流量过大的整改方案

1）在密封油系统加装冷油器，使密封油温度在规定范围内运行。2）提高轴颈表面粗糙度，加强油质监督，防止密封瓦磨损。

5 结语

本文主要就发电机双环密封油的一些问题进行了分析，并提出了解决问题的办法，浅析了发电机双环密封油系统在日常运行中的作用和注意事项。

参考文献

[1]钱燕.氢冷发电机双流环密封油系统分析及处理措施[J].陕西电力，2008，36（3）：18-22.endprint