氫冷發(fā)電機密封油系統(tǒng)故障分析及對策

葉 明

一、引言

國電九江電廠5號機組發(fā)電機是日本日立公司生產(chǎn)，額定功率350MW，TLFQQ型氫冷交流發(fā)電機。發(fā)電機轉(zhuǎn)子兩端有分體式環(huán)式密封瓦，類似單流環(huán)式結(jié)構(gòu)，由四個半環(huán)組成，氫、空側(cè)各兩個半環(huán)，并在水平結(jié)合面處用螺栓連接。密封瓦的中間斜坡處，上下各有一根彈簧，將兩密封瓦沿軸向分別壓向前后兩端，使其緊緊靠在密封瓦殼上，具有很好的密封效果。密封瓦來油通過密封環(huán)外圓處彈簧，并從兩半密封環(huán)中間流入，從密封環(huán)與軸之間的徑向間隙處沿軸向兩側(cè)流出，在發(fā)電機轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)下，密封瓦與軸之間形成壓力油膜，以封住發(fā)電機內(nèi)部氫氣，防止外漏。

二、問題

1.回油和補油量不足

油箱油位嚴重偏低，導(dǎo)致密封油泵無法打出足夠壓力的密封油量，發(fā)電機密封瓦內(nèi)無法建立正常密封壓力油膜，導(dǎo)致發(fā)電機密封瓦漏氫，且回油和補油量不足，還造成密封油油箱的密封油越打越少。為了維持發(fā)電機安全運行，被迫在主機冷油器進油管處加接一根內(nèi)徑50mm的管子至密封油泵進口，以增加密封油泵進油量，保證有足夠的密封油壓，解決發(fā)電機密封瓦漏氫的問題。

2.密封油漏入發(fā)電機

主要表現(xiàn)在發(fā)電機油水監(jiān)視器內(nèi)出現(xiàn)積油，放油四天后，再次發(fā)現(xiàn)油水監(jiān)視器內(nèi)出現(xiàn)較多積油，再次放油約2L。為此降低密封油壓，將密封油與氫氣的壓差由58kPa降至40kPa，但仍有密封油漏入發(fā)電機，表現(xiàn)在油水監(jiān)視器還是出現(xiàn)積油。通過開啟發(fā)電機絕緣監(jiān)測裝置、氫氣干燥器、氫氣控制屏的排污閥，發(fā)現(xiàn)均有積油放出。考慮到密封油漏入發(fā)電機的油量不大，只要采取必要措施，還是可以維持發(fā)電機繼續(xù)運行，故未申請停機處理。為確保發(fā)電機正常運行，還是采取了應(yīng)急措施，加強對密封油系統(tǒng)調(diào)整，在確保正常密封效果前提下，盡可能調(diào)低密封油壓，做好發(fā)電機每天排除積油工作，對每日的排油量進行計量，掌握漏油量變化，以便分析對發(fā)電機構(gòu)成的威脅程度，防止發(fā)生發(fā)電機損毀事故。

三、分析

1.漏氫原因

為查出發(fā)電機密封瓦漏氫的原因，對密封瓦進行解體檢查，發(fā)現(xiàn)發(fā)電機轉(zhuǎn)子兩端密封瓦處軸頸有嚴重磨損，勵端軸頸處磨損痕跡寬度達30mm，最深達0.45mm，機端軸頸處磨損痕跡寬度14mm，最深凹槽達0.1mm。勵端空側(cè)上密封瓦磨損刮痕很深且其他密封瓦均存在嚴重磨損，測量機端密封瓦間隙，空側(cè)0.21mm，氫側(cè) 0.34mm，勵端密封瓦間隙，空側(cè) 0.68mm，氫側(cè)0.76mm，間隙均嚴重超標（標準值為空側(cè)0.09±0.02mm、氫側(cè)0.20±0.02mm）。密封瓦與發(fā)動機軸頸之間間隙均嚴重超標，主要是因為機組啟停過程中出現(xiàn)過溫度控制不當，轉(zhuǎn)系彎曲度超標，過臨界轉(zhuǎn)速時軸振嚴重超出制造廠規(guī)定的軸振最大允許值。加之油中雜質(zhì)含量超標，導(dǎo)致密封瓦和發(fā)電機軸頸嚴重磨損，從而造成密封瓦間隙過大，導(dǎo)致無法在密封瓦與軸之間形成足夠的密封壓力油膜。

密封瓦彈簧松弛，沒有足夠力量將兩密封環(huán)沿軸向分別壓向前后兩端，導(dǎo)致其未緊密靠在密封瓦殼體上，密封瓦與瓦殼體之間出現(xiàn)0.25mm的軸向間隙，造成部分密封油未進入密封瓦內(nèi)，而是直接從密封瓦回油管排走。

密封油箱補油浮球閥卡澀，開度過小，造成大部分密封油無法回到密封油箱。主潤滑油系統(tǒng)向密封油箱補入的油量嚴重不足，密封油箱油位嚴重偏低，密封油泵無法向密封瓦提供足夠流量和壓力的密封油。同時密封瓦內(nèi)密封油的量和壓力偏低，促使密封瓦和軸頸磨損。

解體檢查密封油箱補油浮球閥，變質(zhì)的密封油產(chǎn)生的狀沉淀物淤積在補油浮球閥內(nèi)間隙中，使得補油浮球閥卡澀，無法正常開關(guān)，卡在四分之一的開度位置。運行中密封瓦的回油無法及時回到密封油箱，使得主潤滑油系統(tǒng)油量不足。

綜上所述，導(dǎo)致密封瓦內(nèi)無法建立正常密封油壓和油膜的根本原因是發(fā)電機轉(zhuǎn)子兩端密封瓦處軸頸磨損嚴重，密封瓦彈簧彈性松弛和密封油箱補油浮球閥卡澀。

2.密封油漏入發(fā)電機

停機中對機端密封瓦裝置的內(nèi)油擋進行檢查，查得內(nèi)油擋各密封結(jié)合面0.03mm塞尺塞不進，表面密封膠干燥無油跡，內(nèi)油擋與軸頸間隙合格，發(fā)電機轉(zhuǎn)子平衡槽無積油，機端密封瓦內(nèi)油擋合格。檢查勵端密封瓦的內(nèi)油擋，查得內(nèi)油擋中分面局部存在0.1～0.15mm間隙，標準要求0.05mm塞尺塞不進，其他密封結(jié)合面無異常，內(nèi)油擋與軸頸間隙在合格范圍內(nèi)，解體檢查內(nèi)油擋中分面，中分面有積油，存在局部間隙，涂有密封膠處高出未涂密封膠處0.1～0.15mm，勵端發(fā)電機平衡槽上有較多油。

從解體情況，初步可以判定導(dǎo)致發(fā)電機進油原因為勵端密封瓦內(nèi)油擋水平結(jié)合面間隙過大所致。由于發(fā)電機密封油系統(tǒng)設(shè)備結(jié)合面均采用剛性接觸，為了確保絕對密封，檢修過程中在結(jié)合面處涂抹有耐油密封膠。分析認為，大修中勵端內(nèi)油擋最后組裝時，中分面有雜質(zhì)未清理干凈，使勵端內(nèi)油擋中分面被頂起，造成中分面存在間隙，中分面雖涂抹了密封膠，但不能將中分面的密封膠壓死，且由于檢修人員的疏忽，中分面存在涂膠不均勻問題，長期在發(fā)電機風(fēng)扇鼓風(fēng)作用下部分密封膠被吹掉，以致出現(xiàn)局部（總長有240mm）貫穿性間隙，使密封油漏入發(fā)電機內(nèi)。根據(jù)檢查結(jié)果，可確定密封油漏入發(fā)電機原因是檢修人員疏忽所致。

四、措施

（1）采用冷焊技術(shù)修復(fù)勵端軸頸，利用ERNiCr-3焊絲進行修補，修復(fù)后軸頸直徑482.55mm，橢圓度0.02mm，刀口尺透光檢查均勻，0.02mm塞尺不入。更換磨損嚴重且間隙超標的密封瓦，使發(fā)電機密封瓦與軸頸的間隙分別為空側(cè)0.09mm，氫側(cè)0.20mm，達到合格值。

更換兩端密封瓦彈簧，使空側(cè)和氫側(cè)的密封瓦沿軸向分別壓向前、后兩端，緊密靠在密封瓦殼體上，消除了密封瓦與密封瓦殼體之間的軸向間隙。

（2）解體清洗密封油箱補油浮球閥，消除卡澀，清洗后密封油箱補油浮球閥能正常開關(guān)，為防止此類問題再次發(fā)生，定期對密封油和主機潤滑油進行凈化處理，并做好油凈化裝置的維護保養(yǎng)，保持油凈化裝置的凈化能力，確保密封油品質(zhì)合格。

（3）為確保內(nèi)油擋組裝質(zhì)量，在組裝發(fā)電機兩端密封瓦裝置過程中，嚴格執(zhí)行檢修工藝規(guī)程，特別是在兩端密封瓦裝置的內(nèi)油擋各結(jié)合面清理中，嚴格按標準進行，裝復(fù)中，內(nèi)油擋各結(jié)合面0.03mm塞尺不入，且結(jié)合面均勻涂抹密封膠，內(nèi)油擋與軸頸間隙，上 0.50mm、下 0.09mm、左0.09mm、右 0.50mm。

（4）加強運行人員技術(shù)培訓(xùn)，提高機組運行操作水平，以確保機組通過臨界轉(zhuǎn)速時，軸振控制在合格值范圍內(nèi)，避免再次發(fā)生發(fā)電機軸頸和密封瓦嚴重磨損的問題。同時提高檢修人員的檢修水平，培養(yǎng)檢修人員嚴謹細心的作風(fēng)。

五、效果

采取措施后，經(jīng)檢查確認，密封油箱補油浮球閥運行正常，能維持密封油箱正常油位，能向密封油泵提供足夠的密封油量，密封油泵能向發(fā)電機兩端密封瓦內(nèi)提供達到設(shè)計壓力的密封油量，兩端密封瓦內(nèi)能形成合格壓力的油膜阻止兩端密封瓦漏氫，消除了發(fā)電機兩端密封瓦漏氫問題。不再使用密封油泵進口的臨時管道。發(fā)電機兩個油水監(jiān)視器未出現(xiàn)積油，解決了密封油漏入發(fā)電機的問題。

W13.03-29