探究发电机密封油系统排油箱运行方式

杨宁毛　巍岭　赵云鹏

摘要：在设备运行过程中，不可避免的出现故障，导致运行状态偏离。发电机密封油系统的功能是通过向发电机密封件供给润滑油的方式防止发电机内的氢气从动静密封处漏出，并防止氢气受到密封油中所夹带空气的污染，保证发电机内的氢气纯度，从而为氢气冷却发电机转子建立安全条件。在发电机密封油系统中，浮球阀为连杆结构，同时处于高温油中，属于易故障的设备，而对于发电机密封油系统需要处理的两个重要问题——实现发电机内部氢气密封和防止发电机内部进油，都与浮球阀有着直接的联系。一旦浮球阀失效，如果处理不及时，将导致严重后果。为了减缓设备故障导致的后果，在考虑现有条件的基础上，可以充分利用密封油系统设计上的冗余，以不同的系统运行方式来达到这一目的。结合系统正常运行方式，阐述了发电机密封油系统浮球阀卡涩，无法关闭，浮球阀连杆松脱，无法开启等调试过程出现的问题。

关键词：密封油系统；阀门失效；运行方式

1发电机密封油系统简介

发电机密封油系统的功能是通过向发电机密封件供给润滑油的方式防止发电机内的氢气从动静密封处漏出，并防止氢气受到密封油中所夹带空气的污染，保证发电机内的氢气纯度，从而为氢气冷却发电机转子建立安全条件。

发电机密封油系统和发电机氢气供应系统、发电机定子冷却水系统一样均是发电机辅机相关系统，在发电机正常工作中起着重要的作用，并且这几个系统之间也是相互关联的。发电机在工作时，实现机械能与电能转换的过程中，转子和定子线圈会产生大量的热量，氢气作为一种很好的冷却剂被用来将这些热量传递出去，以保证发电机的正常工作。发电机氢气供应系统负责向发电机提供作为冷却剂的氢气；发电机密封油系统负责为发电机转动的轴和静止的机壳部分之间的环形间隙提供压力密封油，以防止发电机内部氢气的外泄。密封油在保证氢气密封的同时，应尽量保持低压，以防止密封油进入发电机内部。

发电机密封油系统运行过程中，需要考虑的根本问题就是实现发电机内部氢气密封和防止发电机内部进油。

2发电机密封油系统浮球阀失效典型事件

现场在不同机组上分别发生过一起发电机密封油系统回油箱排油阀失效的事件，两起事件在显露系统潜在的风险时，也给系统运行方式带来较大的挑战。

2.1密封油系统排油箱管系

机组密封油系统排油箱分为正常排油箱和紧急排油箱，油箱阀门为2进3出式：2个进油截止阀，2个排放浮球阀和1个排放截止阀。其中，浮球阀用于排油箱自动控制，排放截止阀用2个排放浮球阀均失效时手动控制。

2.2浮球閥卡涩，无法关闭

1号机组汽轮机非核冲转前，给发电机内部充入冷却空气时（此次非核冲转不采用氢气冷却发电机转子），发现发电机励侧密封瓦处有油烟冒出，同时发电机内部空气压力最高只能保持约140kPa，每到140kPa压空就从发电机轴承箱开口处泄出。该事件的发生直接导致无法进行发电机整体气密性试验，制约非核冲转的进行。如果正常运行时出现此情况，会使氢气大量外泄，后果不堪设想。在随后的检查中，发现紧急回油箱浮球阀卡涩，无法自动关闭。由于阀门不能关闭，布置在不同高度上的管系形成U型管。发电机内部初始充压时，发电机密封油系统回油管线为满油状态，当压力达到一定值时，便会将U型管中密封油排尽（至润滑油系统），导致发电机内部充压缩空气压力快速降低。

2.3浮球阀连杆松脱，无法开启

2号机组在汽轮机冲转至额定转速，做并网前准备时，汽轮发电机组因发电机漏液液位过高跳机。幸于现场处理及时，未造成发电机内部进油或者发电机绕组绝缘降低等严重后果；在对原因进行分析后，检查发现正常回油箱浮球阀连杆松脱，无法开启。事件的大致过程推断如下：由于正常回油箱浮球阀无法开启，同时，紧急排油箱未投，密封回油在正常回油箱满油后，便开始在回油管道中积累，流向发电机漏液检测装置，相继触发发电机漏液液位高、发电机漏液液位过高，导致汽轮发电机跳机。

3浮球阀失效与系统运行方式

两起事件的直接原因都是浮球阀失效，两种阀门失效状态对应两种风险：浮球阀一直开，密封油失去密封效果，氢气泄漏；浮球阀一直关，密封回油受阻，发电机进油风险。为了达到风险控制，减少浮球阀失效的直接后果，可以通过调整正常排油箱和紧急排油箱的投运状态来实现。

3.1系统启动

发电机密封油系统在初始启动时，由汽轮机润滑油系统供油，在这种情况下，油温较低，密封油黏性较大；回油管线充满油，运动阻力大；回油完全依靠重力回流，动力不足。发电机密封油系统回油管线单列运行时，可能出现回油不畅的问题。因此，在启动时，为了保证不出现排油不畅问题，将图1中所示的3个排放阀全部开启。当发电机内部压力升到约60kPa（底限是排油箱高报消失）时，将排放截止阀关闭，避免压力波动导致氢气泄漏，同时退出紧急排油箱运行。

3.2系统正常运行

在密封油系统正常运行时，正常排油箱投运是毫无争议的，紧急排油箱是否投运，需要权衡风险。

若投运紧急排油箱，将增加系统运行的设备。正如浮球阀会出现失效一样，任何一个设备都有失效的可能。增加运行设备，无疑会增大失效的风险。与氢气相连的设备失效，都将增大氢气泄露的风险。从好的一面看，投运紧急排油箱能够增加密封油在排油箱中的表面积，有利于密封油中的氢气析出。

若不投运紧急排油箱，根据2号机组在进行汽轮机额定转速平台发电机漏液液位高跳机事件的经验反馈，正常排油箱（与紧急排油箱体积相等）仅能容纳3分钟的排放量，满油后，5分钟左右，漏液监测装置就会进油。从故障发生，到触发跳机信号，只有不到10分钟的时间来处理这种紧急情况。

在考虑到，2号机组处于第一个燃料循环周期，现场故障维修工作较多，同时运行队伍尚且年轻化，经验不够丰富，对于这种有时限且存在重大风险的故障处理可能不够果断。在经过讨论后，决定将排油箱两列全部投运。

4结语

发电机密封油系统在调试过程遇到的问题绝不仅仅只是排油箱运行方式的选择，但是这种综合分析以及风险权衡，却能把这个系统的功能完整表现出来。机组调试得出的运行方式，是否是最终的长期运行方式也未可知。风险随着环境的改变而变化，需要在不断的经验反馈中摸索总结。