1 前言

上海電機(jī)廠生產(chǎn)的引進(jìn)優(yōu)化型QFSN-300-2發(fā)電機(jī)，采用水氫氫冷卻方式，即定子繞組水內(nèi)冷，轉(zhuǎn)子繞組氫內(nèi)冷，定子鐵芯氫冷。為此，機(jī)組配備了發(fā)電機(jī)氫、油、水系統(tǒng)。氫系統(tǒng)用于冷卻發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組及定子鐵芯，定子冷卻水系統(tǒng)用于冷卻發(fā)電機(jī)定子繞組，而密封油系統(tǒng)是為了防止外界空氣進(jìn)入發(fā)電機(jī)內(nèi)部及阻止發(fā)電機(jī)內(nèi)氫氣漏出。這樣可以保證氣體置換過程中，發(fā)電機(jī)內(nèi)不形成易爆的氫氣、空氣混合物；正常運行中，發(fā)電機(jī)內(nèi)氫氣具有一定的純度和壓力。

2 發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng)的工作原理

AFSN-300-2型發(fā)電機(jī)采用雙環(huán)流式密封瓦密封發(fā)電機(jī)（如圖1）。密封瓦內(nèi)有空、氫側(cè)兩個環(huán)狀配油槽。密封油系統(tǒng)提供的氫側(cè)密封油流向氫側(cè)配油槽，空側(cè)密封油流向空側(cè)配油槽，然后，沿轉(zhuǎn)軸軸向穿過密封瓦內(nèi)徑與轉(zhuǎn)軸之間的間隙流出。如果空、氫側(cè)油路的供油壓力在密封瓦處恰好相等，油就不會在兩條配油槽之間的間隙中竄流，只要密封油壓始終高于機(jī)內(nèi)氣體壓力，便可防止發(fā)電機(jī)內(nèi)氫氣從機(jī)內(nèi)逸出。

發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng)的任務(wù)是為發(fā)電機(jī)提供清潔的、一定溫度、一定壓力的密封油，分為空側(cè)、氫側(cè)兩條油路（如圖2）。

空側(cè)密封油油路：空側(cè)交流密封油泵或空側(cè)直流密封油泵從空側(cè)回油箱取得油源，把一部分油經(jīng)冷油器、濾油器進(jìn)入密封瓦的空側(cè)配油槽，由空側(cè)軸向間隙向外流出，與發(fā)電機(jī)兩端軸承回油匯合后，流入空側(cè)回油箱?？諅?cè)回油箱底部接有一根U型管與主油箱相連，油位高時油向主油箱溢流，使空側(cè)回油箱的油位保持一定。另一部分油則經(jīng)過主差壓調(diào)節(jié)閥流回到油泵的進(jìn)油測。該主差壓調(diào)節(jié)閥用于調(diào)節(jié)空側(cè)密封油壓，使得密封瓦處的空側(cè)密封油壓始終高出發(fā)電機(jī)內(nèi)氫壓0.084MPa。

氫側(cè)密封油油路：氫側(cè)密封油泵從氫側(cè)回油箱取得油源。它把一部分油從冷油器、濾油器，經(jīng)平衡閥進(jìn)入密封瓦的氫側(cè)配油槽，由氫側(cè)軸向間隙流出，進(jìn)入消泡箱內(nèi)逸出溶入的氫氣，再流入氫側(cè)回油箱。另一部分油由該油泵的再循環(huán)管道回到油泵進(jìn)口，作為氫側(cè)密封油泵出口壓力的粗調(diào)，而由平衡閥來保證氫側(cè)密封油處的密封油壓與空側(cè)油壓基本相等。



圖1 雙環(huán)流密封瓦



圖2 密封油系統(tǒng)

由上可知，發(fā)電機(jī)空側(cè)密封油壓以氫壓作為調(diào)節(jié)依據(jù)，通過差壓調(diào)節(jié)閥使其比氫壓高0.084MPa，而氫側(cè)密封油壓則通過平衡閥跟蹤空側(cè)密封油壓，兩者差壓保持在±490Pa內(nèi)。

雙環(huán)流式密封瓦密封效率高，可有效地防止氫氣的外泄及空氣的入侵。而且，當(dāng)氫側(cè)密封油流到空側(cè)配油槽后，一部分向氫側(cè)配油槽流動，仍可阻止氫氣外逸。但因空氫側(cè)共用一路密封油源，溶入氫側(cè)油中的氫氣便可通過空側(cè)油路逸出，而溶入空側(cè)油中的空氣也可通過空側(cè)油路進(jìn)入機(jī)內(nèi)。因而，為保持必要的氫氣壓力和純度，其補(bǔ)氫量將比正常時有所增加。

為保證空側(cè)交流密封油泵故障時，發(fā)電機(jī)內(nèi)氫氣不外逸，空側(cè)油路設(shè)有幾路備用油，除前面提到的空側(cè)直流密封油泵外，還從汽輪機(jī)潤滑油系統(tǒng)引入高、低壓備用油，通過備用差壓調(diào)節(jié)閥的節(jié)流來控制油壓，當(dāng)空側(cè)密封油壓力比氫壓只高出0.056MPa時，該備用差壓調(diào)節(jié)閥開啟，并保持0.056MPa的油、氫差壓。

3 發(fā)電機(jī)進(jìn)油原因分析

發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng)可有效地密封發(fā)電機(jī)內(nèi)氫氣，但當(dāng)控制或操作不當(dāng)時，可能造成密封油進(jìn)入發(fā)電機(jī)，影響定子線圈的絕緣性能，嚴(yán)重時使絕緣擊穿，出現(xiàn)匝間或相間短路，嚴(yán)重影響機(jī)組的正常運行。

造成發(fā)電機(jī)進(jìn)油可能是由于氫側(cè)回油箱油位控制不當(dāng)，因滿油而溢入發(fā)電機(jī)內(nèi)，也可能是因為密封瓦配油槽處油壓過高直接流入發(fā)電機(jī)內(nèi)。因而氫側(cè)回油箱的液位控制及密封油壓力的調(diào)整是兩個至關(guān)重要的問題。

發(fā)電機(jī)氫側(cè)回油箱（如圖3）內(nèi)裝有2個上浮球閥，一個連接空側(cè)密封油油路中濾網(wǎng)的出口，為油箱的補(bǔ)油閥。另一個連接空側(cè)密封油泵的進(jìn)口，為油箱的排油閥。

一般情況下，2個浮球閥的上、下手動干預(yù)頂針退出，通過浮球?qū)崿F(xiàn)液位的自動控制。當(dāng)氫側(cè)回油箱液位高時，浮球?qū)⑴庞烷y打開，使多余的油排到空側(cè)油路，再由空側(cè)回油箱回到主油箱。當(dāng)氫側(cè)油箱油位低時，浮球?qū)⒀a(bǔ)油閥打開，使空側(cè)油補(bǔ)入。而當(dāng)浮球閥推動自動調(diào)節(jié)作用時，則可通過浮球閥的上、下手輪實現(xiàn)補(bǔ)、排油閥的強(qiáng)開、強(qiáng)關(guān)。

當(dāng)氫壓較低的情況下，氫側(cè)回油箱在某一液位時，浮球的位置相同，但由于排油的壓差（約為氫壓減去空側(cè)油泵進(jìn)口壓力）較低或補(bǔ)油的壓差（約為空側(cè)油濾網(wǎng)出口油壓減去氫壓）較高，使得排油量減少甚至不能排出，而補(bǔ)油量增大，從而使氫側(cè)回油箱油位保持在較高位置。因此，當(dāng)氫壓較低時，氫側(cè)油箱將保持在滿油的油位，甚至可能出現(xiàn)消泡箱滿油，使得發(fā)電機(jī)存在進(jìn)油的危險。

除此以外，以下幾種情況也可能使發(fā)電機(jī)進(jìn)油：

（1）氫側(cè)回油箱油位自動控制失靈，補(bǔ)油閥開啟在某一開度卡住或排油閥在較高油位時不能自動開啟，可能在空側(cè)密封油壓稍高于氫側(cè)密封油壓時，密封瓦處的油向氫側(cè)竄流而導(dǎo)致氫側(cè)回油箱的滿油，直到消泡箱滿油，最后進(jìn)入發(fā)電機(jī)。

（2）密封油壓自動控制失靈，致使密封瓦處油壓過高直接竄入發(fā)電機(jī)，這種情況往往出現(xiàn)在系統(tǒng)已正常運行較長時間后的退氫過程中。密封油系統(tǒng)正常運行時，由于發(fā)電機(jī)內(nèi)氫壓較穩(wěn)定，空側(cè)密封油的差壓調(diào)節(jié)同開啟在一定開度基本不變，氫側(cè)密封油的平衡閥也開啟在一定開度基本不變。若維持時間較長，差壓調(diào)節(jié)閥或平衡閥均可能卡澀。



圖3 氫側(cè)回油箱

正常運行時氫壓力為額定值0.31MPa，則空側(cè)密封油壓為0.394MPa，氫側(cè)油壓與空側(cè)油壓基本相同。

發(fā)電機(jī)退氫前的降氫壓過程中，因氫壓降低，空側(cè)主差壓調(diào)節(jié)閥需緩慢開大以降低空側(cè)油壓，氫側(cè)平衡閥需緩慢關(guān)小使氫側(cè)油壓相應(yīng)下降。假設(shè)氫壓由0.31MPa降至0.05MPa，若空側(cè)調(diào)節(jié)閥卡澀，則此時氫壓0.05MPa，空、氫側(cè)密封油壓仍為0.394MPa，因氫側(cè)油壓與氫壓相差過高（0.389MPa），油可以從氫側(cè)配油槽直接沖刷到檔油板而進(jìn)入發(fā)電機(jī)。若氫側(cè)平衡閥卡澀，則此時氫壓0.05MPa，空側(cè)油壓為0.134MPa，氫側(cè)油壓仍為0.394MPa，同樣也可能因油氫差壓過高致使氫側(cè)油進(jìn)入發(fā)電機(jī)內(nèi)。

4 防止發(fā)電機(jī)進(jìn)油的措施

4.1 在氫側(cè)回油箱加裝一條回油管

針對發(fā)電機(jī)內(nèi)氫壓低時氫側(cè)回油箱滿油的問題，可以通過在氫側(cè)平衡閥前加裝一條管路至空側(cè)回油箱，并由一手動閥控制油量。這樣在氫壓較低，氫側(cè)油箱回油不暢、油位較高時，可以開啟此手動閥至一定位置，通過氫側(cè)密封油泵將氫側(cè)回油箱內(nèi)油打回空側(cè)回油箱，使氫側(cè)回油箱油位回復(fù)正常。

4.2 在發(fā)電機(jī)退氫時，應(yīng)緩慢降氫壓

氫壓緩慢下降，可以使差壓調(diào)節(jié)閥及平衡閥能及時跟蹤調(diào)節(jié)，以保證合適的油氫差壓。若發(fā)現(xiàn)密封油油氫差壓或空、氫側(cè)密封油差壓不正常，則應(yīng)停止降氫壓，并手動干預(yù)差壓調(diào)節(jié)閥或平衡閥。

4.3 保證液位報警裝置能起到有效的報警作用

與發(fā)電機(jī)進(jìn)油有關(guān)的液體報警裝置有2個。一個是消泡箱的油位高報警，另一個是浮子式檢漏器的高液位報警。

當(dāng)消泡箱液位較高時，發(fā)電機(jī)仍未進(jìn)油，但已存在進(jìn)油的危險。若此時報警裝置能正常報警，則運行人員可及時強(qiáng)開氫側(cè)回油箱的排油閥，強(qiáng)關(guān)氫側(cè)回油箱的補(bǔ)油閥。若油位仍上升還可直接開啟消泡箱的放油閥，并迅速檢查相關(guān)參數(shù)，做出相應(yīng)的處理，即可避免發(fā)電機(jī)的進(jìn)油。

浮子式液位檢漏器接于發(fā)電機(jī)的最低位置。若發(fā)電機(jī)內(nèi)進(jìn)入油或水，流至液體檢漏器內(nèi)到一定高度即發(fā)出高液位報警，運行人員可以從底部放出油或水，再做出相應(yīng)的處理。此時發(fā)電機(jī)內(nèi)已進(jìn)入少量的油或水，但如果情況能得到控制，則不影響機(jī)組的正常運行。

4.4 加強(qiáng)降氫壓過程的監(jiān)視工作

在降氫壓的過程中，除監(jiān)視密封油油氫差壓、空氫側(cè)密封油差壓、氫側(cè)回油箱及消泡箱的油位以外，還應(yīng)注意觀察以下參數(shù)的變化。

（1）空、氫側(cè)密封油泵出口油壓。發(fā)電機(jī)內(nèi)氫壓下降，密封瓦處空、氫側(cè)密封油壓均隨之下降，此時主差壓調(diào)節(jié)閥應(yīng)逐漸開大，空側(cè)密封油泵出口油壓應(yīng)下降。平衡閥應(yīng)逐漸關(guān)小，氫側(cè)密封油泵出口油壓應(yīng)上升，直至保持在其出口安全門的動作值。

（2）主油箱油位。密封油系統(tǒng)啟動前系統(tǒng)充油由主油箱供給，系統(tǒng)檢修時放油也放入主油箱。若密封油進(jìn)入發(fā)電機(jī)，主油箱的油位也將下降。所以監(jiān)視主軸箱油位的變化，可以初步判斷出發(fā)電機(jī)是否進(jìn)油及進(jìn)油量的多少。

發(fā)電機(jī)正常運行時進(jìn)油，將危及發(fā)電機(jī)的安全；停機(jī)后退氫時進(jìn)油，將延長機(jī)組的停運檢修時間。因此防止發(fā)電機(jī)進(jìn)油應(yīng)引起運行人員的足夠重視。但只要平時多觀察、細(xì)分析、精心操作，發(fā)電機(jī)進(jìn)油是完全可以避免的。 （俞文英）