朱青?！钗洹⌒芊f峰　唐德偉　徐樟楠

摘 要 汽輪發(fā)電機是發(fā)電廠重要設備，其安全穩(wěn)定運行對發(fā)電廠至關重要。某發(fā)電廠汽輪發(fā)電機存在排油不滿足該電站標準的問題，本文以該電站2#機組為例，通過闡述發(fā)電機密封油系統(tǒng)（GHE）功能，梳理發(fā)電機漏油情況，提出治理發(fā)電機漏油的改造方案，并對改造的必要性和可行性進行了分析。

關鍵詞 發(fā)電機;漏油;分析及治理。

前言

某電廠2臺百萬千瓦級全速（3000rpm）汽輪發(fā)電機，其定子線圈用水冷卻，定子鐵芯和轉子線圈用氫氣冷卻，正常運行時為了防止發(fā)電機內部高壓氫氣從轉子與發(fā)電機殼體間縫隙泄漏出來，設置了發(fā)電機密封油系統(tǒng)（GHE）。密封油系統(tǒng)在防止氫氣從轉子與發(fā)電機殼體間縫隙泄漏出來的同時也要防止發(fā)電機內部氫氣受到密封油所帶空氣的污染，系統(tǒng)設置了空氣側密封油和氫氣側密封油;為了保證在正常運行時氫氣不泄漏到大氣中，要求氫氣側密封油的油壓大于氫壓;氫側密封油和發(fā)電機內部氫氣間通過油擋環(huán)和密封齒密封。

目前，該電站2#機組發(fā)電機氫側前后端出現(xiàn)頻繁漏油情況，大約每6天報警排油一次，該電站要求標準1L/8W;此外，在機組停機進行發(fā)電機定子膛內部檢查時發(fā)現(xiàn)有積油，油會加速設備腐蝕與絕緣老化速度;因此，發(fā)電機前后端出現(xiàn)頻繁漏油問題必須從根本上解決。

1、 發(fā)電機密封油系統(tǒng)（GHE）功能

1.1 GHE系統(tǒng)功能

防止發(fā)電機內部高壓氫氣從轉子與發(fā)電機殼體間縫隙泄漏;防止氫氣受到密封油所帶空氣的污染;帶走運行時密封瓦產生的熱量;根據(jù)其功能系統(tǒng)設置了空氣側密封油子系統(tǒng)和氫氣側密封油子系統(tǒng)。

1.2 GHE系統(tǒng)運行

正常運行時，空、氫側密封油壓力基本保持平衡且空氣、氫氣側是各自獨立的，分別有兩路供油回路?？諅扔善麢C潤滑、頂軸和盤車系統(tǒng)（GGR）供油，屬于開式，氫側由一個油箱供油，屬于閉式?？諝鈧鹊幕赜突氐揭粋€分離箱GGR002BA，然后與發(fā)電機軸承的回油一起回到GGR001BA。氫氣側的回油回到GHE001BA，再由泵送回到系統(tǒng)中重復使用。

1.3 發(fā)電機軸端密封結構

GHE系統(tǒng)保證在發(fā)電機正常運行條件下，向其連續(xù)提供具有一定壓力，溫度和流量的密封油。為了使密封油中的氫氣與空氣能順利排放，不致相遇和積聚，系統(tǒng)采用雙流環(huán)式油封。壓力密封油從不同油槽送入，抵達轉軸與密封瓦之間間隙后，以相反方向分別向氫氣側和空氣側排出，從而使氫氣側與空氣側完全分開，以保證安全;氫側密封油與汽輪發(fā)電機內部氫氣通過內油擋環(huán)分隔開。

2、 電廠2#機組發(fā)電機漏油情況

該電廠2#機組，在1月4日至3月12日期間跟蹤其排油情況，大約每6天報警排油一次，每次液位高報警排油量約1.7～1.9L。

3、 電廠2#機組發(fā)電機漏油分析

電廠2#機組密封油油質差，油更容易碳化，在密封瓦處積炭，密封瓦與軸間隙變小，使進入發(fā)電機內部的油成為油霧，油霧在發(fā)電機中部凝結;

電廠發(fā)電機組密封瓦軸頸工作面普遍有發(fā)黑現(xiàn)象，為緩解該問題，維修部門把2#機組密封瓦間隙上下線分別擴大了0.03mm和0.04mm，放大密封瓦間隙后氫側回油的流量、流速、方向、對內油擋的沖擊等狀態(tài)發(fā)生變化，導致發(fā)電機出現(xiàn)排油報警;

電廠2#發(fā)電機油擋環(huán)下部密封塊回油槽連接處密封塊的中間有斷齒，斷齒對密封效果會起到負面作用。

4、 發(fā)電機漏油治理改造方案及可行性分析

4.1 電廠2#發(fā)電機油擋環(huán)和密封齒結構

發(fā)電機油擋環(huán)和密封齒主要用于隔斷發(fā)電機氫側密封油與發(fā)電機內部氫氣之間的聯(lián)通，對發(fā)電機內部氫氣起到密封作用;2#汽輪發(fā)電機現(xiàn)有密封環(huán)整圈由分塊密封塊組成，密封塊有3道密封齒，密封塊連接回油槽處密封齒不連續(xù)，油擋存在密封性較差、容易漏油的問題。

4.2 電廠2#發(fā)電機漏油治理改造方案

針對該電廠2#機組發(fā)電機漏油問題及該發(fā)電機現(xiàn)有油擋環(huán)和密封齒的結構，為治理發(fā)電機漏油問題，需要增加油擋環(huán)和密封齒密封性能，現(xiàn)做如下改進：

在發(fā)電機前后端油擋環(huán)外側分別加裝一道鋁油擋板，增加一道攔截能力，并在不改變原油擋環(huán)整體結構的情況下，將密封齒寬度增加7mm，這樣原來密封齒數(shù)由3齒增加至5齒，與此同時加大了回油槽，使增加的密封齒同樣可順利回油，同時密封塊連接回油槽處密封齒設計成連續(xù)連接，提高密封效果。其優(yōu)點是：油擋環(huán)整體結構不變。

4.3 改造方案分析

4.3.1 改造方案中新密封齒與原設計中密封齒對比：

原設計兩塊密封塊連接回油槽中間有斷齒，其作用為排油;改造新結構中無中間斷齒，但新結構中設計并加大了排油槽，這樣既保留了齒連續(xù)又實現(xiàn)排油，連續(xù)的密封齒對密封更有利，同時增加的密封腔室也提高了密封效果。

4.3.2 鋁擋油板整體結構特點

新增鋁油擋板為下半敞開式結構，其作用是避免透平油直接甩到油擋環(huán)上，其優(yōu)點是通過改變甩油方向達到阻擋漏油的目的。內油擋板通過上半部螺栓，及下半部異型雙頭螺柱及螺母連接，保證其連接的緊固性和可靠性，并能有效抵御機組振動可能導致的螺紋松動，甚至動靜碰磨等情況的發(fā)生。

4.3.3 關于鋁油擋板螺栓強度說明

首先，油擋板連接螺栓正常工作時僅受靜力，而體積相同的鋁板與銅板相比，鋁板質量大約是銅板質量的1/3重，螺栓強度能夠滿足要求;當機組出現(xiàn)非正常工作狀態(tài)的情況時，有可能導致轉軸與內擋油板碰磨。此時，最薄弱環(huán)節(jié)為油擋板尖齒處，當擋油板尖齒出現(xiàn)塑性變形，即齒尖彎曲，與軸間隙隨即擴大，使碰磨消失，碰磨消失后，螺栓所受沖擊力也隨之消失，因此螺栓強度能滿足使用要求。

4.3.4 關于鋁油擋板說明

油擋板采用鋁制材料，針對鋁氧化后會產生較硬的氧化物可能會與轉軸碰磨的問題，分析如下：首先，內擋油鋁板在靠近軸的位置設計成0.3mm的齒尖，氧化后雖會產生一個較硬的邊，但是通過計算得出這個硬邊在遇到很小的力時就會出現(xiàn)塑性變形，因此氧化后的硬邊不會對大軸產生損傷;其次，鋁板與軸的安裝間隙設置為0.5mm，在電站報警程序規(guī)定中顯示，汽機轉子振動跳閘值比0.5mm低，這說明機組振動還未達到0.5mm時已經停機，因此鋁油擋板氧化后生成較硬的邊不會碰磨到主軸;最后，安裝油擋板時其四周與軸的間隙全部大于相鄰的兩圈內油擋油封環(huán)的間隙，從歷史檢修上看，軸從未與油擋油封環(huán)碰磨過;綜上可認為油擋板采用鋁制材料是偏安全的，鋁制氧化物也不會對轉軸產生損傷。

結合現(xiàn)有油擋環(huán)到軸肩軸向距離，考慮到熱態(tài)轉子向后膨脹等因素，安裝時油擋板與油擋軸向間隙設計留有一定裕量，保證發(fā)電機轉子在所有工況下油擋板始終保持在軸肩上。

4.3.5 運行維護

每輪停機大修都需要對新軸封環(huán)進行清理檢查，查看鋁油擋板情況，螺栓固定情況，視使用狀況更換新鋁油擋板、螺栓及軸封環(huán)。

5、 改造過程及效果

上述治理汽輪發(fā)電機漏油的油擋環(huán)及密封齒改造方案，電廠經歷兩輪大修現(xiàn)場實施驗證：加裝的鋁油擋板沒有磨損變形，緊固件牢固可靠，更換后的5齒密封環(huán)經歷機組一輪運行循環(huán)后檢查無異常，汽輪發(fā)電機漏油問題得以解決，排油滿足電站標準1L/8W;改造后未出現(xiàn)排油報警問題。

6、 結論

本文從簡述汽輪發(fā)電機密封油系統(tǒng)（GHE）功能、發(fā)電機軸端密封結構及電廠2#機組發(fā)電機漏油數(shù)據(jù)作為輸入，通過分析電廠汽輪發(fā)電機漏油原因、現(xiàn)有汽輪發(fā)電機油擋環(huán)和密封齒結構，進而給出電廠發(fā)電機油擋環(huán)和密封齒的改造方案，并對改造方案的必要性和可行性進行了分析。改造結果證明在發(fā)電機油擋環(huán)外側加裝一道鋁油擋板、加寬密封齒且使密封齒連續(xù)無斷齒能有效解電廠發(fā)電機漏油問題。此方案也為后續(xù)治理其它電站發(fā)電機漏油問題提供了參考。

參考文獻

[1] M310機組GEX、GHE、GGR系統(tǒng)設計手冊

[2] DL/T705-1999 運行中氫冷發(fā)電機用密封油質量標準

[3] DL/T 651-2017氫冷發(fā)電機氫氣濕度的技術要求

[4] 《大亞灣核電機組油封環(huán)應力分析》，哈爾濱電機廠有限責任公司，賈淑君

[5] DL/T801-2002大型發(fā)電機內部冷卻水質及系統(tǒng)技術要求