发电机进油原因分析及防范.doc

发电机进油原因分析及防范
目前，国内300MW级和600MW级以及筹建和在建的100OMW级汽轮发电机组，几乎都采用水氢氢冷却方式，即定子绕组水内冷，转子绕组氢内冷，定子铁芯氢冷。机组在运行和备用期间，发电机内腔充入一定压力和纯度的氢气，氢气与大气之间采用密封油隔绝，防止外界空气进入发电机内部及阻止发电机内氢气漏出。由于油氢之间的直接接触，密封油压力高于氢气压力，若运行维护和控制不当，极易造成发电机进油。油进入发电机内，直接导致发电机绝缘腐蚀、老化，如果油未及时排出，油在机内蒸发产生油烟蒸汽，会严重威胁机组的运行安全。
1．发电机密封油系统工作原理
大部分氢气冷却发电机采用双环流式密封瓦。密封瓦在发电机两端，径向包合转轴，内有空侧、氢侧两个环状配油槽，氢侧密封油流向氢侧配油槽，空侧密封油流向空侧配油槽，然后，沿转轴轴向穿过密封瓦内径与转轴之间的间隙流出。发电机密封油系统分为空侧、氢侧两条油路。空侧密封油油路：空侧交流密封油泵或空侧直流密封油泵将来自主润滑油箱的润滑油升压，润滑油经冷油器、滤油器和差压调节阀进入密封瓦的空侧配油槽，由空侧轴向间隙向外流出，与发电机两端轴承回油汇合后进入油氢分离器，去除溶入油里的氢气后回到润滑油主油箱。差压调节阀用于调节空侧密封油压，使密封瓦处的空侧密封油压始终高出发电机内氢压0.084MPa。氢侧密封油油路：油从氢侧密封油箱下流至氢侧密封油泵升压送出，经冷油器、滤油器和平衡阀进入密封瓦的氢侧配油槽，由氢侧轴向间隙流出，进入消泡箱内逸出溶人的氢气后流入氢侧密封油箱。氢侧密封油压通过平衡阀跟踪空侧密封油压，两者差压保持在±490 Pa内。这样，密封油压始终高于机内气体压力，防止了发电机内氢气从机内逸出和外面空气进入发电机。双环流式密封瓦密封效果好，可有效地防止氢气的外泄，即使当氢侧密封油失去时，空侧密封油仍可起到密封作用。
2．发电机进油原因分析
发电机进油可因氢侧密封油箱油位控制不当，油箱满油而溢人发电机内，也可因密封瓦配油槽处油压过高流入发电机内。因此，氢侧密封油箱液位控制及密封油压力调整是防止发电机进油的关键。
(1)发电机密封作用是通过密封油在密封瓦和转轴之间的间隙流动阻止氢气外逸实现的，因此要求装配间隙精度相当高，如果制造、安装达不到要求，间隙过大，极易造成密封油进入发电机。另外，运行中因杂质堵塞油路，或者其它原因造成供油不足，两侧不平衡，都会引起轴瓦磨损，增大轴瓦间隙，造成密封油进入发电机。
(2) 发电机运行中要求很高的平衡调节阀调节精度，差压阀动作应灵敏，并有足够的调节范围。这两个阀的装配精度相当高，特别是机械配重式平衡阀和差压阀，长期保持某一个开度几乎不动，如果油中含有杂质、水分等，则极易造成阀门卡涩，工作失常，引起发电机进油。
(3)氢侧密封油箱自动排补油装置一般采用浮球阀形式，当补油阀卡住，排油阀在较高油位时不能自动开启，或因氢压低影响 (氢压低时排油压差低，补油压差高)使得排油量减少甚至不能排出，而又不断补油，导致氢侧密封油箱满油，直至消泡箱满油，最后油进入发电机。另外，浮球阀机构强开强关手动门运行中往往容易误操作引起发电机进油。浮球阀排补油装置排补油较为缓慢，对系统油压冲击较小，但容易出现卡涩；采用液位开关控制排补油门时，排补油门瞬间全开全关，易冲击系统油压，但较为可靠不易卡涩。采用哪种形式，要根据其特点合理配置。
(4)差压阀过去大多采用机械配重式，调节不灵敏且调节范围较小，容易卡涩，发电机进油事故大多是因此引起。新机组采用薄膜波纹管式，跟踪灵敏不易卡涩，但易受油压波动冲击。
(5)系统管路布置、配置影响到回油和油压控制及氢侧密封油箱油位控制。国内有不少机组均出现过密封油排烟风机抽油故障，其原因即因管路布置不合理、风机压头大。
(6)密封油中含有杂质，特别是铁屑，不仅会磨损密封瓦和转轴，破坏原有的轴瓦间隙，造成发电机进油，还会使设备孔洞堵塞和差压阀、平衡阀、密封油箱排补油装置调节机构卡涩失灵。
3．三个发电机进油实例
(1)张家口发电厂5号机1998年11月调试期间，在油氢压正常情况下，多次出现发电机进油、空侧密封油两端压力偏差大、氢侧密封油箱油位下降现象，原因分析:1) 配套平衡阀和差压阀为机械配重式，调节精度差，存在卡涩现象，不能正常调节油氢差压；2)汽端氢侧回油管有一处倒U型弯位，影响正常回油，引起发电机进油；3)差压阀和平衡阀信号测点、取点不在同一个位置，油压调节位置离发电机轴中点很远，两侧管路长度和走向相差也很大，造成汽励两侧压差较大；4)密封油补油管路管径过小，系统布置多处存在不合理。
(2)妈湾电厂4号机密封油系统运行中多次出现密封油油箱油位不稳、发电机大量进油、密封瓦磨损等事故，其主要原因有:1) 密封油油质差，携带杂质过多，进入密封瓦后，堵塞油路造成瞬间断油，密封瓦和转轴磨损，间隙增大造成氢侧密封油大量向发电机进油；2)氢侧密封油箱油位下降，补油浮球动作开启进行补油，造成空侧密封油压力剧降，密封瓦里氢侧油向空侧窜油。当氢侧密封油箱油位恢复，补油浮球动作关闭，空侧密封油压力瞬间升高，密封瓦里空侧向氢侧窜油，氢侧密封油箱油位升高至排油浮球动作排油。如此循环使密封油箱油位一直剧烈波动。显然，排补油浮球阀动作不够平缓，排补油管路管径与主进油管路管径配置不协调，是造成主进油油压大幅波动之因。
(3)2005年3月-7月，韶关电厂11号机组调试期间，发电机密封油系统出现油压波动和发电机进油，氢侧密封油箱因油位低开关动作打开电磁阀时，空侧密封油母管压力瞬间从0.76MPa下降至0.56MPa，触发空侧密封油母管压力低联锁启动备用油泵。氢侧密封油系统采用液位开关控制排补油门方式控制油箱油位，电磁阀为全开全关型，排补油管路采用d20mm的油管，当电磁阀打开时，母管瞬间泄压，引起油压低联动，并影响空侧系统油压。后将电磁阀前后手动门关小，当电磁阀打开时油压低联锁未动作，但空侧密封油母管油压出现从0.7MPa2到0.60MPa来回有规律性的波动，进入发电机处管路油压也有0.06MPa波动，即使排补油门停止工作后波动依然长时间存在，而氢侧密封油母管油压和平衡阀后氢侧密封油油压变化不明显，打开发电机底部放油门有少量油排出，说明发电机已进油。经分析，这是由于空侧密封油油压波动引起空侧密封油流入氢侧，从而增大了氢侧密封油的进油量，消泡箱油满而进入发电机。至于空侧密封油油压波动，则是由于以下三方面的原因引起系统振荡所致:(1)差压阀控制信号取自空侧密封油进发电机管路处，存在一定的滞后性；(2)新建机组采用薄膜波纹管式差压阀，动作过于灵敏；(3)密封油箱排补油门为全开全关型，对油压冲击较大。对此，在排油阀和补油电磁阀后以及平衡阀差压阀信号管二次门前加装节流孔板，减少了其对油压的冲击，消除了油压波动的现象。