電機組發電機氫氣純度下降原因及解決措施

王大慶

（中核核電運行管理有限公司運行三處，浙江 嘉興314000）

0 前言

秦二廠1號機組發電機的氫氣泄漏量是每天2 m3以內，而發電機泄露量一般要求在10 m3以下，這說明1號發電機的密封性很好；當發電機的氫氣純度下降時，發電機的氫氣壓力卻下降的幅度較小，可以說明發電機氫氣純度下降的主要原因是內部污染造成，同時發電機氣密封性能良好也導致氫氣純度下降很快。

1 氫氣污染的主要原因

雙環雙流式密封油系統竄油問題是影響發電機氫氣純度的一個主要因素，發電機空側與氫側密封油在密封瓦中的壓力不平衡，就會引起密封油流竄動。通過測量空氫側密封油管路溫度和數據分析發現了二廠1號發電機組密封油系統存在竄油現象（氫側向空側）。氫側密封油壓高于空側密封油壓，則氫側密封油向空側密封竄油，此時將使回到氫側密封油箱中的油量減少，油位降低，為了保證系統安全運行，將自動向氫側密封郵箱中補油。這樣將含有大量空氣的空側密封油補進了氫側密封油箱，使氫側密封油中的空氣含量增加。發電機內的氫氣與密封油系統中的氫側密封油相接觸，氫側密封油中若溶解了大量的空氣，空氣便會進入氫氣區域，污染發電機內的氫氣。使氫氣濕度增加，純度下降。

造成空側密封油和氫側密封油壓力不平衡主要有兩個原因其一是氫側密封油系統的平衡閥調節精度差。目前平衡閥要求的精度為±50 mmHg（±490 Pa），在運行中，由于平衡閥活塞和油缸之間間隙較小，稍有雜質可能造成活塞的運動阻力增大，甚至卡死，致使平衡閥調節精度變差，不能有效維持空、氫側密封油壓力的平衡，進而造成氫氣污染、補氫量增大。第二個主要原因是空、氫側密封油壓力的測量誤差。機組運行中只有維持密封瓦與轉軸之間的油壓平衡，才能減少空、氫側密封油的互相竄動，但由于設備結構的原因，目前只能測量密封瓦上的空、氫側密封油進油處的壓力作為平衡閥的調節信號，因此，必然造成測量誤差，平衡閥不能有效維持空、氫側密封油壓力的平衡，從而引起發電機補氫量增大。

2 運行優化措施

2.1 增加自動補氫閥門

建議在補氫手動閥后增加一個氣動控制閥，閥門的控制采取發電機氫氣壓力定壓調節控制，低定值閥門開啟，高定值閥門關閉。這樣提高發電機氫氣純度時就可以手動打開排氫閥一個開度，然后進行連續充排氫，提高發電機氫氣純度比較快而且節省人力。嶺澳核電站2期兩臺機組也是采用定壓調節閥控制發電機氫氣壓力。

2.2 控制油溫減少空氫油竄油量

降低密封油溫度對氫氣純度的影響主要反映在竄油量上。具體表在密封瓦與大軸的間隙和密封油的黏度。如下式所示：Q=πdΔpc3/（12μl），式中，Q為密封油間的竄油量；Δp為空、氫側密封油微差壓；d為轉子軸徑；c為中間環和軸間的間隙；μ為透平油的動力黏度；l為中間環長度。從公式中可以看出，密封油流量與密封瓦間隙的三次方成正比。間隙的稍微變化，對密封油流量影響會很明顯。密封瓦與軸之間的間隙越小，密封油流量就會越低；反之，密封油流量就會越大。流量越大，密封油攜帶并析出的空氣就越多，氫氣純度就下降越快。較低的密封油溫度，由于熱脹冷縮的作用，可使密封瓦與軸之間的間隙稍微縮小一些，有利于降低密封油的流量。密封油的溫度下降，油的黏性增大，從公式中可以看出，密封油的流量與Q與密封油的動力黏度μ成反比，黏性越大，密封油的流量就越小。

綜上所述，通過降低密封油溫度可以從兩個方面降低密封油間的竄油量，從而降低發電機氫氣純度的快速下降。

2.3 增加一套密封油凈化裝置

為了提高發電機氫氣純度采取的頻繁“排—充”方式進行提純，缺點是浪費氫氣和人力。因此，建議加裝一套密封油凈化裝置解決此問題。這套裝置并聯在氫側油箱的補油管線，使凈化后的油補到氫側油箱，從而保證氫側密封油不被污染。這樣就會解決了因為密封油竄油而導致的氫氣純度降低問題。這套凈化裝置主要的功能要實現脫氣、脫水及破乳的目的。

2.4 提高平衡閥的調節精度和運行可靠性

提高平衡閥的調節精度可有效減少空、氫側密封油的竄動量，從而防止發電機氫氣被污染。具體說來可以從以下兩個方面來進行改善。

2.4.1 防止平衡閥卡澀，調節失靈

檢修后密封油系統運行初期，可采取用平衡閥旁路閥手動調節，防止檢修后因系統不清潔造成的平衡閥部件卡澀。

2.4.2 采用新型平衡閥

據悉國內某單位研制成功了閥芯連續旋轉的平衡閥，這種平衡閥采用密封油作為動力油推動閥芯以一定速度旋轉，可防止密封油中雜質造成閥芯卡澀。

3 結論

（1）發電機氫氣純度降低給發電機運行帶來危害。通過增加自動定壓調節閥控制發電機氫氣壓力和手動排氫的提純操作，可快速提升發電機的氫氣純度。即保證發電機安全經濟運行又節省了人力。

（2）通過降低密封油溫度，冷卻密封瓦，使密封瓦與軸之間的間隙減小，降低密封油流量；降低密封油溫度，增大密封油黏性，減少密封油流量。以上兩個因素都減小了密封油中攜帶空氣的總量。從而避免了發電機氫氣純度的快速下降。

（3）雙環雙流式密封油系統竄油問題是大部分電廠的頑疾，很難杜絕。通過安裝一套密封油凈化裝置可直接解決因密封油被污染而降低發電機氫氣純度問題。

（4）通過提高平衡閥的調節精度也可以有效減少空、氫側密封油的竄動量，防止氫氣污染。