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摘要：根据某电厂#2机组密封油系统及氢气系统的运行状况，分析密封油系统对发电机内氢气纯度、露点温度、氢气压力的影响，以及密封油系统的异常运行导致发电机进油的机理，从运行的角度提出相应的优化方案和预防措施，维持氢气品质及防止发电机进油，为同类机型相关问题的解决提供参考。
关键词：发电机 密封油系统 优化 氢气品质 进油
1 前言
某电厂#2发电机为哈尔滨电机厂生产的QFSN-300-2型汽轮发电机，采用水氢氢冷却方式，即定子绕组为水内冷，转子绕组为氢内冷，定子铁心为氢表冷的方式。为防止外界气体进入发电机以及机内氢气漏出，该型号发电机配置了“双流环式油密封”。然而，机组投运以来，特别是历次大、小修结束后，经常出现氢气纯度难以维持、露点温度上升、氢压下降较快的现象，增加了机组的排补氢量。另外，曾发生过因密封油系统运行失常导致的发电机进油事件，对机组安全带来了威胁。
2 密封油系统的组成及密封原理
该机组密封油系统如图1所示。系统由消泡箱、空/氢侧密封油箱、油泵、压差阀、平衡阀以及油温、油压、液位计等各种测量元件和连接管路组成，形成空、氢侧两个相对独立的油路。
空侧油路：空侧密封油回油与#5、#6、#7、#8支持轴承润滑油回油汇集至6m层顶部的空侧密封油箱，该油箱通过U形管与主油箱连接，大部分油通过U形管自动溢流至主油箱同时保持空侧密封油箱油位正常。空侧交、直流密封油泵从空侧油箱取得油源，经过冷油器、油滤网、压差阀等设备，送至密封瓦的空侧，使空侧密封油压始终保持在高于发电机内气体压力84kPa左右的水平上。氢侧油路：氢侧交、直流密封油泵从氢侧密封油箱取得油源，经过冷油器、油滤网、平衡阀等设备，送至密封瓦的氢侧，通过平衡阀的自动调整使氢侧密封油压对空侧油压跟踪良好（理想差值为±0.49kPa以内）。
两路油供至密封瓦上的两个环状配油槽，在密封瓦与转轴的间隙中形成一层油膜。密封瓦内的空侧油压通过压差阀维持高于发电机内气压84kPa左右，氢侧油压通过平衡阀使其与空侧油压基本一致，一方面可防止氢气从发电机轴端泄漏，另一方面，若平衡阀跟踪良好，氢、空侧油压基本一致，密封瓦中间区段处的油交换达到最小，避免了溶有空气、水蒸汽、油烟等杂质的空侧油窜入氢侧，影响机内的氢气纯度；同时氢侧油中溶解的氢气也不通过空侧油排向大气，维持机内氢压。另外，两股油流也起到冷却、润滑和清洗密封瓦的作用。
3 氢气品质下降及发电机进油的危害
氢气品质体现为纯度、湿度（露点温度）、压力，导致机内氢气纯度下降、露点温度上升的杂质主要为油烟、空气和水蒸汽，此类气体的大量进入，对发电机组的运行经济性、安全性带来危害。首先，油烟、空气、水蒸汽的进入直接影响了氢气对发电机各部温升的冷却效果。其次，油烟和水蒸汽会使绝缘受潮，降低各绝缘部件的绝缘水平，严重时可能引发绝缘击穿事故。第三，各类杂质密度比氢气大，增加了发电机的风扇功耗，降低了发电机的运行效率。此外，纯度下降、湿度上升、氢压下降等也增加了排污、补氢的次数和补氢量，影响了发电机组的运行经济性，对发电厂造成了一定的经济损失。
汽轮发电机组润滑油、密封油属于有机溶剂，发电机进油会腐蚀线圈绝缘，加快绝缘老化，可能导致绝缘击穿，出现单相接地或相间短路，严重威胁机组的安全运行。同时油中溶有的较多的水分、油烟、空气等也随之进入发电机而释出。因此，维持密封油系统的正常运行，维持氢气品质和防止发电机进油，是确保机组安全经济运行的一个重要因素。
4 维持氢气品质
4.1 氢压、纯度下降、湿度上升的原因分析
（1）由于汽轮机汽封结构的原因，该类机型的主机润滑油中含有一定量的水份和溶解气体，即使油净化装置和排烟风机正常运行仍无法彻底排除。油中杂质经润滑油系统进入汽轮机推力轴承和各支持轴承，而#5、#6、#7、#8支持轴承回油参与空侧密封油的循环，使水份和空气等杂质带至密封油系统。
（2）密封瓦处空、氢侧油压不平衡，造成密封瓦处空、氢侧油之间窜油。同时为维持正常油位，氢侧密封油箱内的排油浮球阀和补油浮球阀将自动排油或补油。因此，只要密封瓦处的两侧油压不绝对相等，都会在密封瓦及氢侧密封油箱内发生相互窜油，使空侧油中的杂质带到氢侧油，氢侧油中的氢气带到空侧油，导致氢压和纯度下降。
（3）空侧、氢侧油路因转轴的机械甩油和升温作用，形成油烟、水汽和释出不凝气体，在发电机风扇负压作用下经氢气密封处进入发电机。
（4）密封瓦与转轴的间隙大小决定了密封油流量的多少。相同密封油压的情况下，间隙越大所需的密封油流量越大，则发生窜油时两股油的交换量也越大。
（5）該机组氢侧密封油箱补油方式不合理，空侧来的压力油未经油气分离、净化便直接补至氢侧密封油箱，必然带来杂质污染氢侧油路。
（6）该机组氢侧密封油箱浮球阀出现过卡涩、内漏等现象，可能在某一油位同时进行排油、补油，导致空、氢侧油路之间窜油量增大。
4.2 维持氢气品质的措施
由上述分析，密封油系统、氢气系统的正常、可靠运行，关键在于平衡阀的良好跟踪、密封瓦间隙的控制和自动排补油阀的可靠等。对于运行值班员，可从以下几方面调整密封油系统。
（1）适当降低密封油温，可将其保持在标准允许的低限运行（接近38℃）。除减少油烟以外，因油温低油的粘度高，维持一定的密封油压力，所需的密封油流量会减少，从而两股密封油的交换量也会减少。
（2）正常运行中，应保持空侧密封油箱排烟风机的可靠运行，运行側风机进出口挡板必须全开，备用侧入口挡板全关、无倒风，尽量提高空侧密封油箱的负压，有利于空侧回油的杂质释出。氢侧密封油箱相应排、补油浮球阀前手动门应保持全开，强制排油门全关，满足氢侧密封油箱油位的自动调整。 （3）增加密封瓦处高精度的空、氢侧油压测点。密封瓦处空、氢侧油压的平衡是减少窜油的关键，为尽可能真实准确地反映密封瓦处的油压及压差，该机组大修在最接近密封瓦环状配油槽的进油管路上加装了高精度的数显式密封瓦油压表，以提供调整油压的可靠依据。而压差为零不代表绝对不窜油，最终的调整效果应通过手摸氢侧密封油箱排、补油管的温度变化来判断。理想状态是两根油管都是凉的，说明窜油量极少。若两根油管都是凉的，氢纯度和压力仍不能维持，则可能是汽、励两端密封瓦一端是空侧向氢侧窜，另一端则相反，需要分别调整两端油压差。不同的氢压、密封油进回油温度均会改变窜油量，经过一段时间有针对性的跟踪调整，该机组氢气品质有了极大的改善。
（4）该机组的压差阀、平衡阀油压信号均有两路，可利用信号取样手动门的运行方式分别微调汽、励两端的油压和压差。其压差阀、平衡阀压力信号取样图如图2所示。
图2 压差阀、平衡阀压力信号取样图
正常运行时平衡阀的两路油压信号使用密封瓦来压力信号，压差阀/平衡阀出口来压力信号门全关。当发现氢侧密封油箱排油管发烫，密封瓦处空侧向氢侧窜油，需要调高氢侧油压时，可微开压差阀出口至平衡阀空侧密封油压取样门，如图阀门1和阀门2，人为提高平衡阀空侧油信号室的压力，使平衡阀开大，提高氢侧油压，达到新的平衡。该方法可针对汽、励端不同的窜油情况单独调整某一平衡阀。
（5）由于平衡阀的阀杆穿过活塞油缸，两者的间隙造成氢侧油信号室有一定程度的窜油，不能真实反映密封瓦的氢侧进油压力。窜油的路径为：平衡阀内氢侧油主路→阀杆与油缸之间的间隙→氢侧油信号室→氢侧油压信号管→密封瓦氢侧。因此，当窜油较大时，适当关小氢侧油压信号门，反而能提高氢侧油信号室的压力，使平衡阀向关小的方向移动，降低氢侧密封油压。
5 防止发电机进油
5.1 密封油进入发电机的原因分析
密封瓦结构如图3所示。密封油进入发电机的唯一途径，是密封瓦座的迷宫式密封环与转轴之间的间隙。导致进油有以下三种可能：
1 前言
某电厂#2发电机为哈尔滨电机厂生产的QFSN-300-2型汽轮发电机，采用水氢氢冷却方式，即定子绕组为水内冷，转子绕组为氢内冷，定子铁心为氢表冷的方式。为防止外界气体进入发电机以及机内氢气漏出，该型号发电机配置了“双流环式油密封”。然而，机组投运以来，特别是历次大、小修结束后，经常出现氢气纯度难以维持、露点温度上升、氢压下降较快的现象，增加了机组的排补氢量。另外，曾发生过因密封油系统运行失常导致的发电机进油事件，对机组安全带来了威胁。
2 密封油系统的组成及密封原理
该机组密封油系统如图1所示。系统由消泡箱、空/氢侧密封油箱、油泵、压差阀、平衡阀以及油温、油压、液位计等各种测量元件和连接管路组成，形成空、氢侧两个相对独立的油路。
空侧油路：空侧密封油回油与#5、#6、#7、#8支持轴承润滑油回油汇集至6m层顶部的空侧密封油箱，该油箱通过U形管与主油箱连接，大部分油通过U形管自动溢流至主油箱同时保持空侧密封油箱油位正常。空侧交、直流密封油泵从空侧油箱取得油源，经过冷油器、油滤网、压差阀等设备，送至密封瓦的空侧，使空侧密封油压始终保持在高于发电机内气体压力84kPa左右的水平上。氢侧油路：氢侧交、直流密封油泵从氢侧密封油箱取得油源，经过冷油器、油滤网、平衡阀等设备，送至密封瓦的氢侧，通过平衡阀的自动调整使氢侧密封油压对空侧油压跟踪良好（理想差值为±0.49kPa以内）。
两路油供至密封瓦上的两个环状配油槽，在密封瓦与转轴的间隙中形成一层油膜。密封瓦内的空侧油压通过压差阀维持高于发电机内气压84kPa左右，氢侧油压通过平衡阀使其与空侧油压基本一致，一方面可防止氢气从发电机轴端泄漏，另一方面，若平衡阀跟踪良好，氫、空侧油压基本一致，密封瓦中间区段处的油交换达到最小，避免了溶有空气、水蒸汽、油烟等杂质的空侧油窜入氢侧，影响机内的氢气纯度；同时氢侧油中溶解的氢气也不通过空侧油排向大气，维持机内氢压。另外，两股油流也起到冷却、润滑和清洗密封瓦的作用。
3 氢气品质下降及发电机进油的危害
氢气品质体现为纯度、湿度（露点温度）、压力，导致机内氢气纯度下降、露点温度上升的杂质主要为油烟、空气和水蒸汽，此类气体的大量进入，对发电机组的运行经济性、安全性带来危害。首先，油烟、空气、水蒸汽的进入直接影响了氢气对发电机各部温升的冷却效果。其次，油烟和水蒸汽会使绝缘受潮，降低各绝缘部件的绝缘水平，严重时可能引发绝缘击穿事故。第三，各类杂质密度比氢气大，增加了发电机的风扇功耗，降低了发电机的运行效率。此外，纯度下降、湿度上升、氢压下降等也增加了排污、补氢的次数和补氢量，影响了发电机组的运行经济性，对发电厂造成了一定的经济损失。
汽轮发电机组润滑油、密封油属于有机溶剂，发电机进油会腐蚀线圈绝缘，加快绝缘老化，可能导致绝缘击穿，出现单相接地或相间短路，严重威胁机组的安全运行。同时油中溶有的较多的水分、油烟、空气等也随之进入发电机而释出。因此，维持密封油系统的正常运行，维持氢气品质和防止发电机进油，是确保机组安全经济运行的一个重要因素。
4 维持氢气品质
4.1 氢压、纯度下降、湿度上升的原因分析
（1）由于汽轮机汽封结构的原因，该类机型的主机润滑油中含有一定量的水份和溶解气体，即使油净化装置和排烟风机正常运行仍无法彻底排除。油中杂质经润滑油系统进入汽轮机推力轴承和各支持轴承，而#5、#6、#7、#8支持轴承回油参与空侧密封油的循环，使水份和空气等杂质带至密封油系统。
（2）密封瓦处空、氢侧油压不平衡，造成密封瓦处空、氢侧油之间窜油。同时为维持正常油位，氫侧密封油箱内的排油浮球阀和补油浮球阀将自动排油或补油。因此，只要密封瓦处的两侧油压不绝对相等，都会在密封瓦及氢侧密封油箱内发生相互窜油，使空侧油中的杂质带到氢侧油，氢侧油中的氢气带到空侧油，导致氢压和纯度下降。 （3）空侧、氢侧油路因转轴的机械甩油和升温作用，形成油烟、水汽和释出不凝气体，在发电机风扇负压作用下经氢气密封处进入发电机。
（4）密封瓦与转轴的间隙大小决定了密封油流量的多少。相同密封油压的情况下，间隙越大所需的密封油流量越大，則发生窜油时两股油的交换量也越大。
（5）该机组氢侧密封油箱补油方式不合理，空侧来的压力油未经油气分离、净化便直接补至氢侧密封油箱，必然带来杂质污染氢侧油路。
（6）该机组氢侧密封油箱浮球阀出现过卡涩、内漏等现象，可能在某一油位同时进行排油、补油，导致空、氢侧油路之间窜油量增大。
4.2 维持氢气品质的措施
由上述分析，密封油系统、氢气系统的正常、可靠运行，关键在于平衡阀的良好跟踪、密封瓦间隙的控制和自动排补油阀的可靠等。对于运行值班员，可从以下几方面调整密封油系统。
（1）适当降低密封油温，可将其保持在标准允许的低限运行（接近38℃）。除减少油烟以外，因油温低油的粘度高，维持一定的密封油压力，所需的密封油流量会减少，从而两股密封油的交换量也会减少。
（2）正常运行中，应保持空侧密封油箱排烟风机的可靠运行，运行侧风机进出口挡板必须全开，备用侧入口挡板全关、无倒风，尽量提高空侧密封油箱的负压，有利于空侧回油的杂质释出。氢侧密封油箱相应排、补油浮球阀前手动门应保持全开，强制排油门全关，满足氢侧密封油箱油位的自动调整。
（3）增加密封瓦处高精度的空、氢侧油压测点。密封瓦处空、氢侧油压的平衡是减少窜油的关键，为尽可能真实准确地反映密封瓦处的油压及压差，该机组大修在最接近密封瓦环状配油槽的进油管路上加装了高精度的数显式密封瓦油压表，以提供调整油压的可靠依据。而压差为零不代表绝对不窜油，最终的调整效果应通过手摸氢侧密封油箱排、补油管的温度变化来判断。理想状态是两根油管都是凉的，说明窜油量极少。若两根油管都是凉的，氢纯度和压力仍不能维持，则可能是汽、励两端密封瓦一端是空侧向氢侧窜，另一端则相反，需要分别调整两端油压差。不同的氢压、密封油进回油温度均会改变窜油量，经过一段时间有针对性的跟踪调整，该机组氢气品质有了极大的改善。
（4）该机组的压差阀、平衡阀油压信号均有两路，可利用信号取样手动门的运行方式分别微调汽、励两端的油压和压差。其压差阀、平衡阀压力信号取样图如图2所示。
正常运行时平衡阀的两路油压信号使用密封瓦来压力信号，压差阀/平衡阀出口来压力信号门全关。当发现氢侧密封油箱排油管发烫，密封瓦处空侧向氢侧窜油，需要调高氢侧油压时，可微开压差阀出口至平衡阀空侧密封油压取样门，如图阀门1和阀门2，人为提高平衡阀空侧油信号室的压力，使平衡阀开大，提高氢侧油压，达到新的平衡。该方法可针对汽、励端不同的窜油情况单独调整某一平衡阀。
（5）由于平衡阀的阀杆穿过活塞油缸，两者的间隙造成氢侧油信号室有一定程度的窜油，不能真实反映密封瓦的氢侧进油压力。窜油的路径为：平衡阀内氢侧油主路→阀杆与油缸之间的间隙→氢侧油信号室→氢侧油压信号管→密封瓦氢侧。因此，当窜油较大时，适当关小氢侧油压信号门，反而能提高氢侧油信号室的压力，使平衡阀向关小的方向移动，降低氢侧密封油压。
5 防止发电机进油
5.1 密封油进入发电机的原因分析
密封瓦结构如图3所示。密封油进入发电机的唯一途径，是密封瓦座的迷宫式密封环与转轴之间的间隙。导致进油有以下三种可能：
（1）密封瓦处空侧向氢侧窜油而氢侧密封油箱排、补油浮球阀失灵造成氢侧密封油箱满油，随后消泡箱满油，油从迷宫挡油板和转轴之间的间隙溢入发电机内。过程中先后发出“发电机氢侧回油密封箱液位高”、“发电机励端/汽端消泡箱液位高”和“发电机出现油水”三个报警信号。
（2）密封瓦处空侧向氢侧窜油量过大或消泡箱回油管回油不畅，消泡箱满油，油从迷宫挡油板和转轴之间的间隙溢入发电机内。过程中先后发出“发电机励端/汽端消泡箱液位高”和“发电机出现油水”两个报警信号。
（3）氢侧密封油压与氢压压差过大，氢侧密封油排油腔室内的氢侧回油未能及时排至消泡箱，而直接从密封瓦内油挡与转轴之间的间隙漏入发电机内。过程中只发出“发电机出现油水”一个报警信号。
5.2 防止发电机进油的措施
正常运行中，只要自动排、补油阀可靠，依上述监视、调整手段执行，一般不会发生进油事件。该机组及同类机型几例发电机进油事件均发生在机内气体置换、转速变化、机内气压较低或密封油系统某主要部件正在检修等情况下。
（1）发电机排氢或排空气时需控制降压速度，监视空、氢侧密封油压力下降趋势能否跟上气体降压速度，否则若气体降压速度过快，一旦压差阀或平衡阀出现跟踪调节迟滞或卡涩等异常情况，很容易出现上述第3条的进油现象。
（2）发电机气体压力较低时需加强对氢侧密封油箱油位的监视，该状态下如出现排油浮球阀卡涩或油位上涨自动打开时，由于发电机气体压力低，排油浮球阀排不了油，相反空侧油靠静压差从排油浮球阀补入氢侧密封油箱，加速油箱油位上涨，如不及时调整很容易出现上述第1条的进油现象。
因此，机内气压较低时应将排油浮球阀前手动门全关，保持补油浮球阀前手动门全开，适当打开氢侧密封油强制排油手动门，观察油位稳定后即可。
（3）密封油系统主要部件检修，如压差阀、平衡阀故障，使用旁路手动门调整时，或交、直流密封油泵故障，使用备用密封油时，应密切监视两侧油压，极有可能出现压差过大、窜油量过大造成上述第2条的进油现象。同时，主要部件检修时应尽量避免气体置换、排氢等其它重大操作。
（4）发电机气体置换、冲转和惰走阶段，均有可能改变窜油方向和窜油量，应加强监视氢侧密封油箱油位的变化趋势。另外，冲转过程中，随着转速的升高，转轴带油能力增强，空、氢侧密封油压会显著下降，如不及时调整，很容易造成漏氫。 6 结束语
通过分析我厂#2机组密封油系统的运行情况对发电机内氢气纯度、露点温度、氢气压力的影响和导致发电机进油的可能性，对密封油系统的运行进行了一系列优化，结合机组大修时对密封瓦间隙的调整，该机组在维持发电机内氢气品质方面有了很大改善，也完全杜绝了发电机进油事件的再次发生，为同类机型相关问题的解决提供了参考。
参考文献：
[1] 李强，叶建军.密封油系统对氢气品质的影响[J].热电技术，2010（2）.
[2] 吴强.汽轮机密封油系统异常分析及处理[J].华电技术，2010（8）.
（1）密封瓦处空侧向氢侧窜油而氢侧密封油箱排、补油浮球阀失灵造成氢侧密封油箱满油，随后消泡箱满油，油从迷宫挡油板和转轴之间的间隙溢入发电机内。过程中先后发出“发电机氢侧回油密封箱液位高”、“发电机励端/汽端消泡箱液位高”和“发电机出现油水”三个报警信号。
（2）密封瓦处空侧向氢侧窜油量过大或消泡箱回油管回油不畅，消泡箱满油，油从迷宫挡油板和转轴之间的间隙溢入发电机内。过程中先后发出“发电机励端/汽端消泡箱液位高”和“发电机出现油水”两个报警信号。
（3）氢侧密封油压与氢压压差过大，氢侧密封油排油腔室内的氢侧回油未能及时排至消泡箱，而直接从密封瓦内油挡与转轴之间的间隙漏入发电机内。过程中只发出“发电机出现油水”一个报警信号。
5.2 防止发电机进油的措施
正常运行中，只要自动排、补油阀可靠，依上述监视、调整手段执行，一般不会发生进油事件。该机组及同类机型几例发电机进油事件均发生在机内气体置换、转速变化、机内气压较低或密封油系统某主要部件正在检修等情况下。
（1）发电机排氢或排空气时需控制降压速度，监视空、氢侧密封油压力下降趨势能否跟上气体降压速度，否则若气体降压速度过快，一旦压差阀或平衡阀出现跟踪调节迟滞或卡涩等异常情况，很容易出现上述第3条的进油现象。
（2）发电机气体压力较低时需加强对氢侧密封油箱油位的监视，该状态下如出现排油浮球阀卡涩或油位上涨自动打开时，由于发电机气体压力低，排油浮球阀排不了油，相反空侧油靠静压差从排油浮球阀补入氢侧密封油箱，加速油箱油位上涨，如不及时调整很容易出现上述第1条的进油现象。
因此，机内气压较低时应将排油浮球阀前手动门全关，保持补油浮球阀前手动门全开，适当打开氢侧密封油强制排油手动门，观察油位稳定后即可。
（3）密封油系统主要部件检修，如压差阀、平衡阀故障，使用旁路手动门调整时，或交、直流密封油泵故障，使用备用密封油时，应密切监视两侧油压，极有可能出现压差过大、窜油量过大造成上述第2条的进油现象。同时，主要部件检修时应尽量避免气体置换、排氢等其它重大操作。
（4）发电机气体置换、冲转和惰走阶段，均有可能改变窜油方向和窜油量，应加强监视氢侧密封油箱油位的变化趋势。另外，冲转过程中，随着转速的升高，转轴带油能力增强，空、氢侧密封油压会显著下降，如不及时调整，很容易造成漏氢。
6 结束语
通過分析我厂#2机组密封油系统的运行情况对发电机内氢气纯度、露点温度、氢气压力的影响和导致发电机进油的可能性，对密封油系统的运行进行了一系列优化，结合机组大修时对密封瓦间隙的调整，该机组在维持发电机内氢气品质方面有了很大改善，也完全杜绝了发电机进油事件的再次发生，为同类机型相关问题的解决提供了参考。
参考文献：
[1] 李强，叶建军.密封油系统对氢气品质的影响[J].热电技术，2010（2）.
[2] 吴强.汽轮机密封油系统异常分析及处理[J].华电技术，2010（8）.
关键词：发电机 密封油系统 优化 氢气品质 进油
1 前言
某电厂#2发电机为哈尔滨电机厂生产的QFSN-300-2型汽轮发电机，采用水氢氢冷却方式，即定子绕组为水内冷，转子绕组为氢内冷，定子铁心为氢表冷的方式。为防止外界气体进入发电机以及机内氢气漏出，该型号发电机配置了“双流环式油密封”。然而，机组投运以来，特别是历次大、小修结束后，经常出现氢气纯度难以维持、露点温度上升、氢压下降较快的现象，增加了机组的排补氢量。另外，曾发生过因密封油系统运行失常导致的发电机进油事件，对机组安全带来了威胁。
2 密封油系统的组成及密封原理
该机组密封油系统如图1所示。系统由消泡箱、空/氢侧密封油箱、油泵、压差阀、平衡阀以及油温、油压、液位计等各种测量元件和连接管路组成，形成空、氢侧两个相对独立的油路。
空侧油路：空侧密封油回油与#5、#6、#7、#8支持轴承润滑油回油汇集至6m层顶部的空侧密封油箱，该油箱通过U形管与主油箱连接，大部分油通过U形管自动溢流至主油箱同时保持空侧密封油箱油位正常。空侧交、直流密封油泵从空侧油箱取得油源，经过冷油器、油滤网、压差阀等设备，送至密封瓦的空侧，使空侧密封油压始终保持在高于发电机内气体压力84kPa左右的水平上。氢侧油路：氢侧交、直流密封油泵从氢侧密封油箱取得油源，经过冷油器、油滤网、平衡阀等设备，送至密封瓦的氢侧，通过平衡阀的自动调整使氢侧密封油压对空侧油压跟踪良好（理想差值为±0.49kPa以内）。
两路油供至密封瓦上的两个环状配油槽，在密封瓦与转轴的间隙中形成一层油膜。密封瓦内的空侧油压通过压差阀维持高于发电机内气压84kPa左右，氢侧油压通过平衡阀使其与空侧油压基本一致，一方面可防止氢气从发电机轴端泄漏，另一方面，若平衡阀跟踪良好，氢、空侧油压基本一致，密封瓦中间区段处的油交换达到最小，避免了溶有空气、水蒸汽、油烟等杂质的空侧油窜入氢侧，影响机内的氢气纯度；同时氢侧油中溶解的氢气也不通过空侧油排向大气，维持机内氢压。另外，两股油流也起到冷却、润滑和清洗密封瓦的作用。
3 氢气品质下降及发电机进油的危害
氢气品质体现为纯度、湿度（露点温度）、压力，导致机内氢气纯度下降、露点温度上升的杂质主要为油烟、空气和水蒸汽，此类气体的大量进入，对发电机组的运行经济性、安全性带来危害。首先，油烟、空气、水蒸汽的进入直接影响了氢气对发电机各部温升的冷却效果。其次，油烟和水蒸汽会使绝缘受潮，降低各绝缘部件的绝缘水平，严重时可能引发绝缘击穿事故。第三，各类杂质密度比氢气大，增加了发电机的风扇功耗，降低了发电机的运行效率。此外，纯度下降、湿度上升、氢压下降等也增加了排污、补氢的次数和补氢量，影响了发电机组的运行经济性，对发电厂造成了一定的经济损失。
汽轮发电机组润滑油、密封油属于有机溶剂，发电机进油会腐蚀线圈绝缘，加快绝缘老化，可能导致绝缘击穿，出现单相接地或相间短路，严重威胁机组的安全运行。同时油中溶有的较多的水分、油烟、空气等也随之进入发电机而释出。因此，维持密封油系统的正常运行，维持氢气品质和防止发电机进油，是确保机组安全经济运行的一个重要因素。
4 维持氢气品质
4.1 氢压、纯度下降、湿度上升的原因分析
（1）由于汽轮机汽封结构的原因，该类机型的主机润滑油中含有一定量的水份和溶解气体，即使油净化装置和排烟风机正常运行仍无法彻底排除。油中杂质经润滑油系统进入汽轮机推力轴承和各支持轴承，而#5、#6、#7、#8支持轴承回油参与空侧密封油的循环，使水份和空气等杂质带至密封油系统。
（2）密封瓦处空、氢侧油压不平衡，造成密封瓦处空、氢侧油之间窜油。同时为维持正常油位，氢侧密封油箱内的排油浮球阀和补油浮球阀将自动排油或补油。因此，只要密封瓦处的两侧油压不绝对相等，都会在密封瓦及氢侧密封油箱内发生相互窜油，使空侧油中的杂质带到氢侧油，氢侧油中的氢气带到空侧油，导致氢压和纯度下降。
（3）空侧、氢侧油路因转轴的机械甩油和升温作用，形成油烟、水汽和释出不凝气体，在发电机风扇负压作用下经氢气密封处进入发电机。
（4）密封瓦与转轴的间隙大小决定了密封油流量的多少。相同密封油压的情况下，间隙越大所需的密封油流量越大，则发生窜油时两股油的交换量也越大。
（5）該机组氢侧密封油箱补油方式不合理，空侧来的压力油未经油气分离、净化便直接补至氢侧密封油箱，必然带来杂质污染氢侧油路。
（6）该机组氢侧密封油箱浮球阀出现过卡涩、内漏等现象，可能在某一油位同时进行排油、补油，导致空、氢侧油路之间窜油量增大。
4.2 维持氢气品质的措施
由上述分析，密封油系统、氢气系统的正常、可靠运行，关键在于平衡阀的良好跟踪、密封瓦间隙的控制和自动排补油阀的可靠等。对于运行值班员，可从以下几方面调整密封油系统。
（1）适当降低密封油温，可将其保持在标准允许的低限运行（接近38℃）。除减少油烟以外，因油温低油的粘度高，维持一定的密封油压力，所需的密封油流量会减少，从而两股密封油的交换量也会减少。
（2）正常运行中，应保持空侧密封油箱排烟风机的可靠运行，运行側风机进出口挡板必须全开，备用侧入口挡板全关、无倒风，尽量提高空侧密封油箱的负压，有利于空侧回油的杂质释出。氢侧密封油箱相应排、补油浮球阀前手动门应保持全开，强制排油门全关，满足氢侧密封油箱油位的自动调整。 （3）增加密封瓦处高精度的空、氢侧油压测点。密封瓦处空、氢侧油压的平衡是减少窜油的关键，为尽可能真实准确地反映密封瓦处的油压及压差，该机组大修在最接近密封瓦环状配油槽的进油管路上加装了高精度的数显式密封瓦油压表，以提供调整油压的可靠依据。而压差为零不代表绝对不窜油，最终的调整效果应通过手摸氢侧密封油箱排、补油管的温度变化来判断。理想状态是两根油管都是凉的，说明窜油量极少。若两根油管都是凉的，氢纯度和压力仍不能维持，则可能是汽、励两端密封瓦一端是空侧向氢侧窜，另一端则相反，需要分别调整两端油压差。不同的氢压、密封油进回油温度均会改变窜油量，经过一段时间有针对性的跟踪调整，该机组氢气品质有了极大的改善。
（4）该机组的压差阀、平衡阀油压信号均有两路，可利用信号取样手动门的运行方式分别微调汽、励两端的油压和压差。其压差阀、平衡阀压力信号取样图如图2所示。
图2 压差阀、平衡阀压力信号取样图
正常运行时平衡阀的两路油压信号使用密封瓦来压力信号，压差阀/平衡阀出口来压力信号门全关。当发现氢侧密封油箱排油管发烫，密封瓦处空侧向氢侧窜油，需要调高氢侧油压时，可微开压差阀出口至平衡阀空侧密封油压取样门，如图阀门1和阀门2，人为提高平衡阀空侧油信号室的压力，使平衡阀开大，提高氢侧油压，达到新的平衡。该方法可针对汽、励端不同的窜油情况单独调整某一平衡阀。
（5）由于平衡阀的阀杆穿过活塞油缸，两者的间隙造成氢侧油信号室有一定程度的窜油，不能真实反映密封瓦的氢侧进油压力。窜油的路径为：平衡阀内氢侧油主路→阀杆与油缸之间的间隙→氢侧油信号室→氢侧油压信号管→密封瓦氢侧。因此，当窜油较大时，适当关小氢侧油压信号门，反而能提高氢侧油信号室的压力，使平衡阀向关小的方向移动，降低氢侧密封油压。
5 防止发电机进油
5.1 密封油进入发电机的原因分析
密封瓦结构如图3所示。密封油进入发电机的唯一途径，是密封瓦座的迷宫式密封环与转轴之间的间隙。导致进油有以下三种可能：
1 前言
某电厂#2发电机为哈尔滨电机厂生产的QFSN-300-2型汽轮发电机，采用水氢氢冷却方式，即定子绕组为水内冷，转子绕组为氢内冷，定子铁心为氢表冷的方式。为防止外界气体进入发电机以及机内氢气漏出，该型号发电机配置了“双流环式油密封”。然而，机组投运以来，特别是历次大、小修结束后，经常出现氢气纯度难以维持、露点温度上升、氢压下降较快的现象，增加了机组的排补氢量。另外，曾发生过因密封油系统运行失常导致的发电机进油事件，对机组安全带来了威胁。
2 密封油系统的组成及密封原理
该机组密封油系统如图1所示。系统由消泡箱、空/氢侧密封油箱、油泵、压差阀、平衡阀以及油温、油压、液位计等各种测量元件和连接管路组成，形成空、氢侧两个相对独立的油路。
空侧油路：空侧密封油回油与#5、#6、#7、#8支持轴承润滑油回油汇集至6m层顶部的空侧密封油箱，该油箱通过U形管与主油箱连接，大部分油通过U形管自动溢流至主油箱同时保持空侧密封油箱油位正常。空侧交、直流密封油泵从空侧油箱取得油源，经过冷油器、油滤网、压差阀等设备，送至密封瓦的空侧，使空侧密封油压始终保持在高于发电机内气体压力84kPa左右的水平上。氢侧油路：氢侧交、直流密封油泵从氢侧密封油箱取得油源，经过冷油器、油滤网、平衡阀等设备，送至密封瓦的氢侧，通过平衡阀的自动调整使氢侧密封油压对空侧油压跟踪良好（理想差值为±0.49kPa以内）。
两路油供至密封瓦上的两个环状配油槽，在密封瓦与转轴的间隙中形成一层油膜。密封瓦内的空侧油压通过压差阀维持高于发电机内气压84kPa左右，氢侧油压通过平衡阀使其与空侧油压基本一致，一方面可防止氢气从发电机轴端泄漏，另一方面，若平衡阀跟踪良好，氫、空侧油压基本一致，密封瓦中间区段处的油交换达到最小，避免了溶有空气、水蒸汽、油烟等杂质的空侧油窜入氢侧，影响机内的氢气纯度；同时氢侧油中溶解的氢气也不通过空侧油排向大气，维持机内氢压。另外，两股油流也起到冷却、润滑和清洗密封瓦的作用。
3 氢气品质下降及发电机进油的危害
氢气品质体现为纯度、湿度（露点温度）、压力，导致机内氢气纯度下降、露点温度上升的杂质主要为油烟、空气和水蒸汽，此类气体的大量进入，对发电机组的运行经济性、安全性带来危害。首先，油烟、空气、水蒸汽的进入直接影响了氢气对发电机各部温升的冷却效果。其次，油烟和水蒸汽会使绝缘受潮，降低各绝缘部件的绝缘水平，严重时可能引发绝缘击穿事故。第三，各类杂质密度比氢气大，增加了发电机的风扇功耗，降低了发电机的运行效率。此外，纯度下降、湿度上升、氢压下降等也增加了排污、补氢的次数和补氢量，影响了发电机组的运行经济性，对发电厂造成了一定的经济损失。
汽轮发电机组润滑油、密封油属于有机溶剂，发电机进油会腐蚀线圈绝缘，加快绝缘老化，可能导致绝缘击穿，出现单相接地或相间短路，严重威胁机组的安全运行。同时油中溶有的较多的水分、油烟、空气等也随之进入发电机而释出。因此，维持密封油系统的正常运行，维持氢气品质和防止发电机进油，是确保机组安全经济运行的一个重要因素。
4 维持氢气品质
4.1 氢压、纯度下降、湿度上升的原因分析
（1）由于汽轮机汽封结构的原因，该类机型的主机润滑油中含有一定量的水份和溶解气体，即使油净化装置和排烟风机正常运行仍无法彻底排除。油中杂质经润滑油系统进入汽轮机推力轴承和各支持轴承，而#5、#6、#7、#8支持轴承回油参与空侧密封油的循环，使水份和空气等杂质带至密封油系统。
（2）密封瓦处空、氢侧油压不平衡，造成密封瓦处空、氢侧油之间窜油。同时为维持正常油位，氫侧密封油箱内的排油浮球阀和补油浮球阀将自动排油或补油。因此，只要密封瓦处的两侧油压不绝对相等，都会在密封瓦及氢侧密封油箱内发生相互窜油，使空侧油中的杂质带到氢侧油，氢侧油中的氢气带到空侧油，导致氢压和纯度下降。 （3）空侧、氢侧油路因转轴的机械甩油和升温作用，形成油烟、水汽和释出不凝气体，在发电机风扇负压作用下经氢气密封处进入发电机。
（4）密封瓦与转轴的间隙大小决定了密封油流量的多少。相同密封油压的情况下，间隙越大所需的密封油流量越大，則发生窜油时两股油的交换量也越大。
（5）该机组氢侧密封油箱补油方式不合理，空侧来的压力油未经油气分离、净化便直接补至氢侧密封油箱，必然带来杂质污染氢侧油路。
（6）该机组氢侧密封油箱浮球阀出现过卡涩、内漏等现象，可能在某一油位同时进行排油、补油，导致空、氢侧油路之间窜油量增大。
4.2 维持氢气品质的措施
由上述分析，密封油系统、氢气系统的正常、可靠运行，关键在于平衡阀的良好跟踪、密封瓦间隙的控制和自动排补油阀的可靠等。对于运行值班员，可从以下几方面调整密封油系统。
（1）适当降低密封油温，可将其保持在标准允许的低限运行（接近38℃）。除减少油烟以外，因油温低油的粘度高，维持一定的密封油压力，所需的密封油流量会减少，从而两股密封油的交换量也会减少。
（2）正常运行中，应保持空侧密封油箱排烟风机的可靠运行，运行侧风机进出口挡板必须全开，备用侧入口挡板全关、无倒风，尽量提高空侧密封油箱的负压，有利于空侧回油的杂质释出。氢侧密封油箱相应排、补油浮球阀前手动门应保持全开，强制排油门全关，满足氢侧密封油箱油位的自动调整。
（3）增加密封瓦处高精度的空、氢侧油压测点。密封瓦处空、氢侧油压的平衡是减少窜油的关键，为尽可能真实准确地反映密封瓦处的油压及压差，该机组大修在最接近密封瓦环状配油槽的进油管路上加装了高精度的数显式密封瓦油压表，以提供调整油压的可靠依据。而压差为零不代表绝对不窜油，最终的调整效果应通过手摸氢侧密封油箱排、补油管的温度变化来判断。理想状态是两根油管都是凉的，说明窜油量极少。若两根油管都是凉的，氢纯度和压力仍不能维持，则可能是汽、励两端密封瓦一端是空侧向氢侧窜，另一端则相反，需要分别调整两端油压差。不同的氢压、密封油进回油温度均会改变窜油量，经过一段时间有针对性的跟踪调整，该机组氢气品质有了极大的改善。
（4）该机组的压差阀、平衡阀油压信号均有两路，可利用信号取样手动门的运行方式分别微调汽、励两端的油压和压差。其压差阀、平衡阀压力信号取样图如图2所示。
正常运行时平衡阀的两路油压信号使用密封瓦来压力信号，压差阀/平衡阀出口来压力信号门全关。当发现氢侧密封油箱排油管发烫，密封瓦处空侧向氢侧窜油，需要调高氢侧油压时，可微开压差阀出口至平衡阀空侧密封油压取样门，如图阀门1和阀门2，人为提高平衡阀空侧油信号室的压力，使平衡阀开大，提高氢侧油压，达到新的平衡。该方法可针对汽、励端不同的窜油情况单独调整某一平衡阀。
（5）由于平衡阀的阀杆穿过活塞油缸，两者的间隙造成氢侧油信号室有一定程度的窜油，不能真实反映密封瓦的氢侧进油压力。窜油的路径为：平衡阀内氢侧油主路→阀杆与油缸之间的间隙→氢侧油信号室→氢侧油压信号管→密封瓦氢侧。因此，当窜油较大时，适当关小氢侧油压信号门，反而能提高氢侧油信号室的压力，使平衡阀向关小的方向移动，降低氢侧密封油压。
5 防止发电机进油
5.1 密封油进入发电机的原因分析
密封瓦结构如图3所示。密封油进入发电机的唯一途径，是密封瓦座的迷宫式密封环与转轴之间的间隙。导致进油有以下三种可能：
（1）密封瓦处空侧向氢侧窜油而氢侧密封油箱排、补油浮球阀失灵造成氢侧密封油箱满油，随后消泡箱满油，油从迷宫挡油板和转轴之间的间隙溢入发电机内。过程中先后发出“发电机氢侧回油密封箱液位高”、“发电机励端/汽端消泡箱液位高”和“发电机出现油水”三个报警信号。
（2）密封瓦处空侧向氢侧窜油量过大或消泡箱回油管回油不畅，消泡箱满油，油从迷宫挡油板和转轴之间的间隙溢入发电机内。过程中先后发出“发电机励端/汽端消泡箱液位高”和“发电机出现油水”两个报警信号。
（3）氢侧密封油压与氢压压差过大，氢侧密封油排油腔室内的氢侧回油未能及时排至消泡箱，而直接从密封瓦内油挡与转轴之间的间隙漏入发电机内。过程中只发出“发电机出现油水”一个报警信号。
5.2 防止发电机进油的措施
正常运行中，只要自动排、补油阀可靠，依上述监视、调整手段执行，一般不会发生进油事件。该机组及同类机型几例发电机进油事件均发生在机内气体置换、转速变化、机内气压较低或密封油系统某主要部件正在检修等情况下。
（1）发电机排氢或排空气时需控制降压速度，监视空、氢侧密封油压力下降趋势能否跟上气体降压速度，否则若气体降压速度过快，一旦压差阀或平衡阀出现跟踪调节迟滞或卡涩等异常情况，很容易出现上述第3条的进油现象。
（2）发电机气体压力较低时需加强对氢侧密封油箱油位的监视，该状态下如出现排油浮球阀卡涩或油位上涨自动打开时，由于发电机气体压力低，排油浮球阀排不了油，相反空侧油靠静压差从排油浮球阀补入氢侧密封油箱，加速油箱油位上涨，如不及时调整很容易出现上述第1条的进油现象。
因此，机内气压较低时应将排油浮球阀前手动门全关，保持补油浮球阀前手动门全开，适当打开氢侧密封油强制排油手动门，观察油位稳定后即可。
（3）密封油系统主要部件检修，如压差阀、平衡阀故障，使用旁路手动门调整时，或交、直流密封油泵故障，使用备用密封油时，应密切监视两侧油压，极有可能出现压差过大、窜油量过大造成上述第2条的进油现象。同时，主要部件检修时应尽量避免气体置换、排氢等其它重大操作。
（4）发电机气体置换、冲转和惰走阶段，均有可能改变窜油方向和窜油量，应加强监视氢侧密封油箱油位的变化趋势。另外，冲转过程中，随着转速的升高，转轴带油能力增强，空、氢侧密封油压会显著下降，如不及时调整，很容易造成漏氫。 6 结束语
通过分析我厂#2机组密封油系统的运行情况对发电机内氢气纯度、露点温度、氢气压力的影响和导致发电机进油的可能性，对密封油系统的运行进行了一系列优化，结合机组大修时对密封瓦间隙的调整，该机组在维持发电机内氢气品质方面有了很大改善，也完全杜绝了发电机进油事件的再次发生，为同类机型相关问题的解决提供了参考。
参考文献：
[1] 李强，叶建军.密封油系统对氢气品质的影响[J].热电技术，2010（2）.
[2] 吴强.汽轮机密封油系统异常分析及处理[J].华电技术，2010（8）.
（1）密封瓦处空侧向氢侧窜油而氢侧密封油箱排、补油浮球阀失灵造成氢侧密封油箱满油，随后消泡箱满油，油从迷宫挡油板和转轴之间的间隙溢入发电机内。过程中先后发出“发电机氢侧回油密封箱液位高”、“发电机励端/汽端消泡箱液位高”和“发电机出现油水”三个报警信号。
（2）密封瓦处空侧向氢侧窜油量过大或消泡箱回油管回油不畅，消泡箱满油，油从迷宫挡油板和转轴之间的间隙溢入发电机内。过程中先后发出“发电机励端/汽端消泡箱液位高”和“发电机出现油水”两个报警信号。
（3）氢侧密封油压与氢压压差过大，氢侧密封油排油腔室内的氢侧回油未能及时排至消泡箱，而直接从密封瓦内油挡与转轴之间的间隙漏入发电机内。过程中只发出“发电机出现油水”一个报警信号。
5.2 防止发电机进油的措施
正常运行中，只要自动排、补油阀可靠，依上述监视、调整手段执行，一般不会发生进油事件。该机组及同类机型几例发电机进油事件均发生在机内气体置换、转速变化、机内气压较低或密封油系统某主要部件正在检修等情况下。
（1）发电机排氢或排空气时需控制降压速度，监视空、氢侧密封油压力下降趨势能否跟上气体降压速度，否则若气体降压速度过快，一旦压差阀或平衡阀出现跟踪调节迟滞或卡涩等异常情况，很容易出现上述第3条的进油现象。
（2）发电机气体压力较低时需加强对氢侧密封油箱油位的监视，该状态下如出现排油浮球阀卡涩或油位上涨自动打开时，由于发电机气体压力低，排油浮球阀排不了油，相反空侧油靠静压差从排油浮球阀补入氢侧密封油箱，加速油箱油位上涨，如不及时调整很容易出现上述第1条的进油现象。
因此，机内气压较低时应将排油浮球阀前手动门全关，保持补油浮球阀前手动门全开，适当打开氢侧密封油强制排油手动门，观察油位稳定后即可。
（3）密封油系统主要部件检修，如压差阀、平衡阀故障，使用旁路手动门调整时，或交、直流密封油泵故障，使用备用密封油时，应密切监视两侧油压，极有可能出现压差过大、窜油量过大造成上述第2条的进油现象。同时，主要部件检修时应尽量避免气体置换、排氢等其它重大操作。
（4）发电机气体置换、冲转和惰走阶段，均有可能改变窜油方向和窜油量，应加强监视氢侧密封油箱油位的变化趋势。另外，冲转过程中，随着转速的升高，转轴带油能力增强，空、氢侧密封油压会显著下降，如不及时调整，很容易造成漏氢。
6 结束语
通過分析我厂#2机组密封油系统的运行情况对发电机内氢气纯度、露点温度、氢气压力的影响和导致发电机进油的可能性，对密封油系统的运行进行了一系列优化，结合机组大修时对密封瓦间隙的调整，该机组在维持发电机内氢气品质方面有了很大改善，也完全杜绝了发电机进油事件的再次发生，为同类机型相关问题的解决提供了参考。
参考文献：
[1] 李强，叶建军.密封油系统对氢气品质的影响[J].热电技术，2010（2）.
[2] 吴强.汽轮机密封油系统异常分析及处理[J].华电技术，2010（8）.