發電機氫氣純度下降分析

王劭剛

摘 要：本文針對某電廠600MW發電機密封油系統氫側密封油箱補排油浮止閥的開關位調整直接影響發電機的氫氣純度，通過調整浮止閥的開關行程，確?？諝鋫让芊庥筒粫ジZ，從而保證發電機的氫氣純度在97%以上，既可以保證機組的安全運行，又能夠提高發電機的效率。

關鍵詞：發電機 氫側密封油箱 氫氣純度

中圖分類號：TM311 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）12（b）-0069-02

本機組為哈爾濱電機廠生產的QFSN-600-2YHG型發電機，發電機的密封油系統用來密封發電機內的氫氣，600MW汽輪發電機組的密封瓦為雙流環形式，分為氫側密封油和空側密封油。密封油既起密封作用，又能夠潤滑和冷卻密封瓦。

1 目前發電機氫氣純度存在問題

8號機組運行時發電機氫氣純度下降至96%，為了保證氫氣純度，發電機大量置換氫氣，平均每天補排氫氣兩次，氫氣純度下降的問題已嚴重影響到機組的安全運行，急需進行分析、治理。

2 600MW發電機氫氣純度下降原因剖析

（1）雙流環發電機密封瓦處空、氫側密封油竄流：筆者所在公司發電機密封瓦為雙流環密封瓦，分為空側和氫側密封瓦，在運行中發電機內部的氫氣與氫側密封油接觸，由于密封油內溶解有大量的空氣，導致氫側密封油中含有大量不被溶解的空氣，將嚴重污染機內的氫氣，所以氫側密封油空氣含量的增加是發電機內氫氣純度下降較快的主要原因。

（2）密封瓦間隙超標：對于600MW汽輪機發電機，密封瓦直徑間隙為0.20～25mm，當空、氫側密封油壓差保持一定時，空、氫側密封油的交換量與密封瓦的間隙成正比，當運行中密封瓦間隙從0.20mm增大到0.25mm時，密封油流量將隨之大大增加，而由于平衡閥有調節范圍導致空、氫側密封油之間存在壓差，密封油流量增加將使空、氫側密封油的竄油量成倍增加，空側密封油中攜帶的空氣、水分等通過氫側密封油交換，將空氣帶入到發電機氫氣中污染氫氣。

（3）密封油平衡閥工作失常：平衡閥要求調節精度達到±50mm水柱，閥門內部配合精度相當高，平衡閥活塞和油缸之間間隙較小，密封油內稍有雜質可能造成活塞的轟動阻力增大或卡澀，信號管內有空氣未完全排出，均能導致平衡閥調節精度下降，從而使空、氫側密封油壓力的平衡破壞，增大空、氫側密封油之間的竄流，進而造成發電機內的氫氣污染，需要增大發電機內的氫氣置換量來維持氫氣純度。

（4）密封油主差壓閥工作不正常：密封油主差壓閥應具有良好、靈敏的調節跟蹤性能和富余的調節范圍，維持氫油差壓的任務主要是由差壓閥來完成的。一旦差壓閥調節不正常，就會使氫油差壓偏高或偏低，由于氫側密封油壓力是跟蹤空側密封油壓力的，氫油差壓偏高或偏低必然會使氫側密封油壓上升或降低。當氫側密封油壓過高時，氫側密封油將直接通過密封瓦座內油擋進入到發電機內。由于密封油主差壓閥工作的異常會直接導致密封油平衡閥也進行跟蹤調整，進而導致空氫側密封油竄油加劇。

（5）氫側密封油箱中的補、排油浮止閥內漏：自動補、排油浮止閥內漏將直接導致在氫側油箱中的空、氫側密封油大量交換，使帶有較多空氣的空側密封油回油直接進入氫側油箱，導致在氫側油箱中直接析出空氣而進入發電機，從而影響發電機內氫氣純度，其余的會在密封瓦處直接析出空氣而影響發電機氫氣的純度。

（6）排氫風機出力小：從600MW發電機密封油系統看，空側密封油泵油源取自空側密封油箱，空側密封油箱的排煙風機抽出空側油中攜帶的微量氫氣，避免氫氣隨潤滑油回到主油箱，使主油箱內的氫氣超標。增大空側油箱排煙風機的出力，使空側油箱形成較大的負壓，使空側密封油中的空氣會同氫氣一起被抽出，這樣將減少空側密封油中空氣含量，進而減少氫氣污染。

（7）密封油含水超標：密封油系統的油源來自汽輪機主機潤滑油，在機組運行中，密封油和發電機軸承的回油是一路回油管道，一部分回油直接進入到空側油箱，其余的回油回至主機潤滑油箱。在機組運行中由于軸封漏汽大、冷油器內漏等原因使主機潤滑油中含水量過高，在發電機密封瓦處形成水蒸氣進入發電機使氫氣純度下降濕度增加。

（8）密封油溫度高：對于600MW汽輪發電機集裝式密封油系統，其空、氫側密封油系統的冷油器出口油溫一般維持在38℃～45℃。密封油的粘度隨油溫的升高而降低，同時密封油溫度的升高，將導致密封瓦的內徑增大，間隙增大，需要增大密封油流量才能維持一定的密封油壓力，保證發電機內氫氣不外泄。油溫在45℃時的粘度比38℃時小，要維持一定的密封油壓，則需要較大的密封油流量，同時增加密封油中的空氣含量。因此，密封油溫度過高將導致密封油流量增大，會引起發電機內氫氣污染。

3 機組發電機氫氣純度下降原因排查及治理

（1）8號機組發電機在大修時更換過發電機密封瓦，間隙調整在0.2～0.25mm，且距離目前時間較短，該原因可以排除。

（2）檢查密封油系統的主差壓閥、平衡閥的運行情況均正常，全部在運行參數范圍內。

（3）檢查排氫風機的出力和化驗密封油的油質指標均正常。

（4）將兩臺機組進行對比分析，相應問題進行排查，發現8號機氫側密封油箱正常補、排油管道運行中溫度保持在45℃左右，比7號機組偏高8℃，說明8機組的補、排油浮止閥運行中內漏。

通過以下試驗來判斷補、排油浮止閥存在問題：

在機組運行中先關閉補油手動門，開啟排油手動門，觀察氫側油箱油位，油位下降至19.5cm，觀察20min，油位穩定不動；開啟強排手動門判斷氫側油箱油位計活動正常；開啟補油手動門，關閉排油手動門，觀察氫側油箱油位，油位上漲至22.8cm，觀察20min，油位穩定不動；開啟補油和排油手動門，恢復正常系統將油位恢復至19.5cm，油位穩定后，將補油手動門和排油手動門全部關閉，觀察氫側油箱油位20min，油位穩定不動（表明密封瓦處基本不竄油）。

通過試驗表明氫側油箱補、排油浮止閥基本不內漏，初步判斷導致空氫側竄油的原因為補、排油浮止閥調整的位置不合適。

4 發電機氫側密封油箱浮止閥的調整方式

利用機組停機機會將發電機排氫，對密封油補、排油浮止閥進行了調整。具體氫側密封油箱的補、排油浮止閥的調整方法為：油箱油位設計為mm，控制排油浮止閥在油箱油位為230mm附近開，補油浮止閥在油位為170附近時開，油位在170～230mm之間補排油浮止閥均為關閉狀態即可，補排油浮止閥的工作原理相同，主要區別在于浮球連桿的支點位置不同，所起的作用就不相同。浮止閥的閥桿螺紋旋轉1圈，對應油箱的油位變化為20mm。排油浮止閥閥桿往短調節油箱動作油位變高，補油浮止閥閥桿往短調節油箱動作油位變低。參照以上方法和運行中試驗的閥門動作油位情況進行調節，可以確保運行中補排油浮止閥不竄油，從而改善發電機氫氣的純度。

5 結語

造成發電機氫氣純度降低的原因是多方面的，筆者所在廠8號機組氫氣純度偏低的主要原因是密封油氫側油箱的自動補、排油浮止閥開關位置調整不合適，導致運行中補、排油浮止閥一直處于稍微開啟狀態，從而使空氫側密封油竄油造成發電機氫氣純度不合格。重新調整補、排油浮球閥的開關位置后，現在8號機組氫氣純度可以保持在97.5%以上，滿足了機組的安全運行，且可以提高發電機的運行效率。

參考文獻

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