1 前言

上海電機廠生產的引進優化型QFSN-300-2發電機，采用水氫氫冷卻方式，即定子繞組水內冷，轉子繞組氫內冷，定子鐵芯氫冷。為此，機組配備了發電機氫、油、水系統。氫系統用于冷卻發電機轉子繞組及定子鐵芯，定子冷卻水系統用于冷卻發電機定子繞組，而密封油系統是為了防止外界空氣進入發電機內部及阻止發電機內氫氣漏出。這樣可以保證氣體置換過程中，發電機內不形成易爆的氫氣、空氣混合物；正常運行中，發電機內氫氣具有一定的純度和壓力。

2 發電機密封油系統的工作原理

AFSN-300-2型發電機采用雙環流式密封瓦密封發電機（如圖1）。密封瓦內有空、氫側兩個環狀配油槽。密封油系統提供的氫側密封油流向氫側配油槽，空側密封油流向空側配油槽，然后，沿轉軸軸向穿過密封瓦內徑與轉軸之間的間隙流出。如果空、氫側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內氣體壓力，便可防止發電機內氫氣從機內逸出。

發電機密封油系統的任務是為發電機提供清潔的、一定溫度、一定壓力的密封油，分為空側、氫側兩條油路（如圖2）。

空側密封油油路：空側交流密封油泵或空側直流密封油泵從空側回油箱取得油源，把一部分油經冷油器、濾油器進入密封瓦的空側配油槽，由空側軸向間隙向外流出，與發電機兩端軸承回油匯合后，流入空側回油箱。空側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，使空側回油箱的油位保持一定。另一部分油則經過主差壓調節閥流回到油泵的進油測。該主差壓調節閥用于調節空側密封油壓，使得密封瓦處的空側密封油壓始終高出發電機內氫壓0.084MPa。

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



圖1 雙環流密封瓦



圖2 密封油系統

由上可知，發電機空側密封油壓以氫壓作為調節依據，通過差壓調節閥使其比氫壓高0.084MPa，而氫側密封油壓則通過平衡閥跟蹤空側密封油壓，兩者差壓保持在±490Pa內。

雙環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，當氫側密封油流到空側配油槽后，一部分向氫側配油槽流動，仍可阻止氫氣外逸。但因空氫側共用一路密封油源，溶入氫側油中的氫氣便可通過空側油路逸出，而溶入空側油中的空氣也可通過空側油路進入機內。因而，為保持必要的氫氣壓力和純度，其補氫量將比正常時有所增加。

為保證空側交流密封油泵故障時，發電機內氫氣不外逸，空側油路設有幾路備用油，除前面提到的空側直流密封油泵外，還從汽輪機潤滑油系統引入高、低壓備用油，通過備用差壓調節閥的節流來控制油壓，當空側密封油壓力比氫壓只高出0.056MPa時，該備用差壓調節閥開啟，并保持0.056MPa的油、氫差壓。

3 發電機進油原因分析

發電機密封油系統可有效地密封發電機內氫氣，但當控制或操作不當時，可能造成密封油進入發電機，影響定子線圈的絕緣性能，嚴重時使絕緣擊穿，出現匝間或相間短路，嚴重影響機組的正常運行。

造成發電機進油可能是由于氫側回油箱油位控制不當，因滿油而溢入發電機內，也可能是因為密封瓦配油槽處油壓過高直接流入發電機內。因而氫側回油箱的液位控制及密封油壓力的調整是兩個至關重要的問題。

發電機氫側回油箱（如圖3）內裝有2個上浮球閥，一個連接空側密封油油路中濾網的出口，為油箱的補油閥。另一個連接空側密封油泵的進口，為油箱的排油閥。

一般情況下，2個浮球閥的上、下手動干預頂針退出，通過浮球實現液位的自動控制。當氫側回油箱液位高時，浮球將排油閥打開，使多余的油排到空側油路，再由空側回油箱回到主油箱。當氫側油箱油位低時，浮球將補油閥打開，使空側油補入。而當浮球閥推動自動調節作用時，則可通過浮球閥的上、下手輪實現補、排油閥的強開、強關。

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

除此以外，以下幾種情況也可能使發電機進油：

（1）氫側回油箱油位自動控制失靈，補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，可能在空側密封油壓稍高于氫側密封油壓時，密封瓦處的油向氫側竄流而導致氫側回油箱的滿油，直到消泡箱滿油，最后進入發電機。

（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電機，這種情況往往出現在系統已正常運行較長時間后的退氫過程中。密封油系統正常運行時，由于發電機內氫壓較穩定，空側密封油的差壓調節同開啟在一定開度基本不變，氫側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，差壓調節閥或平衡閥均可能卡澀。



圖3 氫側回油箱

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

發電機退氫前的降氫壓過程中，因氫壓降低，空側主差壓調節閥需緩慢開大以降低空側油壓，氫側平衡閥需緩慢關小使氫側油壓相應下降。假設氫壓由0.31MPa降至0.05MPa，若空側調節閥卡澀，則此時氫壓0.05MPa，空、氫側密封油壓仍為0.394MPa，因氫側油壓與氫壓相差過高（0.389MPa），油可以從氫側配油槽直接沖刷到檔油板而進入發電機。若氫側平衡閥卡澀，則此時氫壓0.05MPa，空側油壓為0.134MPa，氫側油壓仍為0.394MPa，同樣也可能因油氫差壓過高致使氫側油進入發電機內。

4 防止發電機進油的措施

4.1 在氫側回油箱加裝一條回油管

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

4.2 在發電機退氫時，應緩慢降氫壓

氫壓緩慢下降，可以使差壓調節閥及平衡閥能及時跟蹤調節，以保證合適的油氫差壓。若發現密封油油氫差壓或空、氫側密封油差壓不正常，則應停止降氫壓，并手動干預差壓調節閥或平衡閥。

4.3 保證液位報警裝置能起到有效的報警作用

與發電機進油有關的液體報警裝置有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。

當消泡箱液位較高時，發電機仍未進油，但已存在進油的危險。若此時報警裝置能正常報警，則運行人員可及時強開氫側回油箱的排油閥，強關氫側回油箱的補油閥。若油位仍上升還可直接開啟消泡箱的放油閥，并迅速檢查相關參數，做出相應的處理，即可避免發電機的進油。

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

4.4 加強降氫壓過程的監視工作

在降氫壓的過程中，除監視密封油油氫差壓、空氫側密封油差壓、氫側回油箱及消泡箱的油位以外，還應注意觀察以下參數的變化。

（1）空、氫側密封油泵出口油壓。發電機內氫壓下降，密封瓦處空、氫側密封油壓均隨之下降，此時主差壓調節閥應逐漸開大，空側密封油泵出口油壓應下降。平衡閥應逐漸關小，氫側密封油泵出口油壓應上升，直至保持在其出口安全門的動作值。

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

發電機正常運行時進油，將危及發電機的安全；停機后退氫時進油，將延長機組的停運檢修時間。因此防止發電機進油應引起運行人員的足夠重視。但只要平時多觀察、細分析、精心操作，發電機進油是完全可以避免的。 （俞文英）