核電廠發電機內部漏油原因分析和處理

楊念軍

海南核電有限公司 海南昌江 572700

1 設備簡介

1.1 密封油系統和發電機軸密封裝置

發電廠發電機密封油系統的主要作用是向發電機密封環提供兩個循環獨立的空、氫側油源，防止發電機內壓力氣體沿轉軸逸出。發電機氫氣壓力按0.5MPa設計，空側密封油油壓始終高于機內氣體壓力的某一規定值，并確保密封環內氫側與空側的油壓維持相等，其壓差限定在允許變動的范圍之內。發電機軸封裝置結構密封墊采用雙流環結構，分為空氣側和氫氣側。密封油由空氣側和氫氣側兩個油源供應，這樣空側和氫側互相獨立，方能保證發電機內氫氣的純度。氫側的密封油從密封墊中噴出，飛濺到內擋油板和密封墊室周圍的空間。空氣側的密封油從密封墊中噴出，流向密封油底部的回路油箱，排完氫氣后返回潤滑主油箱，開始下一個循環。

1.2 發電機內油擋

密封墊油的噴出的阻擋是內擋油板的最主要的功能，從而保障發電機的正常運轉。內擋油板由外圈、內圈和兩圈油封塊組成。為了保證絕緣，在發電機的內圈和外圈之間，外圈和大端蓋之間安裝了絕緣板。每個連接螺栓均配有絕緣墊圈和絕緣套。每494個油封塊有3個齒和排油槽，由銅合金制成。在油封座的背面設有彈簧板，以保證每個油封座都能靠近軸頸，保持最小間隙。同時，如果發生摩擦，它也會讓位。每個油封環一共有十二塊。設計階段，因為要防止油封環上油的直接噴入，轉子軸頸在密封墊處的直徑為五百七十毫米，通過四十毫米半徑的軸頸圓弧在內擋油塊處的六百五十毫米直徑。如此一來，油噴出后會先由軸頸上圓角噴出，濺入擋油塊與大軸間隙的部分油滴被油封塊攔截，然后通過擋油內圈底部的出油孔，通過排油槽進入后T型槽，收集的油通過正下方的U形放油箱排放到氫側的密封油回油室[1]。

1.3 發電機漏油危害

通常，油氣在進入發電機的在遇到定子和轉子線圈鐵芯后，會成為一種油膜的形式附在鐵芯繞組和線圈上，影響散熱，引起局部溫升，引起絕緣熱老化。由于油中含有微量水，在強電場作用下油膜會被氧化。產生的過氧化氫會氧化絕緣材料中的纖維，導致材料脆化。產生的各種酸性物質能提高油膜的導電性，降低絕緣等級。因此，控制電動機的漏油是一項非常重要的工作。

2 解決方法

2.1 加裝擋油板

為了減少油封環的截留負擔，在原內擋油板的外側安裝了擋油板。擋油板由上下半3毫米厚鋁板組成，鋁板通過連接件固定在內擋油板上。在上半擋油板和內擋油板之間安裝一個180°的屏蔽環，屏蔽環用M12雙頭螺栓固定在內擋油板上，下半擋油板用幾個異形間隔螺柱連接。這種半開式結構的作用是防止密封油直接落在內擋油板上。即使擋油板與內擋油板之間上部有油濺，由于180°的護環，落下的油只能沿兩側向下流動，不會進入擋油板與內擋油板之間。鋁板下部為開放式結構。通過擋油板的油能自由下落而不受影響，使密封油能順利流回。安裝擋油板后，發電機漏油現象基本消除[2]。考慮到內擋油板的重要性，計算了內擋油板的應力。當機組處于非正常工況時，即機組振幅超過0.5毫米（擋油板與主軸的設計間隙為0.5毫米），可能導致軸與內擋油板發生摩擦。擋油板的設計厚度為0.3毫米。假設局部摩擦時刻接觸范圍為15°，合金鋁板的屈服強度為70MPa。擋油板采用14顆M12黃銅螺栓連接，抗拉強度420MPa，抗剪強度300mpa，許用剪應力150MPa。此時，最薄弱的環節是內擋油板的尖端。計算結果如下：擋油齒尖的應力面積為0.00255cm2，擋油齒尖的屈服力為1785n，單個M12黃銅螺栓的有效截面積為0.008cm2，單個螺栓的許用剪切力為12000n擋油板尖端大于1785N時，發生第一次塑性變形和彎曲，與主軸的間隙立即擴大，摩擦消失。當實際發生碰摩時，主軸表面線速度達到102m/S，碰摩齒尖會迅速磨損或彎曲，充分說明擋油板的安全性。

2.2 采用新型油封環

為解決運行中密封墊表面積碳過熱的問題，將密封墊直徑間隙由0.35-0.37毫米的標準范圍擴大到0.38-0.42毫米，密封氫側油量增加約百分之十五，從而增加了發電機內部漏油的風險[3]。因此，在擋油板加裝后，內部擋油板進行了繼續的改善，就是說不改變擋油板整體結構的前提下，把油封環的梳齒數從三改到五，寬度由25.5毫米改為32.5毫米。同時，改良后的下部梳齒將連接油封塊的排油槽挖空，通過排油槽排出，使油封塊之間的梳齒連續，解決了原設計中不連續梳齒的缺陷設計，有效提高耐油效率。

3 結語

經過仔細地研究一號機組與二號機組的各種差異，確定一號機組發電機有他特殊的特點。機油通過擋油板間隙進入發電機。經過對內擋油板的兩次改進，有效改良了發電機十年后的款然我們的漏油問題。