发电机密封油系统的稳定性及异常处理

李雪弢 孙书鹏

摘要：发电机转子高速旋转时，必须注意静、动态部件之间的相对间隙，不能采用固定密封方式。由于密封油系统是循环的，密封油系统有助于填补发电机两端的密封间隙，使密封油密封效果达到预期目的。但如果密封油压力调节不当，会导致发电机内氢气迅速增加，造成事故，更容易导致发电机停机或起火。对于大型发电机来说，这样的停机会造成100多万美元的损失，因此发电密封油系统的稳定性非常重要。

关键词：发电机；密封油系统；稳定性；异常处理

1 发电机密封油系统调节原理

发电机密封油的压力由密封油泵提供，密封油泵分为直流油泵和交流油泵，油泵出口压力约为0.8-1.0Mpa左右，密封瓦供油采用差压阀调节氢油压差，压差调节按机内氢气压力自动调节，保证密封瓦的正常工作油压，氢油压差为0.085Mpa，油泵出口压力随机内氢压升高，压力范围为0.25-0.6Mpa。差压阀的旁路阀，起泄油作用，主要目的是维持空侧油压的稳定。氢侧密封油源由交流电动油泵供给，从交流油泵出来的压力油经管式冷却器、油过滤器后分成汽端、励端两路各经过一个平衡阀。该阀根据空侧油压，自动调节空、氢侧压力平衡，平衡后进入密封瓦。氢侧密封瓦回油经发电机消泡箱后进入油封箱，再回到油泵形成一个闭式循环油路系统。平衡阀用以保证氢、空侧油压相等，其压差不大于50mm水柱。在整个调节系统中，以氢压为基准，密封油压跟踪氢压进行调整，氢侧密封油压跟踪密封油压的变化进行调整，由于氢气压力在正常情况下变化很缓慢，因此在系统调节正常的情况下，密封油压和氢侧密封油压都会保持稳定，整个密封油系统形成一个闭环式的连续流动，任何一个环节出现异常，都会导致整个系统的调节不稳定，如果系统扰动较小，通过平衡阀及差压阀的自动调整，能保证系统稳定，如果扰动较大，超过平衡阀和差压阀的调整能力，则系统会剧烈摆动，不能自动恢复，必须手动干预。

2 发电机密封系统稳定性分析

空侧密封油泵提供发电机空侧密封油的压力，其分为交流油泵和直流油泵，油泵出口的压力通常在0.65MPa上下，通过差压阀自动调整，可以保证空侧油压在密封瓦处维持空侧密封油压高于氢气压力0.084MPa。氢侧密封由泵的出口压力通常在0.85MPa上下，通过平衡阀自动调整，使得氢侧密封油压与空侧密封油压在双流环式密封瓦处的油压差保持在±490Pa之内。在这个稳定性系统中，把氢压作为标准，空侧密封油压跟随氢压进行快速运行，氢侧密封油压跟随空侧密封油压的变化而变化，两者都维持着稳定，使得发电机密封油系统形成循环式流动。其中任意部分出现问题，都会造成发电机密封油系统的不稳定，例如系统的外界因素受阻小，可以利用差压阀和平衡阀进行调节，就可以使系统正常运行。反之，大于了差压阀和平衡自行调节能力，那么整个系统就会失去稳定性，将会严重影响机组的安全运行。所以机组运行时一定要加强对发电机的密封油系统维护。

3 发电机密封油系统的常见调节异常问题及处理

3.1 发电机密封油系统调节异常的几种原因

（1）发电机密封瓦损坏或磨损太厉害，密封瓦与发电机轴之间的间隙太大，空侧密封油和氢侧密封油之间的串油量太大，使平衡阀和差压阀不能正常调整，引起油压波动。

（2）平衡阀或差压阀调整弹簧调整不当，过松或过紧。当调整弹簧过松时，平衡阀或差压阀出口油压波动较大，阀门调整能力较小。当调整弹簧过紧时，平衡阀或差压阀不能克服弹簧紧力，则不能动作。

（3）氢侧密封油箱油位过低，导致大量氢气进入氢侧密封油泵，使油泵不能正常工作，由于油泵出口压力波动大，必然引起平衡阀大幅调整，使空侧密封油压和氢侧密封油压出现大幅度摆动。

（4）发电机补氢过快或氢压过高，容易引起从密封瓦处往外喷油，导致油压出现大幅波动。

（5）平衡阀或差压阀卡涩或调节膜片破裂导致不能调整，平衡阀或差压阀卡涩时阀杆不能动，膜片破裂时阀杆能停在任何位置，但不随氢压变化。

3.2 密封油系统常见的问题及处理方法

（1）发电机充氢过程中容易出现的问题及处理方法。发电机充氢过快或氢压过高，有可能破坏密封瓦内形成的油密封环，使密封瓦失去密封作用，导致大量的氢气和油喷出或大量的空气或氢气进入发电机密封油系统，如果气体太多，就会破坏密封油泵的正常工作，使油泵出口油压出现大幅度摆动，导致系统失稳，此时应及时停止充氢并及时排氢，减小发电机内氢气压力，通过调整平衡阀，差压阀旁路的方法恢复系统稳定，应保持发电机较低氢压稳定一段时间并及时清理漏出的油，避免着火。

（2）空、氢侧密封油差压不能保持稳定值。出现这种现象主要有三种原因：一是由于空侧油压变化太快、变化幅度太大，氢侧密封油压跟踪不及时，这时主要以稳定空侧密封油压力为主，通过空侧差压阀旁路进行调整恢复压力稳定，然后观察氢侧密封油压力的变化情况。二是由于平衡阀损坏或卡涩引起，如果平衡阀内部漏油或平衡阀卡死，则氢侧密封油压不能调整，空、氢侧密封油差压随空侧压力变化而变化，由于空侧压力一般都比较稳定，这种现象一般不易发现，可人力调整差压阀来验证是否存在这种情况。如果平衡阀内部较脏，平衡阀反应较慢，在正常情况下能维持差压稳定，在空侧压力剧烈变化时会反应迟钝，差压变化大，这种情况应拆下平衡阀进行内部清洗，采用石油醚或丙酮灌入平衡阀取样口，上下活动平衡阀阀塞，可将杂物清理干净。第三种原因是平衡阀或差压阀取样管堵塞，由于平衡阀的取样管都是从发电机密封油进油口处取出，到平衡阀，每根管的长度都超过10米，管径很小，在油质较脏或油系统使用密封胶较多的情况下，有可能出现管路堵塞的情况，使平衡阀不能正常调整，检修时应将取样管用氮气等高压气体吹扫。

（3）发电机补氢量偏大或氢气纯度下降偏快。由于发电机的双流环式密封瓦是靠空侧密封油和氢侧密封油之间压力基本平衡后才不串油的，在发电机密封瓦磨损后，间隙会增大，压力平衡被打破，就会导致氢侧和空侧之间瓦内串油，也必然导致氢侧密封油箱更频繁地补油和排油，如果氢侧压力偏高，大量氢侧密封油会通过密封瓦与轴之间的间隙进入空侧密封油，氢侧密封油中含的大量氢气会混入空侧密封油，在空侧密封油箱中排出，氢气损失量增大，氢压下降加快，同时氢侧密封油箱中会补入空侧密封油，容易带入气体，使氢气纯度下降。如果空侧压力高于氢侧压力，则空则密封油会串入氢侧密封油，空侧密封油中带有的空气会进入氢侧密封油，最终进入发电机，使氢气纯度下降。

4 结语

双流环式密封油系统，尽管密封效果好，能实现自动调整，但如果控制不好或出现一些异常情况就会导致发电机进油、氢气品质不合格，危及机组安全运行，可靠供电。运行中应严密监视密封油系统的运行参数与状态一旦发现系统平衡被破坏，系统压力大幅波动的现象，应立即关注自动能否恢复平衡，如若不能应立即手动进行调整。密封油系统故障时应严密监视发电机油位，氢压等参数，处理原则是先恢复系统平衡，再查明原因，尽快消除缺陷，保证系统正常运行。

参考文献：

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[2]蔡玮.660MW火力发电机组密封油系统故障分析与处理[J].机电工程技术，2012（5）：9-13.