李玉輝，侯申才，高 科

（華能丹東電廠，遼寧 丹東 118300）

華能丹東電廠2號汽輪發(fā)電機漏氫分析與處理

李玉輝，侯申才，高 科

（華能丹東電廠，遼寧 丹東 118300）

針對華能丹東電廠2號汽輪發(fā)電機漏氫量超標(biāo)問題，對機組運行中查出的異常和檢修中發(fā)現(xiàn)的問題進行歸總，結(jié)合歷次檢修記錄和初始安裝記錄，分析出發(fā)電機漏氫的原因，制定出切實可行的處理措施，從根本上解決了2號發(fā)電機勵端軸密封裝置漏氫和密封瓦多次損壞問題，為發(fā)電機雙流環(huán)式密封瓦故障診斷分析拓寬了思路，為同類型發(fā)電機軸密封裝置故障處理提供了參考。

汽輪發(fā)電機；漏氫；密封座；密封瓦；原因分析；處理措施

華能丹東電廠安裝了2臺由美國西屋公司制造的TC2F－38.6型350 MW汽輪發(fā)電機組，發(fā)電機采用全氫內(nèi)冷的冷卻方式。自1998年12月投產(chǎn)以來，2號發(fā)電機漏氫量一直超標(biāo)嚴重，運行期間被迫頻繁補氫，不僅提高了生產(chǎn)成本，還影響了機組的安全運行。為此，電廠進行了多次排查和檢修，但都沒有解決實際問題。

1 發(fā)電機軸密封結(jié)構(gòu)

西屋350 MW汽輪發(fā)電機軸密封裝置采用雙流環(huán)式密封瓦結(jié)構(gòu)，如圖1所示。密封瓦裝配在發(fā)電機大端蓋內(nèi)側(cè)密封座的瓦槽內(nèi)，由圓柱銷切向定位，在軸頸上可隨意徑向浮動。密封瓦內(nèi)徑有氫側(cè)和空側(cè)兩個環(huán)狀配油槽，分別通有氫側(cè)密封油和空側(cè)密封油，2股油流自成獨立的循環(huán)系統(tǒng)，由主差壓閥和平衡閥自動調(diào)整密封瓦進油處的油壓，使2股油流的壓力基本保持平衡，在密封瓦與軸頸之間形成穩(wěn)定的壓力油膜，實現(xiàn)徑向密封。

2 缺陷概況

自1998年12月投產(chǎn)后，2號發(fā)電機漏氫量一直超標(biāo)嚴重，電廠多次組織技術(shù)人員對發(fā)電機本體及相關(guān)的氫氣系統(tǒng)、密封油系統(tǒng)、氫冷器系統(tǒng)進行排查，消除了一些微量漏點（主要是氫氣系統(tǒng)閥門），并先后進行了多次氫冷器堵漏、密封瓦解體檢修、氫側(cè)密封油箱自動補、排油浮球閥解體檢查及密封油主差壓閥、平衡閥調(diào)整等工作，但2號發(fā)電機漏氫量始終未見明顯改善。此外，在2號機運行中還存在氫側(cè)密封油箱自動補、排油浮球閥動作頻繁、空側(cè)密封油箱排煙風(fēng)機出口氫濃度偏高（1.6%～3.2%）等異?，F(xiàn)象。

圖1 發(fā)電機軸密封結(jié)構(gòu)

2009年8月，2號機組A級檢修，分別對2號發(fā)電機汽、勵端密封瓦及氫側(cè)密封油箱自動補、排油浮球閥進行了解體檢查，發(fā)現(xiàn)勵端密封瓦瓢偏變形嚴重，最大瓢偏度0.15 mm，遠超“≤0.02 mm”的設(shè)計要求；氫側(cè)密封油箱自動補、排油浮球閥未見異常。將勵端密封瓦更換新瓦并嚴格遵照西屋350 MW汽輪發(fā)電機密封瓦的設(shè)計安裝要求進行裝配。修后，進行發(fā)電機氣密性試驗，漏氫量仍在13.5 Nm3／d以上，遠高于西屋制造廠規(guī)定的最大允許漏氫量（5.7 Nm3／d），且氫側(cè)密封油箱自動補、排油浮球閥頻繁動作、空側(cè)密封油箱排煙風(fēng)機出口氫濃度偏高等異?，F(xiàn)象依舊存在。

2014年6月，2號機組C＋級檢修，再次對2號發(fā)電機汽、勵端油密封裝置進行專項解體檢查，發(fā)現(xiàn)問題總結(jié)如下。

a.對勵端軸密封裝置解體檢查時，發(fā)現(xiàn)密封瓦在密封座內(nèi)卡澀，且在上半密封座拆除后，架裝百分表測得的密封瓦徑向間隙值（見表1）比設(shè)計值和解體后采用千分尺測得的徑向間隙值明顯偏小。解體后，在離線狀態(tài)下將拆出的密封瓦復(fù)裝至密封座內(nèi)進行活動試驗，發(fā)現(xiàn)密封瓦在密封座瓦槽內(nèi)活動自如、無任何卡澀現(xiàn)象。

表1 2號發(fā)電機勵端密封瓦直徑間隙檢測值 mm

b.勵端密封瓦空側(cè)端面上部及氫側(cè)端面下部有明顯磨痕，如圖2所示。

圖2 勵側(cè)上半密封瓦空側(cè)端面磨痕

c.勵端密封瓦內(nèi)徑上部氫側(cè)烏金及內(nèi)徑下部空側(cè)烏金有干磨痕跡。

d.勵端密封瓦（2009年8月更換的原廠家檢修備品瓦）瓢偏變形，最大瓢偏度0.09 mm。

3 漏氫原因分析

3.1 直接原因

發(fā)電機勵端密封瓦在密封座瓦槽內(nèi)卡澀，使密封瓦不能在轉(zhuǎn)軸上自由浮動，密封瓦與轉(zhuǎn)軸軸頸之間不能形成良好的壓力油膜，降低了密封瓦對機內(nèi)氫壓的密封性能。另外，由于設(shè)備結(jié)構(gòu)的原因，目前平衡閥只能取密封瓦空、氫側(cè)密封油進油處的壓力作為調(diào)節(jié)信號，在密封瓦卡澀的情況下，即便是平衡閥工作正常，由于油膜不穩(wěn)也會造成空、氫側(cè)2股油流互竄［1］?？諅?cè)密封油竄入氫側(cè)，將造成氫側(cè)密封油箱油位上漲，氫側(cè)密封油箱排油浮球閥自動開啟進行排油；氫側(cè)密封油竄入空側(cè)，將造成氫側(cè)密封油箱油位下降，氫側(cè)密封油箱補油浮球閥自動開啟進行補油。此外，氫側(cè)密封油竄入空側(cè)，還將產(chǎn)生攜帶漏氫，氫側(cè)密封油溶解攜帶的氫氣在空側(cè)密封油箱負壓環(huán)境下析出，造成空側(cè)密封油箱排煙風(fēng)機出口氫濃度偏高。

3.2 根本原因

為了查找2號發(fā)電機勵端密封瓦卡澀、變形原因，在立車上對勵端密封座瓦槽的兩垂直環(huán)面及密封座與端蓋配合的密封面進行形位公差檢測，檢測結(jié)果表明，密封座瓦槽兩垂直環(huán)面的相對平行度0.01 mm，符合設(shè)計要求；密封座與端蓋配合的密封面相對瓦槽垂直環(huán)面偏斜（上部為高點），如圖3所示。通過查閱基建安裝記錄，得知2號發(fā)電機在安裝前的質(zhì)量檢驗過程中發(fā)現(xiàn)勵端端蓋與密封座配合的下部密封面有多處徑向刮痕，如圖4所示，因刮痕較淺且比較分散，現(xiàn)場采用砂紙、油石等對端蓋下部密封面進行了磨平處理。

圖3 勵端密封座實測形位公差

圖4 勵端端蓋與密封座配合的下部密封面刮痕分布示意圖

根據(jù)西屋350 MW汽輪發(fā)電機雙流環(huán)式油密封裝置的設(shè)計安裝要求，密封瓦與密封座瓦槽的寬度間隙為0.19～0.23 mm，與軸頸的直徑間隙為0.23～0.28 mm，在如此小的間隙條件下，要求密封瓦在瓦槽內(nèi)不卡住、隨動性好，確實起到密封機內(nèi)氫壓的作用，就必須使密封座瓦槽的兩垂直環(huán)面垂直于轉(zhuǎn)子軸頸。而發(fā)電機轉(zhuǎn)子并非絕對剛體，轉(zhuǎn)子在汽、勵端軸承之間因自重作用將產(chǎn)生一定的撓度，造成轉(zhuǎn)子軸心線與密封座把合面的垂線呈一定的夾角。為使密封座瓦槽的兩垂直環(huán)面與轉(zhuǎn)子軸心線垂直，在發(fā)電機總裝配前，制造廠對汽、勵端密封座均進行了車斜尺寸測配處理［2］。在基建安裝階段，現(xiàn)場對2號發(fā)電機勵端端蓋與密封座配合的下部密封面進行大面積打磨處理，勢必破壞勵端密封座與發(fā)電機端蓋在設(shè)備出廠前已測配好的配合尺寸，進而影響了勵端密封座瓦槽的兩垂直環(huán)面與轉(zhuǎn)子軸心線的垂直度，在勵端密封座固定螺栓把緊后造成密封瓦卡澀［3－6］。

4 漏氫處理

4.1 處理措施

基于以上分析，以tanαE為發(fā)電機勵端密封座的車斜率，以BE為找正直徑上的車斜找正尺寸，在立車上對勵端密封座找正后，從外徑最大處切削見平。然后，按照現(xiàn)場實測軸徑和密封座瓦槽寬度，嚴格遵照西屋350 MW汽輪發(fā)電機密封瓦的設(shè)計安裝要求加工新的勵端密封瓦進行裝配。

式中：tanαE為發(fā)電機勵端密封座的車斜率；AE為發(fā)電機勵端端蓋與密封座配合的下部密封面需要磨除的尺寸，mm；DE為發(fā)電機勵端端蓋與密封座配合的密封面上刮痕平均分布直徑，mm。

式中：BE為找正直徑上的車斜找正尺寸，mm；dE為發(fā)電機勵端密封座找正直徑，mm。

4.2 取得的效果

經(jīng)過上述處理后，2號發(fā)電機的密封性能優(yōu)良，在發(fā)電機0.413 7MPa（額定氫壓）整體氣密試驗中，每晝夜氫氣泄漏量低于西屋制造廠的泄漏量標(biāo)準。

5 結(jié)束語

根據(jù)華能丹東電廠2號汽輪發(fā)電機運行中存在的異?，F(xiàn)象、檢修中發(fā)現(xiàn)的問題，結(jié)合歷次檢修記錄和初始安裝記錄，分析出2號發(fā)電機漏氫多年而一直未處理好的根本原因為勵端端蓋與密封座配合的下部密封面在基建安裝現(xiàn)場進行的刮痕打磨處理，破壞了勵端密封座與發(fā)電機端蓋在設(shè)備出廠前已測配好的配合尺寸?；诼浞治?，制定了密封座車配處理措施，從根本上解決了2號發(fā)電機勵端軸密封裝置漏氫問題，為發(fā)電機雙流環(huán)式密封瓦故障診斷分析拓寬了思路，對同類型發(fā)電機軸密封裝置故障處理提供了一定的借鑒。

［1］張修波，姚德全，韓德才.氫冷汽輪發(fā)電機氫氣純度下降過快的原因［J］.東北電力技術(shù)，2002，23（4）：27－34.

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［6］汽輪發(fā)電機漏水、漏氫的檢驗：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

李玉輝（1981—），男，碩士，工程師，從事汽輪機檢修技術(shù)管理工作。

2015－11－18）