王平
（福建（jiàn）晉江天（tiān）然氣發電有限公司，福建晉江，362200）
摘 要（yào）：本文簡述390H型發電機的密封係統，淺析其進（jìn）入潤滑油的原因及其（qí）造成的危（wēi）害，提出了（le）防（fáng）止發電機進入潤滑油（yóu）的防範措施。
關鍵詞：油氫（qīng）壓差；全氫冷卻；水氫氫冷卻；氫氣純度；氫氣濕度（dù）；油泥；腐蝕
0 引（yǐn）言
390H型發（fā）電機，引進GE公司技術，由國內製造，采用全氫冷卻方式。全氫冷卻（què）發電機和水氫氫冷卻發（fā）電機相（xiàng）比，氫氣密封更為困難，且較易進入潤滑油。390H發電機定（dìng）子（zǐ）膛內氫氣壓力0.414MPa（氫溫40℃時（shí）），電力行業規定油氫壓差0.0345MPa。和300MW水氫氫冷卻發（fā）電機相比，水氫氫冷卻（què）發電機定子膛（táng）內氫（qīng）氣壓力0.31MPa，油氫壓差0.085MPa。可以看出全氫冷發電機定子堂內氫氣壓力較高，而油氫壓差（chà）反而較低，所以（yǐ）全（quán）氫冷發電機的密封（fēng）比水氫氫冷卻發電機（jī）的更（gèng）為困（kùn）難，全氫冷發電機內更容易進入潤滑油。GE公司TIL文件規定390H發電機油氫壓差（chà）正常（cháng）範圍在0.038MPa以（yǐ）上，對上限定值沒有規（guī）定。使用390H發電機的電廠（chǎng）為了控製（zhì）發電機氫氣泄漏（lòu）量不超過規定值，往往采用提高發電機油氫壓差的（de）辦法來（lái）控（kòng）製氫氣泄漏量。由於油氫壓差過高，潤滑（huá）油比較容易進入發（fā）電機內部，對發電機造成危害。本文簡述了（le）390H發電機密封係統的結構和工作原理，進入潤滑油的原因和防（fáng）範措施，簡要說明了發電機（jī）定子進入潤滑油後造成的危害。不言而喻，要采取一切（qiē）措施防止（zhǐ）發電機定子進入潤（rùn）滑油。
1 390H發電機密封油係統
1.1發電機密（mì）封係統簡介
發電機密封油係統（tǒng）由密封（fēng）油控製裝置、油氫分離器、密封油回油擴容器及浮子閥、軸承回油擴容器、氫氣分離器、密封組件（jiàn）等組成，其中密封油控製裝置和密封組件對氫氣密封起（qǐ）到關鍵性的作用。密封油控製裝（zhuāng）置（zhì）的主要部件是一個儀表盤和一個油氫壓差調節閥。油氫差壓調節（jiē）閥為隔膜閥，其上部位連接發電機氫氣壓力，下部位連接密封油油壓，通過螺（luó）母設定恒定的油氫差壓值。油氫差壓閥根據發電機內氫氣壓力的變化，自動調整進入發電機密封組件的密（mì）封油油壓（yā），維持油氫差壓的穩定，使密封油油壓略高於發電機的氫氣壓力。油（yóu）氫壓差調節閥出（chū）口油壓力和發電機（jī）氫氣壓力（lì）之差稱為油氫壓差。
1.2發電機密封（fēng）係統工作原理
整個發電機是一個（gè）密封的腔室，在前後軸端各設置了一個如圖1所示的雙（shuāng）層密封（fēng）環，俗稱密封瓦，每個軸的密封（fēng）瓦分（fèn）為（wéi）上（shàng）密封瓦（wǎ）和下密封瓦，密封瓦和發電機軸之間有密封（fēng）齒，密封齒與發電機軸頸有約0.076～0.381mm左右的徑（jìng）向密封（fēng）間隙。密封（fēng）油從兩層密封環的中間進入（rù），從兩端流出，一端與發電機定子內（nèi）的高壓氫氣接觸，此處回（huí）油間（jiān）隙較小，外加一個油擋（dǎng）也可減小密封（fēng）油流量，充入高於氫（qīng）氣壓力38.5～49.0kPa的（de）密封（fēng）油，發（fā）電（diàn）機內氫氣（qì）壓力在運行中有一定的變化量，因此要（yào）求跟蹤這一變化情況，始（shǐ）終保持密封油壓力略高於發（fā）電機內的氫氣壓（yā）力，防止氫氣外漏；另一端與外界空氣接觸，回油（yóu）間隙較大，因（yīn）此大量的密封油從（cóng）空氣（qì）側回油。由於大（dà）氣壓力基本恒定，而密封油壓力隨（suí）著發電機內氫氣壓力的變化進行調節，因此發電機內氫氣壓力越（yuè）高，空氣側回油的壓差就越大，空氣側的回油量增加（jiā），整個密封油係統的密封油流量也隨著增大。
圖1 發電機氫氣密封的機械結構
2 發電（diàn）機進油原因淺析
2.1油氫壓差偏高（gāo）
油氫壓差設（shè）定值偏高或者因為操作使密封油壓力短（duǎn）時突然（rán）升高（gāo），使密封油進入發（fā）電機。由於GE公司TIL文件未規定（dìng）油氫壓差上限值（zhí），所（suǒ）以值班員往往會抬高油氫壓差值，以控製發（fā）電機的氫氣泄漏量。值班員操作不當也會引起油氫壓差短（duǎn）時偏高。密封油係統投運過程中，油氫差壓閥（fá）前後手動（dòng）門開啟過快，油氫差壓閥跟蹤滯後，會使油氫差壓閥後油壓力（lì）突升；油氫差壓閥隔離檢修，進行油氫差壓閥主路（lù）、旁路切換時，主、旁路閥門開啟程度調整配合（hé）不當，也會使油壓力突升。
2.2發電機氣體置換操作方式（shì）
檢（jiǎn）修前進行發電機氫氣置換，如果（guǒ）定子膛內氣體壓力下降過快，油氫壓差閥跟蹤滯後（hòu），潤滑油就會進入發電機。發電機檢修後進行氣體置換，如果先投（tóu）發電機密封（fēng）油，然後在通入置換氣體，那麽在發（fā）電機定子膛內沒有壓力的這段時（shí）間可能就會進入潤滑油（yóu）。
2.3回（huí）油浮球閥卡澀
密封瓦氫氣側的油回到密封油回油擴容器，在回油擴容器內氫氣被分離出來排出，從回油擴（kuò）容（róng）器出來的油則繼續流到回油（yóu）浮球閥進一步分離出氫氣排到廠房外。如果回油浮球（qiú）閥卡澀，導致回油不暢，氫側回油擴容器的油位異常升高，會引起發電機進油。
2.4其（qí）它原因
密封瓦與大軸的間隙過大，密封齒缺損或者變形，相同的油氫差壓，進入密封瓦氫（qīng）側的油量增加，也會使潤滑油進入發電機。油（yóu）氫差壓閥控製失靈，或者跟（gēn）蹤發電機氫壓的變化反應（yīng）不靈敏，也會使發電機進油。
有的電（diàn）廠對發電機進油可能不太注意，往（wǎng）往認為把油汙清除幹淨就可以了，而不去考慮發電機進油後所產（chǎn）生的危害。現就對發電機進（jìn）油產生（shēng）的危害作具體說（shuō）明，在說明之前有必要簡述一下潤滑油的（de）腐蝕機理（lǐ）。
3 潤滑油的腐（fǔ）蝕機理
所謂腐蝕是指潤滑油中（zhōng）所含（hán）的侵蝕性物質和金屬零部件、絕緣材料等發生化學（xué）反應引起的損壞。
潤滑油具有腐蝕性是因為在製取和貯存的過程中混入了水份，氧氣，無機物，機械雜質（zhì）等物（wù）質。氧（yǎng）氣進入潤滑油就會受到氧化作用的影響產生新的物質，比如脂肪（fáng）酸，它就（jiù）具有腐蝕性。潤滑油中的基本組分（烷烴、環烷（wán）烴）對金（jīn）屬（shǔ）、絕緣材料等是沒有腐（fǔ）蝕的，對金屬、絕緣材料有腐蝕作用的是潤滑油中的酸類物質（zhì）（水溶性無機（jī）酸類、油溶性（xìng）有（yǒu）機酸類、水溶性低分子有機酸類（lèi）等）。成品潤滑（huá）油本身（shēn）不含無機酸，引起金屬、絕緣材料腐蝕的無機酸，一是來自潤滑油加工過程中未除盡的酸類物質，二是在使用、貯存、運輸過程中混入的。無機酸可以直接和金（jīn）屬作用生成相應的無機酸鹽，造（zào）成（chéng）化學腐蝕。有機酸包括油溶性的高分子有機酸和水溶性低分（fèn）子有機酸類兩種、在加（jiā）工過（guò）程中，潤滑油基（jī）礎油中所含的有機酸類絕大部分都已被除去，引起金屬（shǔ）、絕緣材料腐蝕的（de）有機酸類，主要是潤滑油使用過程中產生的氧化產物，比如低（dī）分子有機（jī）酸。低分子有機酸在（zài）有水份存在的（de）情況下對金屬、絕緣材料（liào）的腐蝕作用十分強烈，其腐蝕性隨分子量的增大而減弱。潤滑油的腐蝕性用腐蝕度來表示。
潤滑油中的腐蝕性物質以及氧化產物（wù）對發電機零件的腐蝕程度，用潤滑油的腐蝕度加以評定。腐（fǔ）蝕度（dù）是通過腐蝕度試驗得（dé）到的，測定原理是利用（yòng）粘附（fù）在金屬表麵的潤滑油薄膜，間斷地（dì）與空（kōng）氣接（jiē）觸發生氧化並引起對金屬的腐蝕。測定時，試驗（yàn）油的（de）溫度保持在140℃，將已知重（chóng）量的標準尺寸的金屬（shǔ）片，以15次/min浸入試（shì）驗油的速度連續試驗50h，Z後測出金屬片減（jiǎn）輕的重（chóng）量，以g/m2表示，這個Z後減輕（qīng）的金屬重量就是該（gāi）試驗潤滑油的腐蝕度。
4 390H發電機進（jìn）入潤（rùn）滑油（yóu）的危害淺析
4.1使發電機的氫（qīng）氣純度降低
沿（yán）大軸漏（lòu）入發電（diàn）機內部的潤滑油，混入氫氣後形成油氫混合物，然後被高速旋轉的轉子甩出形（xíng）成霧化狀態的油霧。霧化程度（dù）不高的油氫混合（hé）物附著在發電機端部的繞組、氫氣冷卻器、端蓋等部件上，然後凝集流入發電機（jī）底部；霧化程度較高的油氫混（hún）合物跟隨發電機膛內的氫氣彌漫於發電機內部（bù），使發電（diàn）機膛內的氫氣純度降低。電力行業規定：“一般要求發電機內氫氣純度保持在96%以上，低於此值時，應（yīng）進（jìn）行排汙”。一般情況（kuàng）下，當發電機（jī）膛內的氫氣壓力不變時，氫氣純度每降低1%，其通風摩擦損耗大約增加（jiā）11%，從（cóng）而降低發電機的效率。發（fā）電機損耗增加，產（chǎn）生的熱量隨之增加。霧狀的油氫混合物跟隨（suí）氫氣走過一段距離（lí）後（hòu），可能有部分或者全部潤滑油從氫氣中分離出來。隻要發電機的運行狀態不變（biàn）、漏油的（de）狀態也不變，那麽就會在發電機的某個局部形成一個氫氣純度比較低的區域，這個區（qū）域的（de）散熱條件變差，出現熱量滯留累積（jī），Z終導（dǎo）致發電機局部（bù）過熱。發電機局（jú）部過熱會引起發電機（jī）定子線棒絕緣（yuán）或鐵芯絕緣老化（huà）甚至擊穿。
4.2使發電機的氫氣濕度超標
潤滑油裏的水分會使發電機（jī）膛（táng）內的氫氣濕度超標，氫氣濕度超標有3個方麵的危害：
（1）氫氣濕度超標造成發電機定子（zǐ）線圈端部（bù）短路事故。氫氣濕度越高，氫氣中的水分越多，氣（qì）體的介電強度就越低，定（dìng）子繞組（zǔ）受潮，絕緣電阻降低，從（cóng）而降低了絕緣表麵的放電電壓，發電機端部引線的瓷絕緣套管容易發生沿麵閃絡（luò）造成端部短路事故。在電力行業，類似的事故是發生過的。
（2）氫氣濕度超（chāo）標造成發電機轉（zhuǎn）子護環產生應力（lì）腐蝕。氫氣濕度高，將對其接觸的金屬產（chǎn）生應力腐蝕，而應力腐蝕與金屬氫脆相互起到（dào）催化（huà）作用，使發電機轉（zhuǎn）子護環的腐蝕加劇，嚴重時會導致（zhì）發電機轉子護環出現應力（lì）腐蝕裂紋。據有關資料介（jiè）紹，對非18Cr18Mn材料（liào）的護（hù）環，氫氣相對濕度在50%以上是（shì），對其應力（lì）腐蝕將急劇（jù）加速；即使是（shì）采用18Cr18Mn材（cái）料的護環，氫氣相對濕度在80％以上時，同樣會使發電機轉（zhuǎn）子護環產生應力腐蝕。由（yóu）於應力腐蝕使護環產生裂紋，同時絕緣瓦（wǎ）鬆（sōng）動，引起絕緣（yuán）瓦與護環端部轉子線圈摩擦，有可能引起發電機轉子線（xiàn）圈接地或短（duǎn）路。
（3）影響發電機的運行（háng）效率。由於氫氣中濕度大，水分（fèn）高（gāo），使氣（qì）體密度增大，增加了發電機通風損耗，降低了發電機的運行效率。
4.3產生油泥賭賽發電機冷卻通道
油霧跟（gēn）隨氫（qīng）氣（qì）進入發電機定子繞組、定子鐵芯、轉子繞組的通風道（或通風孔）中，沉積為油（yóu）泥賭賽冷卻通道，影響發電機（jī）的通風和散熱。嚴重時會引起定子（zǐ）繞組、定子（zǐ）鐵芯、轉子繞組的通風（fēng）道賭賽，出現局部過熱，導致發電機局部絕緣事故。油泥是一種比較穩定（dìng）的油水（shuǐ）乳狀體與多種雜（zá）質的凝聚物。390H發電機在製造的時（shí）候難免會在一些衛生死角留有灰塵和製造垃圾，發（fā）電機在運行中會因為微振而引起絕緣材（cái）料和鐵芯（xīn）產生摩擦（cā），產生絕緣粉末，電力行業俗稱“黃粉”。發電機在（zài）運行中，帶黏性的油霧在氫氣帶動下卷走發電機內部的部分灰塵（chén）、製造垃圾（jī）和絕緣黃粉，Z終形成黑色的凝聚物-油泥。
發電機的（de）黑色油泥屬於低溫（wēn）沉積物，390H發電機正常運行時定子線棒溫度在60℃左右，處於低溫運行狀態。和轉子相比，發電機定子線棒、鐵芯的冷卻通（tōng）道被黑色油泥堵塞的可能（néng）性要大得多，因（yīn）為轉子在（zài）運（yùn）行中（zhōng）處於（yú）高速旋轉狀態，沉積的油泥會被（bèi）高速甩出。
4.4腐蝕發電機絕緣材料和端部部件（jiàn）
潤滑油附著在發電機定子端部繞組、絕緣墊條、波紋板、密封圈等表麵上，會對定子繞組環氧雲母帶，定子（zǐ）線棒的絕緣墊條、側麵波紋板，定子端部密封條等部件產生溶解侵（qīn）蝕作用，這種溶解侵蝕（shí）作用是一個漫長（zhǎng）的腐（fǔ）蝕過（guò）程，這些部（bù）件長期受到潤滑油的侵（qīn）蝕，慢慢地也（yě）會降低甚至失（shī）去它應（yīng）有的作（zuò）用。390H發電機端部的密封圈受到（dào）潤滑油腐蝕後，它的（de）伸縮性就會變差，密封（fēng）圈的直徑會變大，出（chū）現局部隆起現象，密封性變差。
5 發電機進油的防範措施
5.1確定（dìng）合理的油氫壓（yā）差上限值
GE公司TIL文件規定390H發電機油氫壓差（chà）正常範圍在0.038MPa以上，但是（shì）對（duì）0.038MPa以上的上限定值沒有規定。油氫壓差（chà）的上限值需要根據390H發電（diàn）機實際運行工況由燃氣（qì）電廠自（zì）己確定，每台發電機的合適（shì）油氫壓差的上限值可能會各不相同。為摸索（suǒ）並確定390H發（fā）電機油氫壓差的上限值，在發電機檢修前和檢修後，建議用戶對每台（tái）發電機的油氫差壓、密封油總流量、氫側回油量以及進油檢查情況等進行統計和對比，製作（zuò）統計表，根據統計表調整油氫壓差的（de）上限值。經過多次調整和檢查發電機的（de）進油情況，Z終確定合適的發電機油氫（qīng）壓差上限值。
5.2調整密封油係統的投退操作方式
在發電機氣體置換（huàn），密封（fēng）油投退（tuì）的操作過程中，避免在發電機定子膛內沒有氣壓（標準大氣壓（yā））的情況下投密封油，應該始終保證在（zài）投密封油前，發電機膛內有高於標準大氣壓接近額定氫壓的（de）氣體壓力。發電機檢（jiǎn）修前（qián）置換氫氣，Z後氫氣置換（huàn）成空氣（qì）後，保持發電機定子膛（táng）內有一（yī）定壓力的壓縮空氣，然後停運密（mì）封油係（xì）統，讓膛內壓縮空氣自由外泄降壓。發電機檢修後發電機定子堂（táng）內置換成CO2，當發電機定子膛內衝到有一定（dìng）壓力的CO2氣體後，在（zài）有微量CO2氣體外泄的情況下投入發電機密封油把CO2氣體封住，然後再衝入氫氣把CO2置換掉。這種操作（zuò）置換方式，在置換過程中會有少量的空（kōng）氣和CO2從發電機定子膛內泄漏出來（lái），但是可以保證在置換過程（chéng）中，潤滑油不會因為（wéi）操作（zuò）的原因進入發電機內部。
5.3做好發電機密封係（xì）統的點檢定修工作
定期檢查發電機密封環、測量密封間（jiān）隙，保證發電機密封環的完好性和密（mì）封間隙在合格範圍內。定期檢查密（mì）封係（xì）統（tǒng）的油（yóu）氫壓差控製閥、回油浮球閥、各種信號探測器等部件，保證（zhèng）發電機密封油係統所有部件（jiàn）的完好性（xìng）和工作（zuò）的靈敏性。隻有（yǒu）保（bǎo）證了發電機密封係統的完好性和工作的可靠性，才能有效的防止潤（rùn）滑油進入發電機。
6 結語
全氫冷卻390H發電機在氫氣密封的環（huán）節不如水氫氫冷卻的發電機已（yǐ）有的多年運行經驗，比較容易進入潤滑油。使用390H發電機（jī）的燃氣（qì）輪機發電廠為（wéi）了控製氫氣泄漏量不超標，往往（wǎng）毫無顧（gù）忌地提高（gāo）油氫壓差，這可能也是（shì）發電機進入潤滑油的主要原因。抬高390H發電機油氫壓差的思（sī）想根源，可能就在（zài）於GE公司隻對油氫壓差下（xià）限值作了規定，但對0.038MPa以上的上限定值並（bìng）未作規定和說明。油氫壓差（chà）的上限定值多少為合適，這可（kě）能要靠國內使用390H發電機（jī）的燃氣輪機發電廠長時間地摸索與總結，在實踐中不斷試用油氫壓（yā）差的多（duō）個上限值並每次檢查發電機內部的進油情（qíng）況，Z終（zhōng）確定合適的（de）油氫壓差上限值。
潤滑油進入發電機造成的傷害是非常嚴重的，會引起發電機端部繞組（zǔ）短路，定子繞組（zǔ）局部過熱，轉子護環開裂，定子鐵芯局部過熱損壞等事故，這些事故分別是《防（fáng）止電力生產事故的二十（shí）五（wǔ）項重點要（yào）求及編製釋義》第10.2、10.6、10.8、10.10條規定需要注意防止的，所以要采取一切措施防止潤滑油進入全氫冷發電機。
參考文獻：
[1]300MW火力發電（diàn）機組從書.汽發（fā）電機及電氣（qì）設備[M].北京：中國電力出版社出版，1998，36-38
[2]晉江燃氣電廠（chǎng）技術（shù）標準（zhǔn）（Q/FJGPC-G001-2013），9FA燃氣-蒸汽聯合循環機組集控運行規程（chéng）（聯合循（xún）環分冊）[S].福（fú）建：福建晉江天然氣（qì）發電有限公司，2014，155-156
[3]晉（jìn）江燃（rán）氣電廠技術（shù）標準（Q/FJGPC-G202-2013）.9FA燃氣-蒸汽（qì）聯合循環機組檢修規程機務部分-汽機（jī）分冊[S].福建：福建晉江天然氣發電有限公司，2013，54-69
[4]發電機密（mì）封係統[S].福建：福建（jiàn）晉江天然（rán）氣發電有限公司，2014
[5]任旭.氫冷汽輪發電機氫氣濕度超標的危害和治理措施[J].貴州電力（lì）技術，2008（7），18
[6]防止電力生產事故的二十五項重點要求及編製釋義[M].北京：中國電力出版社出（chū）版，2014，111-117
