昌江核電2GHE系統調試經驗總結

黃鵬飛　李苗葉

【摘 要】發電機密封油系統（GHE）主要功能是給發電機兩端的密封瓦提供壓力油，防止氫氣泄露；防止空氣和濕氣通過密封瓦進入發電機內部，保持發電機繞組干燥，并維持氫氣的高純度。對于氫冷汽輪發電機組，確保其不發生氫氣外漏、保持發電機內氫氣純度、避免發電機進油是3項極為重要的安全指標，系統自動控制的可靠性對完成這3項指標起著重要作用。本文針對調試過程中遇到的問題，通過調研與課題相關的文獻、成果，針對這些不足，最終給出改進建議。

【關鍵詞】密封油；排油浮球閥；備用油源；減壓閥

1 系統簡介

GHE系統是發電機密封油系統，它主要有兩方面的功能：一方面，給發電機軸兩端的密封瓦提供壓力油，防止氫氣泄漏；另一方面，防止空氣和濕氣通過密封油進入發電機內部，保持發電機繞組干燥，并維持氫氣的高純度。

GHE系統分為空側密封油系統和氫側密封油系統。密封瓦配備在發電機殼體的兩個端部，此處是軸穿出氣密罩處，防止H2溢出。密封瓦有兩個環形槽，允許兩個單獨的循環。空側密封油進入密封瓦的外部槽，流向發電機殼體的外部；氫側密封油進入密封瓦的內部槽，流向發電機殼體的內部。正常運行情況下空側密封油壓力由差壓閥控制，將氫油壓差維持在84kPa；氫側密封油壓力由兩個平衡閥控制，精確的跟蹤空側密封油壓力，使兩個循環之間交換的油量最小，這樣可以保證發電機內部H2的污染也最小。

兩側密封油系統分別配備一臺交流密封油泵、一臺直流密封油泵、兩臺并聯的冷油器和兩臺并聯過濾器。正常情況下使用交流密封油泵，直流密封油泵作為緊急情況的備用，不能保證機組長時間運行。為提高系統可靠性，空側密封油還另設高壓備用油源和低壓備用油源。高壓備用油源取自主油泵和高壓備用密封油泵的出口，低壓備用油源取自交流潤滑油泵出口。正常運行情況下主油泵作為空側密封油第一備用油源，高壓備用密封油泵作為第二備用油源，直流密封油泵為第三備用油源，低壓備用油源只能在發電機內部低氫壓下使用。備用油源上的備用差壓閥可以將氫油壓差維持在56kPa。

2 調試過程簡介

由于GHE的油源來自GGR系統，GHE系統的調試在GGR系統具備啟動條件后才能進行。在調試過程中啟動GHE系統前必須首先啟動GGR系統為GHE系統供油，同時由于氫側密封油壓力是跟蹤空測密封油壓力，在啟動過程中空側密封油泵應先啟后停。

整個GHE調試階段包括TP GHE 10和TP GHE 50，各部分主要內容如下：

TP 2 GHE 10是發電機密封油系統試驗，主要是驗證各信號及報警裝置、聯鎖的正常動作；空側交、直流密封油泵與氫側交、直流密封油泵的正常運轉及備用、聯鎖動作正常。

TP 2 GHE 50是發電機密封油系統熱態功能試驗，主要是驗證發電機內氫壓高于2bar時氫側回油箱排油正常；額定氫壓情況下空側備用油源動作正常；熱態工況下差壓調節閥和平衡閥動作正常。

3 試驗主要問題及處理

3.1 GHE排油浮球閥低氫壓下不能排油

氫側回油箱液位控制原理（上圖）：液位低時，右側浮球下降，自動補油浮球閥807VH打開，通過809VH補油，807VH故障無法開啟時，手動打開810VH強制補油；液位高時，左側浮球上升，自動排油浮球閥806VH打開，通過803VH排油，806VH故障無法開啟時，手動打開811VH強制排油；也可以通過氫側密封油泵出口023VH低壓排油至空側。

氫側回油箱自動排油是利用油箱內與發電機相通的氫氣壓力進行排油。氫側回油箱在高氫壓情況下，自動排油/補油浮球閥動作正常，液位可以自動調節。但在低氫壓情況下，排油浮球閥即使打開也不能完成排油，這是因為空側靜壓大于氫側回油箱油壓。液位高引起排油浮球閥動作打開時，液位不降反漲，在這種情況下，需要微開低壓排油閥023VH，并關閉排油閥803HV防止排油進入氫側回油箱。

低氫壓、低液位時，按浮球閥控制原理，排油浮球閥應該關閉，不會受空側靜壓大于氫側回油箱油壓影響。但試驗中發現，此種工況下排油浮球閥關閉不嚴，803VH這一段管路會持續給油箱補油。

由于低氫壓工況下，不管液位高低，排油浮球閥均會有一開度給氫側回油箱補油。所以發電機不充氫或低氫壓運行工況下，自動排油這一路油管不可用。只能保持低壓排油023VH有一開度，與系統補油達到動態平衡。

3.2 高備泵無法作為空側密封油的備用

發電機氣密性試驗完畢后，空氣壓力維持在0.5MPa。啟動GGR010PO，手動開啟空側密封油高壓備用油源供油閥GHE009VH查看備用油源壓力GHE009LP壓力正常在0.88MPa。在KIC中將GHE003PO置于“聯鎖”位置，停運GHE001PO。此時隨著GHE001MPd的壓力變化情況，備用壓差調節GHE402VH應該投運，氫-油壓差降低并最終維持在0.056Mpa穩定值。但現場試驗時發現交流密封油泵停運的瞬間，高壓備用油壓力低001SP會觸發，因為直流密封油泵在聯鎖位置，所以003PO會啟動，001MPd最終會穩定在0.084MPa。

原因分析為高壓備用油源上減壓閥整定值偏小，在備有油源投入后減壓閥后有流量經過，壓力降低，試驗前觀測到的0.88MPa實為憋壓導致。所以出現上述問題是高壓備用油壓力確實低，才導致交流密封油泵停運后001SP會瞬時觸發。

保證高壓備用油源這一路投運的條件下，調整高壓備用油源上減壓閥，使之穩定在0.88MPa。重新驗證高壓備用油源的聯鎖，結果正常。

4 總結及改進意見

GHE系統是發電機重要的輔助系統，它的功能十分簡單卻及其重要，GHE系統的正常運行是發電機正常運行的必要前提。GHE系統的異常有可能導致發電機漏氫量增大，嚴重時將導致發電機降負荷運行甚至解列。從系統安裝到調試移交過程中要嚴格把關，確保萬無一失。尤其是對于關鍵步驟，如差壓調節閥、平衡閥、氫側回油箱以及備用油源管線等。正常運行時要密切關注氫油壓差、空氫側密封油壓差、氫側回油箱液位等關鍵參數，發現異常及時處理，確保系統的正常運行。同時調試過程中需要注意以下幾點：

1）GHE系統啟動前應切除平衡閥上的差壓表，只有當系統穩定后，才可以投入運行，防止因系統不穩定損壞表計。

2）GHE系統啟動前空側密封油泵旁路閥應當打開，待系統穩定后逐步關閉該閥，防止因主差壓閥調節遲緩，空側密封油壓力過高或油壓振蕩。

3）如果系統在啟動時或運行過程中，出現系統油壓周期性的振動，應立即逐步關閉主差壓閥油壓信號隔離閥，保護主差壓閥不被損壞，待系統油壓穩定后，再根椐需要逐步開大該油壓信號隔離閥。油壓信號隔離閥關閉和開啟過程時間長短，以油壓周期性的振動消失為依據。油壓信號隔離閥開啟程度為手柄關閉后，反向開啟1圈左右。

4）氫側回油箱排油浮球閥手動隔離閥在低氫壓或無壓情況下一定要關閉，防止排油浮球閥不嚴倒油進氫側回油箱。

5）氫側密封油泵停運前應將氫側回油箱液位降至-150mm以下，防止管路中余油在重力作用下回油使氫側回油箱滿溢導致發電機進油。

盡管在調試過程中遇到了大量的問題，但是在大家的共同努力下，按時完成了全部調試工作，在長時間的試運行和汽輪機沖轉的過程中，系統狀態穩定，滿足機組長期運行的要求。本文對系統在運行操作上提出一些建議，以提高系統本身對相應故障的處理能力，確保機組安全穩定運行。

【參考文獻】

[1]胡瑜.GHE系統手冊[Z].華東電力設計院，2011（7）.

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