冯庭有，孙伟鹏，陈凡夫，谷伟

(华能海门电厂，广东省汕头市，515071)

0 引言

华能海门电厂一期工程安装4台1 036 MW燃煤汽轮发电机组。发电机为东方电机股份有限公司引进日本日立公司技术生产的QFSN－1036－2－27型三相同步发电机，冷却方式为水－氢－氢，机组配套设置了发电机氢、油、水系统。采用组装式密封油系统，向发电机密封瓦连续不断地提供密封油。密封瓦为单流环式，空侧和氢侧密封油进油为1路，回油分氢侧、空侧2路。氢侧密封油回至扩大槽，空侧密封油回至空气抽出槽。密封油除了密封发电机中的气体外还对密封瓦起润滑、降温作用，所以只要发电机轴系转动或机内有需要密封的气体，密封油系统均需向密封瓦供油［1］。在机组启、停或正常带负荷运行时，有效地判断、分析机组密封瓦的运行状态，及时发现密封瓦的缺陷，进而测算漏氢量，以减少非正常停机次数和节约停机检修时间，是一个值得研究的课题［2］。

1 密封装置结构特点

氢气在转子轴系穿过轴承端盖处的密封是依靠油密封装置来实现的［3］。油密封装置采用单流环式结构，密封瓦装配在端盖内腔中的密封座内，分为上、下两半，径向和轴向均用卡紧弹簧箍紧。密封瓦径向可随转轴浮动［4］，密封座上、下均设有定位销，以防止密封瓦切向转动。

压力密封油经密封座与密封瓦之间的油腔，流入密封瓦与转轴的间隙，沿径向形成油膜，防止氢气外泄。密封油压比机内氢气压力高0.055 MPa左右［5］。流向机内的密封油经端盖上的排油管回到氢侧油箱;流向机外的密封油与润滑油汇合流入轴承排油管。该系统设置有真空净油装置，能有效去除油中水份，对保持机内氢气湿度有明显的作用［6］，见图1。励端油密封设有双层对地绝缘以防止轴电流烧伤转轴。

海门电厂设计氢气压力为0.52 MPa。发电机正常运行时，只有保持密封油系统正常运行，才能保证氢冷系统良好运行，防止发电机内氢气沿转轴与密封瓦的间隙向外泄漏，也防止油压过高而导致发电机内大量进油［7］。控制油氢差压为(0.056 ±0.02)MPa，正常运行中，通过油氢差压阀控制油氢差压在合格范围内。

图1 发电机密封油系统图Fig.1 The diagram of generator sealing oil system

2 油量计算方法

为了在机组启、停或正常带负荷运行时，有效地判断、分析机组密封瓦的间隙和漏氢情况，及时发现密封瓦的缺陷，进而测算漏氢量［8］，以减少非正常停机次数和节约停机检修时间［8］。第1次启机时在盘车状态、3 000 r/min工况下，保持一定氢气压力，测量发电机密封瓦总进油量、氢侧回油量、空侧回油量，得到原始数据。在以后的运行中如怀疑密封瓦出现问题，可在相同条件下及时测量密封瓦进、回油流量，并与原始数据作对比分析，即可准确判断密封瓦的间隙是否正常。

发电机密封油进、回油量的测量分机组盘车和3 000 r/min 2种工况。不论哪种工况，都是在密封瓦运行时，通过试验方法分步测量密封油总流量、氢侧回油流量并计算得出空侧回油流量，通过与原始数据对比即可判断密封间隙的变化情况。由图1可以看出，浮子油箱的油位变化可以直接反应氢侧回油流量的变化，而真空油箱作为进油箱，可以直接反应密封瓦进油量的大小，密封油总流量与氢侧回油流量的差值就是空侧回油流量。图2为油箱油位积分模拟图。

图2 油箱油位积分模拟图Fig.2 The simulating graph of level integral in oil tank

油箱油位为h时对应的密封油体积变化量为

式中:ΔV为密封油体积变化量，m3;l为油箱长度，m;h为试验油位，m;r为油箱截面半径，m;h1为准备测量时刻油箱油位，m;h2为测量完成时刻油箱油位，m。

氢侧回油流量为

式中:Q氢为氢侧回油流量，m3/h;ΔV浮为一定时间内浮子油箱内油的体积变化量，m3;Δt为体积变化经历的时间，s。

密封油总流量为

式中:Q总为密封油总流量，m3/h;ΔV真为一定时间内真空油箱内油的体积变化量，m3。

计算空侧回油流量为

以上测量和计算数据可作为原始数据，如发电机漏氢量出现异常增大的情况，为判断密封瓦间隙增大的原因，可在相同工况下进行测量，将实时测量数据与原始数据相比较，即可作出初步判断。

3 油量测量方法

3.1 氢侧油量测定

(1)确认密封油系统运行正常。

(2)先稍微开启浮子油箱旁路手动门，用该手动门控制密封油箱油位，确保油位在观察窗中心线上、下50 mm范围内，同时集控及就地人员应监视3个密封油检漏装置是否有进油报警。

(3)关闭浮子油箱进油及回油手动门。

(4)检查浮子油箱油位指示是否位于中心线，如高于中心线，可通过浮子油箱放油手动门将油位指示调至中心线。

(5)开启浮子油箱的进口阀门，观察油位指示从浮子油箱中心线上升50 mm高度所需时间。

(6)测量完毕后应开启浮子油箱的出口阀门，观察浮子油箱是否投入正常运行。

(7)正常运行后将浮子油箱旁路手动门关闭。

(8)通过计算即可得到2个密封瓦的氢侧油量，测定后多余的油可以打开手动阀排放掉，使浮子油箱保持正常油位。

3.2 空侧油量测定

(1)确认密封油系统正常运行，直流密封油泵处于备用状态。

(2)关闭真空油箱补油管路总门，测定真空油箱油位指示从中心线下降50 mm所需时间。

(3)测量完毕后，必须全开补油管路上的阀门，监视真空油箱油位直至恢复正常运行。

(4)由计算可得2个密封瓦总进油量，减去氢侧回油量即可得空侧回油量。

4 油量测定数据分析

正常情况下通过油氢压差阀的调整，保证空侧油压高于机内氢压0.056 MPa左右，并使氢侧油压能跟踪空侧油压变化，尽量保持两者差值不变［9］。当发生轴瓦振动等异常情况，促使密封瓦与轴和瓦座的间隙、内油档及密封油挡板的径向间隙发生变化，从而引起进油量、回油量增大，进而导致漏氢量增大。

以该电厂2号机某次发电机密封瓦发生异常为例，将其实时状态数据和原始数据进行比较分析。试验工况:氢压为0.45 MPa、油氢差压为60 Pa、机组转速为3 000 r/min。相同工况下测量数据见表1。

表1 密封瓦进、回油原始及实时测定数据Tab.1 The original and real-time measured data for oil feeding or return in seal tile

对比表1中原始数据和实时测定数据可以看出，相同工作条件下，氢、空侧回油量实测值比原始值分别增大13.6、62.4 m3/h，氢侧增大了2.23倍，空侧增大了1.73倍，而且密封瓦氢侧回油量增大幅度较空侧快。

对应原始数据，机组正常运行时漏氢量为9 m3/天;实测数据工况时，漏氢量为35 m3/天左右。在密封瓦进、回油量同时增大，确定发电机密封瓦存在异常时，可根据密封瓦进油量与漏氢量近似关系图(见图3)［8］，判断密封瓦漏氢量增大情况［10］。建议漏氢量大于50 m3/天(对应进油量为150 m3/h)应作停机处理。这个临界点前，密封瓦的间隙变化可直接显示漏氢量变化，与漏氢量基本呈线性关系;大于临界点后两者近似呈指数关系。

图3 密封瓦进油量与漏氢量近似关系曲线Fig.3 The relationship curve between oil feeding in seal tile and hydrogen leakage

停机后拆开10号轴承的端盖和轴承套检查，发现发电机励端密封瓦右侧中分面上有明显的喷油痕迹，见图4;励端氢侧密封下瓦变形严重，见图5。在发电机整体气密性试验时，励端密封瓦泄漏量较大，泄漏处的最大间隙为1.05 mm。机组重新更换励端密封瓦后气密性试验合格，漏氢率也合格。

5 结语

应用本文给出的计算公式和测定方法，可在发电机盘车、3 000 r/min及正常带负荷运行时，在不解体发电机密封瓦的情况下，准确测算出漏油量，从而估计密封瓦的间隙或损坏程度，实时监测密封瓦的运行情况进而判断漏氢量。此方法对同类机组漏氢量的测定具有参考价值。

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