700MW火力发电机组密封油系统故障的处理及分析

700MW火力发电机组密封油系统故障的处理及分析

岑文兴

（广东省能源集团有限公司珠海发电厂）

摘要：介绍了2018年珠海发电厂发生的一起密封油系统故障导致发电机进油的事故处理及进油原因的分析，并提供一些改进密封油系统运行控制的思路。

关键词：密封油；发电机；进油

珠海电厂的两台机组均为700兆瓦容量的火电机组，发电机冷却方式为水氢氢冷却，双流环密封系统密封在发电机的两端，即两端有两个油流（空气侧油流和氢气侧油流），这两种油流是独立的，两个油流在发电机两端压力是一样的，因此正常运行时是不会有油流交换。这种双流环密封布置的好处是既能减少氢损失，也能避免空气进入发电机。

如果发电机密封油系统故障时，可能会导致密封油进入发电机，这种情况是不允许的，因为当发电机进油会降低定子线圈的绝缘，严重的情况下会击穿发电机绝缘，导致发电机绕组短路。另外，发电机密封油对发电机密封瓦同时也有润滑、冷却的作用，所以运行时密封油正常运行非常重要，直接影响机组的安全运行。在机组正常运行中，发电机密封油的压力必须比发电机中的氢气压力高83KPa，最小值不小于56KPa，运行中一般保持在70KPa以上。

密封油系统简图如下

事故经过

在2018年12月19日珠海电厂2号机组控制盘来“GENLEADBOXLIQUIDDETECTORHIGH”、“GENTURBINEENDLIQUIDDETECTORHIGH”报警，就地汽机端/励磁端液体检测器疏油有大量油出来，报警无法复位，发电机的氢气压力缓慢上升，就地检查主油箱油位是-170mm（正常油位是-100mm）并且在缓慢下降，打开液体检测器底部疏油阀保持连续疏油，检查密封油油与发电机氢气压差为79kpa，汽轮机端的空/氢侧密封油压差-10mmH2O，发电机端的空/氢侧密封油压差为10mmH2O，空气侧密封油流量达到50GPM（达到仪表最大显示值，实际值可能更高），氢侧油流量为20GPM（已达仪表最大显示值，实际值可能更高），尝试将发电机密封油的空气/氢气侧温度调节到38度，没有效果；将空气/氢气侧密封油母管压力从780KPA调节到730KPA，氢侧油流量降到17GPM。空气侧密封油流量仍然是50GPM保持不变，发电机液体检测装置的漏油量仍然很大。随后，2号机组控制盘来“GENMIDSPANLIQUIDDETECTORHIGH”报警，就地发电机中间液体检测器疏油有大量油出来，打开液体检测器底部疏油阀保持连续疏油。因发电机汽机端/中间/励磁端液体检测器油位高报警一直不能复位，担心发电机进油太多，申请中调同意解列，解列后紧急排氢，发电机汽机端/中间/励磁端漏油检测器油位高报警复位，疏油油量逐渐减少至没有。

当时发电机来汽机端液体检测器油位高报警表明发电机下部汽机端所装的液体检测器处已经进油了，在励磁端液体检测器油位高信号发出表明励磁端主出线盒底部位置有来自油密封泄漏的油溢出，发电机中间液体检测器高报警表明来自发电机的某一端漏油溢出已流到此点。这次发电机漏油量大，几乎没有给运行人员判断故障原因以及相应做调整密封油参数的时间，为保护机组设备必须紧急停机。

原因分析

发电机进油的原因一般是发电机消泡箱满油时密封油通过发电机轴的间隙进入发电机，下面分析消泡箱满油的主要原因：

1、密封油密封瓦的间隙变大引起。间隙改变使密封油油量变大，过多的密封油进入到消泡箱，超出设计氢侧疏油调节箱调节能力时，氢侧疏油调节箱、消泡箱油位迅速上升满油；另外密封瓦的间隙变大，密封油流速变快，空侧与氢侧密封油交换增加，会降低氢气纯度。基于这种考虑，当时事故处理的时候将发电机密封油空氢侧温度由正常运行的42℃调至38℃，这种调整并没有起到效果，因为漏油原因不是由于密封瓦的间隙变大引起。

2、密封油的温度变化引起。如果密封油的温度升高，密封油流动面积不变，如果保持密封油的压力稳定不变，那么密封油流量会变大，进入发电机消泡箱的油会增加。密封油的温度升高会使发电机密封瓦的间隙变大。这也需要提高密封油的流速以确保密封油的压力稳定，所以密封油的温度升高有可能导致消泡箱的油过多而来不及排油，发电机就会进油。通过当时密封油运行参数的查看，密封油油温事故发生前一直是稳定在42℃，所以这个原因也可以排除。

3、氢侧密封油回油路堵塞。这样会使消泡箱油位升高至超过轴颈密封位置，会有密封油进入发电机，在事故后对回油油路进行了详细检查，油路正常无堵塞，氢侧密封油泵出力也正常，因此这个原因可以排除。

4、氢气侧密封油压控制不好。密封油系统通过均压阀来控制氢侧和空侧的密封油压相等，差压限制在允许的变化范围（±50mmH20）内。因为油压必须跟踪迅速准确，所以均压平衡阀非常重要，如果灵敏度不够，压力跟踪不好，回油量加大，密封油将进入发电机内部。在事故处理时，运行人员降低密封油压，氢侧密封油流量下降。但是空气侧密封油流量保持不变（顶表），很有可能空侧实际流量并没有下降或者下降很小，空侧密封油窜油到氢侧油路，发电机进油量还是很大，所以发电机底部液体检测器报警一直不能复位，并且主油箱油位还在继续下降。事实上在停机后，通过详细检查，发现是励磁端的均压平衡阀出现故障，导致氢侧密封油压低于空侧密封油压，空侧密封油窜入氢侧油路，使氢侧密封油压上升至和导空侧密封油压一样，所以当时表计显示励磁端的空/氢侧密封油压差为10mmH2O，因为窜油量太大，致消泡箱满油并溢流进入发电机。停机后维修人员更换均压平衡阀，启机密封油系统正常，发电机没有来底部液体检测器报警。

事故反思

1、如果时间允许，没有发生这样大量喷油的情况，根据以往的经验，可以通过以下途径调整：当发现从发电机排出的油量增加，并且当主油箱的油位下降时，适当关小密封油的氢侧压力调节旁通阀，密封油氢侧油压增加，氢侧压力略高于空侧的压力，可有效减少空侧的密封油窜油。如果调节氢侧母管压力调节阀后发电机进油量没改善时，调整密封油空侧母管压力调节阀，使发电机密封油氢气压差为72KPa（不能低于65KPa）。这样是保证发电机氢气能有足够高压力的密封油密封的情况下，降低密封油和发电机氢气的压差值，通过减少密封油流量来减少发电机进油。

2、氢侧回油调节箱带有两个浮球式调节阀，正常是可以用来控制氢侧油箱的油位，这次事故漏油量很大，导致油位没有办法控制好，密封油系统设置在发电机两端消泡箱底部有接出一路疏油管道，紧急情况下可以开启疏油手动阀排油至地沟，控制消泡箱油位，防止发电机进油，事故发生到停机的操作时间很短，否则可以开启该疏油手动阀试试降低消泡箱油位。同比其他电厂有的直接把消泡箱底部排放管道直接接入空侧密封油进油管，中间加装一个隔离手动阀，当消泡箱液位高时打开该阀门，通过空侧密封油泵的入口负压抽吸，快速降低消泡箱液位，这比单纯排至地沟要快，也是可以参考改造的一个思路。

3、如果发电机进油，正常两端的消泡箱应会有到液位高位报警，但历史记录未检测到有液位高位报警。事件发生后，热工人员验证了消泡箱液位高的报警探头和回路，没有发现异常，两侧消泡箱液位高报警探头不太可能同时发生故障，停机后检查也未发现发电机挡油板有任何损坏，密封油不经过消泡箱溢流而直接喷入发电机的可能性也很小，只能解释为消泡箱油位上升太快导致报警探头异常。消泡箱液位高报警是相当重要的报警参数，应该维护到位确保关键时刻能及时来报警提醒运行人员。

4、从以往数据来看，2号机组发电机有轻微漏油的情况，经常需要疏油（约500ML/天），排查过认为是2号机组本身密封瓦块的间隙调整不好的原因，运行中密封油系统空侧密封油流动阻力小，空侧密封油很容易流到氢侧油路，而空气/氢气侧密封油流量计已经是到达最大量程值，对于运行人员来看表计已经失去参考意义，如果是由于系统故障流量增大，但是表计已经无法反映出来了，所以这两个流量计应扩大量程范围，或者在安全运行情况下想办法降低密封油流量，使读数准确，确保能作为运行中的重要监控参数。从安全监控的角度来看，可以考虑增加密封油远程监控的参数：将空气/氢气侧密封油流量添加到单元控制屏幕显示；另外氢侧疏油调节箱可以加装远方油位指示或者调节箱的补/排油浮球阀的开关信号加入机组控制画面显示，因为如果油位稳定，排放浮阀将不起作用，表明空氢侧密封油不会相互窜油，空氢侧密封油才真正达到了良好的平衡。

5、因为机组并没有设置主油箱油位低跳机保护，规程也没有明确规定油位值低于多少时应紧急停机，在处理事故的过程中一直有补油，主油箱油位是维持正常的，因为处理无效紧急停机，停机后检查发现还是有密封油覆盖在发电机绕组和铁芯上面，对机组设备造成了损害，为此可以在机组主油箱上加装油位测量装置，油位测量装置信号引入DCS系统的DEH系统，信号三取二后引入汽机保护系统作为汽机跳闸信号，由此作为发电机的一个保护。

结论

以上是对珠海电厂700MW机组发电机组密封油系统事故的分析，并提出了一些操作运行思路和密封油改造思路，希望它能为同类发电机密封油系统的运行提供一定的参考。

参考文献：

[1]应伟亮，陈立新发电机密封油系统漏油的原因分析浙江电力2005.06

[2]张军引进型300MW发电机组密封油系统的技术特点及异常分析机电信息2005.09