張斌

摘要：氫冷發(fā)電機(jī)組在運(yùn)行過(guò)程中如果發(fā)生發(fā)電機(jī)進(jìn)油問(wèn)題，會(huì)嚴(yán)重影響到發(fā)電機(jī)的安全性。為此，以雙流環(huán)式密封油系統(tǒng)為例，從設(shè)備結(jié)構(gòu)以及系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面進(jìn)行深入分析，找出導(dǎo)致發(fā)電機(jī)進(jìn)油的各種原因，并提出合理可行的防止措施，對(duì)今后分析處理發(fā)電機(jī)組可能出現(xiàn)的類似問(wèn)題具有一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：雙流環(huán)；密封瓦；消泡箱

中圖分類號(hào)：TB

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A doi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2016.18.099

0.引言

目前發(fā)電機(jī)普遍采用的冷卻方式為水氫冷卻，由于發(fā)電機(jī)的大軸必須穿過(guò)端蓋，發(fā)電機(jī)端蓋部位成為密封的關(guān)鍵。發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng)專門用于給軸端密封瓦提供壓力油進(jìn)行密封和潤(rùn)滑，防止氫氣沿軸端泄露，阻止外部空氣進(jìn)入發(fā)電機(jī)，同時(shí)也防止油壓過(guò)高而導(dǎo)致發(fā)電機(jī)內(nèi)大量進(jìn)油。密封方式一般分為雙流環(huán)密封和單流環(huán)密封兩種形式，下面主要以雙流環(huán)密封油系統(tǒng)為例談?wù)劙l(fā)電機(jī)進(jìn)油的原因以及防止措施。

1.密封油系統(tǒng)簡(jiǎn)介

密封油系統(tǒng)主要由空側(cè)和氫側(cè)兩個(gè)油路組成，分別將壓力油供給軸密封瓦上的兩個(gè)環(huán)狀配油槽，并沿軸向穿過(guò)密封瓦與軸的間隙流出。

空側(cè)密封油壓力由主壓差調(diào)節(jié)閥的泄油來(lái)控制，差壓閥的調(diào)節(jié)信號(hào)分別取自消泡箱以及密封瓦進(jìn)油處的氣體壓力和空側(cè)密封油壓，當(dāng)發(fā)電機(jī)內(nèi)氫氣壓力變化或空側(cè)密封油壓力變化時(shí)，主壓差閥調(diào)整空側(cè)密封油泄油量，維持空側(cè)密封油壓力大于發(fā)電機(jī)內(nèi)氫氣壓力一定數(shù)值?？諅?cè)提供給的密封油將沿軸和密封瓦的間隙流到軸承側(cè)，并與軸承回油一起進(jìn)入空側(cè)密封油箱和汽機(jī)潤(rùn)滑油主油箱，從而防止空氣與濕氣進(jìn)入發(fā)電機(jī)內(nèi)部。氫側(cè)密封油通過(guò)發(fā)電機(jī)汽、勵(lì)端平衡閥到達(dá)發(fā)電機(jī)汽、勵(lì)側(cè)密封瓦的氫側(cè)密封環(huán)中。平衡閥的調(diào)節(jié)信號(hào)分別取自密封瓦進(jìn)油處的空氫側(cè)油壓，通過(guò)空、氫側(cè)油壓的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)平衡閥的開度，從而使密封瓦處的空、氫側(cè)油壓差保持在一定范圍內(nèi)。如果空氫側(cè)密封油在密封瓦處恰好相等，就不會(huì)發(fā)生竄流，可防止空側(cè)有害氣體進(jìn)入氫側(cè)，減少氫氣進(jìn)入空側(cè)。氫側(cè)密封油則沿軸和密封瓦的間隙流往發(fā)電機(jī)消泡箱，最后回到氫側(cè)密封油箱。

2.發(fā)電機(jī)進(jìn)油的危害

（1）密封油進(jìn)入發(fā)電機(jī)，會(huì)產(chǎn)生油煙蒸汽，對(duì)發(fā)電機(jī)護(hù)環(huán)產(chǎn)生腐蝕作用；

（2）密封油溶解的有害雜質(zhì)，在機(jī)內(nèi)構(gòu)件表面產(chǎn)生凝露，使轉(zhuǎn)子護(hù)環(huán)受附加應(yīng)力而導(dǎo)致裂紋等；

（3）密封油進(jìn)入發(fā)電機(jī)影響定子線圈的絕緣性能，嚴(yán)重時(shí)使其絕緣擊穿，出現(xiàn)匝間或相間短路，嚴(yán)重影響機(jī)組的正常運(yùn)行。

3.發(fā)電機(jī)進(jìn)油原因分析

從發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)可知，軸端擋油板至發(fā)電機(jī)是發(fā)電機(jī)進(jìn)油唯一途徑，根本原因是氫側(cè)密封油的進(jìn)油量與出油量不能達(dá)到平衡，造成消泡箱滿油，密封油就會(huì)從油檔和轉(zhuǎn)軸之間的間隙溢入發(fā)電機(jī)內(nèi)部。引起消泡箱油位過(guò)高的原因有以下幾方面。

3.1設(shè)備因素

3.1.1氫側(cè)回油箱油位控制系統(tǒng)故障

當(dāng)氫側(cè)密封油箱補(bǔ)油閥卡在某一開度，補(bǔ)油閥泄露或在高油位時(shí)排油閥不能自動(dòng)打開，均會(huì)導(dǎo)致氫側(cè)回油箱滿油，直至消泡箱滿油，最后進(jìn)入發(fā)電機(jī)。

3.1.2油壓控制系統(tǒng)故障

（1）正常運(yùn)行時(shí)氫壓穩(wěn)定，空側(cè)密封油的壓差調(diào)節(jié)閥基本保持在一定開度，平衡閥也維持開度不變。長(zhǎng)期運(yùn)行壓差調(diào)節(jié)閥或平衡閥可能會(huì)卡澀，造成密封油壓自動(dòng)調(diào)節(jié)失靈，使密封瓦處油壓過(guò)高，密封油可能從氫側(cè)配油槽直接沖刷擋油板而進(jìn)入發(fā)電機(jī)。

（2）密封油含有雜質(zhì)較多，容易引起閥桿或閥芯卡澀以及取壓信號(hào)管不暢，使得閥門調(diào)節(jié)性能變差，造成油氫壓差增大或空氫側(cè)壓差增大，進(jìn)入密封瓦以及消泡箱的油量劇增，大大增加發(fā)電機(jī)進(jìn)油的可能性。

（3）油壓信號(hào)管中存有氣體，會(huì)造成閥門頻繁調(diào)節(jié)，產(chǎn)生油壓波動(dòng)，可能導(dǎo)致油氫差壓過(guò)大或者空氫側(cè)壓差過(guò)大，可能造成發(fā)電機(jī)進(jìn)油。

3.1.3密封瓦與軸頸間隙增大

如果安裝質(zhì)量不佳或者由于運(yùn)行過(guò)程中的磨損，使得密封瓦與軸頸間隙較大；如果密封油中雜質(zhì)超標(biāo)，也會(huì)加劇磨損，增大間隙。間隙變大，使得大量密封油進(jìn)入消泡箱，如果氫側(cè)回油管道無(wú)法及時(shí)將油排出，會(huì)造成消泡箱滿油。

3.1.4回油系統(tǒng)不合理

如果回油系統(tǒng)設(shè)計(jì)或者安裝不合理，例如回油口偏小、回油管道坡度偏小、回油管管徑偏小等，都會(huì)增加回油阻力。當(dāng)發(fā)電機(jī)氣體壓力較低時(shí)，如果再疊加油溫較低粘度較大，將加劇回油不暢，很容易導(dǎo)致使得氫側(cè)密封油箱油位上升，甚至消泡箱油位上升，增加發(fā)電機(jī)進(jìn)油風(fēng)險(xiǎn)。

3.2人為因素

當(dāng)發(fā)電機(jī)內(nèi)氣體壓力較低時(shí)，密封油壓差閥和平衡閥的開度不在最佳工作區(qū)間，調(diào)節(jié)性能變差，油、氫壓差以及空氫側(cè)壓差增大，使得流入消泡箱的進(jìn)油量增多，氫側(cè)密封油回油量增大。如果進(jìn)油量增多到大于回油量時(shí)（此時(shí)主要依靠靜壓溢流，流速較慢），會(huì)造成消泡箱滿油。如果在置換氣體時(shí)，壓力變化速度過(guò)快，會(huì)導(dǎo)致調(diào)節(jié)閥跟蹤不夠靈敏，使壓差變大，很容易造成消泡箱滿油。

3.3工質(zhì)因素

3.3.1顆粒度超標(biāo)

如果密封油中含有較多的微小固體顆粒，會(huì)加劇密封瓦及軸頸的磨損，導(dǎo)致密封瓦間隙增大，另外也容易導(dǎo)致調(diào)節(jié)閥卡澀以及取樣管壓力信號(hào)滯后，引起油壓自動(dòng)控制系統(tǒng)失靈。

3.3.2

消泡箱消泡不完全

氫側(cè)密封油中不可避免的含有空氣、氫氣等氣體，密封油在消泡箱中擴(kuò)容、降壓，釋放油中的氣泡。如果消泡箱油位過(guò)高或者設(shè)計(jì)不合理，消泡容積不足，會(huì)造成油中泡沫不能充分釋放，容易在回油管路中形成氣塞，影響回油暢通。

3.3.3油溫

油溫不僅影響油的粘度，而且影響密封瓦與軸頸間隙。當(dāng)油溫升高時(shí)，粘度降低，流動(dòng)阻力減小，使供油量增加，此外油溫升高還會(huì)增大密封瓦與軸頸間隙，這兩方面因素將導(dǎo)致氫側(cè)密封油流量大大增大，很容易造成發(fā)電機(jī)進(jìn)油。油溫降低時(shí)，粘度增大，造成靜壓回油管道阻力增加，特別是在發(fā)電機(jī)壓力較低時(shí)，也容易加劇回油不暢。

4.防止發(fā)電機(jī)進(jìn)油的措施

（1）確保發(fā)電機(jī)液位報(bào)警裝置有效。當(dāng)消泡箱液位較高時(shí)，可及時(shí)強(qiáng)開氫側(cè)回油箱的排油閥，強(qiáng)關(guān)氫側(cè)回油箱的補(bǔ)油閥，控制消泡油箱油位至正常。若發(fā)電機(jī)內(nèi)進(jìn)入油或水，流至液體檢漏器內(nèi)到一定高度，即發(fā)出高液位報(bào)警，應(yīng)及時(shí)從底部放油。

（2）采用高精度濾網(wǎng)，確保油質(zhì)符合要求。建議采用過(guò)濾精度更高的濾網(wǎng)或采用過(guò)濾效果更好的纖維式濾網(wǎng)。

（3）可考慮在調(diào)節(jié)閥取樣管上裝節(jié)流圈，防止密封油系統(tǒng)運(yùn)行方式改變時(shí)油壓、氫壓波動(dòng)引起調(diào)節(jié)閥振蕩過(guò)大。

（4）合理布置回油管路，控制管道坡度和轉(zhuǎn)角，盡量避免有起伏和死角，消除回油管路中的氣堵現(xiàn)象。

（5）在發(fā)電機(jī)置換氣體時(shí)，應(yīng)緩慢降壓。緩慢降壓可以使差壓調(diào)節(jié)閥及平衡閥能有效跟蹤調(diào)節(jié)，若發(fā)現(xiàn)壓差不正常，應(yīng)停止降氫壓，并手動(dòng)干預(yù)差壓調(diào)節(jié)閥或平衡閥。在氣體壓力較低時(shí)，應(yīng)視情況退出壓差閥和平衡閥運(yùn)行，用旁路手動(dòng)調(diào)節(jié)壓，維持壓差在規(guī)定范圍。在降氫壓的過(guò)程中嚴(yán)密監(jiān)視油氫壓差和空、氫側(cè)密封油壓差、氫側(cè)回油箱及消泡箱的油位。

（6）控制消泡箱以及氫側(cè)回油箱的油位，使回油充分降壓，徹底析出油中的氣泡。

（7）合理設(shè)置密封油溫度。在不影響發(fā)電機(jī)振動(dòng)的情況下，適當(dāng)降低溫度可有效減輕對(duì)密封瓦間隙增大的加劇作用，減少密封油流量。

（8）保證密封油真空處理單元正常運(yùn)行，降低密封油中的空氣、氫氣等氣體含量。

5.總結(jié)

發(fā)電機(jī)進(jìn)油可能是一種或者幾種因素共同作用導(dǎo)致的結(jié)果，在處理類似問(wèn)題是應(yīng)綜合考慮，具體分析，并采取合理措施控制消泡箱油位在正常范圍內(nèi)，就可以有效避免發(fā)電機(jī)進(jìn)油。密封油進(jìn)入發(fā)電機(jī)后造成的危害較大，一定要從根源上杜絕發(fā)電機(jī)進(jìn)油事故，確保安全穩(wěn)定的生產(chǎn)運(yùn)行。