1、.全國火電大機組（300MW級）競賽第36屆年會論文集汽機本體及輔機大型火力發電廠300MW發電機組漏氫量大、氫氣純度低故障分析及對策王慶想郭衍根（國電菏澤發電廠山東 菏澤 274032）摘要：針對菏澤發電廠#3機組漏氫量大、氫氣純度低、差壓閥及平衡閥工作不正常等一些故障問題，進行了全面分析，制定了切實可行的解決方案，并在現場對發電機轉子軸頸磨損進行了電刷鍍技術修復，總結了一套成熟的解決辦法。關鍵詞：發電機組漏氫量大；氫氣純度低；原因分析；對策1概述 菏澤電廠兩臺300MW汽輪發電機組分別于2001年11月份和2002年7月份投入運行，汽輪機型號為N300-16.7/537/537，發電機型號

2、為QFSN-X-2，采用水氫氫冷卻方式，發電機采用雙流環式密封結構。因安裝、調試及設備問題，運行過程中出現了漏氫量大、氫氣純度低、差壓閥及平衡閥工作不正常等一些故障。我們通過逐步探索研究找出了故障原因，制定了措施對策，解決了困擾多年的疑難問題。 2故障分析及對策 2.1 發電機氫氣純度下降故障分析：密封油系統采用雙流環式密封瓦，密封油分空側和氫側兩個油路，空側密封油路由交流空側油泵，從空側油箱取油進入密封瓦空側，再沿軸和密封瓦之間間隙流向軸承側，并匯同軸承油一并進入空側油箱，氫側密封油路由氫側油泵將氫側油箱中的油經勵端、汽端平衡閥到密封瓦氫側。在氫側油泵旁裝有旁路管道，通過氫側油調壓閥對氫側油

3、進行粗調。氫側油路油壓則通過勵端和汽端平衡閥進行細調，并使之自動跟蹤空側油壓而基本持平，回油則經消泡箱后回到氫側密封油箱。但在實際運行中因平衡閥、差壓閥設計問題或運行中配合間隙磨損變化及油中雜質造成平衡閥、差壓閥動作不靈活、卡澀、跟蹤滯后，發電機軸徑磨損變細、密封瓦間隙超標造成平衡閥、差壓閥調節跟蹤困難，當密封瓦兩個油路的供油油壓在密封瓦密封處不匹配時將導致空、氫側相互竄油。若氫側油壓高向空側竄油，則氫側回油箱油位下降，自動補油閥打開，空側向氫側回油箱補油。空側密封油箱中含有較多的水分和空氣，油通過密封瓦與氫氣接觸時，油中分離出的氣、汽進入發電機，造成氫純度下降和濕度上升。若空側油竄向氫側，則

4、產生類似結果。2.2平衡閥工作失常 故障分析及對策:平衡閥分汽端和勵端二只，其信號分別取之于各自密封瓦處的空、氫側油壓，通過空、氫側油壓的變化自動調節平衡閥開度的大小，從而使空、氫側在密封瓦處的油壓差始終保持在正負5厘米水柱。#3機汽端平衡閥在運行時，平衡閥輸出氫側密封油壓不能自動調整跟蹤汽端空側密封油壓，造成汽端空側密封油和氫側密封油微差壓變化較大，對發電機內部氫氣純度造成一定的影響，為確保機組穩定經濟運行，利用#3機組C級檢修機會進行更換汽端平衡閥。汽端平衡閥能對氫側密封油壓能進行粗調和微調，保證在運行時汽端氫側密封油壓能自動調整跟蹤汽端空側密封油壓，調整精度使氫側密封油與空側密封油差壓維

5、持在正負5厘米水柱。#3機組密封油系統汽端平衡閥由于運行過程中的磨損，造成平衡閥活塞桿與殼體配合間隙增大至0.55mm，造成內漏使平衡閥工作失常，為徹底解決此問題，決定在平衡閥活塞桿與殼體配合處加裝襯套，以提高其可靠性能。對策:對平衡閥活塞桿處加裝襯套 ;加裝襯套材質為青銅合金，襯套與殼體配合嚴密有良好的同心度和粗糙度，同心度偏差0.01mm，過盈量00.010mm。平衡閥活塞桿與襯套配合間隙為閥桿直徑的69mm，其自由狀態下活動靈活，無卡澀受阻現象。平衡閥更換完畢后，進行充油調試，調試標準平衡閥自動跟蹤良好，開機后達到±5mm水柱。2.3 汽輪發電機漏氫量大 2.3.1 密封瓦磨損

6、故障分析：運行中機組的異常震動及密封油溫的控制不合理造成汽端和勵端密封瓦及軸頸磨損，造成密封瓦與軸的配合間隙超標而泄漏。3機組自投產以來，氫氣系統泄漏一直是影響機組安全和經濟運行的一大隱患。判斷為密封瓦間隙超標引起分析認為氫氣泄漏。在2005年3月的3機C級檢修中對汽端和勵端密封瓦進行了解體檢查，發現兩端的密封瓦都有嚴重磨損，密封瓦徑向間隙超標。修前密封瓦徑向間隙：汽端數據：氫側環0.40mm，空側環0.42mm，；勵端數據：氫側環0.37mm，空側環0.45mm.運行中機組的異常震動及密封油溫的控制不合理造成汽端和勵端密封瓦及軸頸磨損，造成密封瓦與軸的配合間隙超標而泄漏。2.3.2發電機轉子

7、軸頸磨損2003年6月份，3機氫氣系統漏氫量增加并超標，最大漏氫量高達32m3/天。平均漏氫量27 m3/天，氫壓下降較快，嚴重影響了機組的安全穩定運行，經過多次研究、排查后，判斷為密封瓦間隙超標及軸頸磨損拉傷引起的氫氣泄漏，而發電機轉子軸頸磨損是造成發電機氫氣純度下降快和氫氣泄漏大的根本原因。在2005年3月的3機C級檢修中對汽端和勵端密封瓦進行了解體檢查，發現兩端的密封瓦都有嚴重磨損，密封瓦徑向間隙超標，汽端和勵端密封瓦處軸徑有磨損和拉傷，形成了凹槽。最嚴重的一道凹槽深約1.5mm，寬約3mm。修前密封瓦徑向間隙：汽端數據：氫側環0.40mm，空側環0.42mm，磨損處軸頸尺寸449.82

8、mm；勵端數據：氫側環0.37mm，空側環0.45mm.，磨損處軸頸尺寸449.88mm.。2.3.3發電機轉子軸頸磨損的修復采用陽極銅離子快速沉積的電刷鍍技術對軸徑拉傷磨損部位進行修復，修復后的軸徑尺寸、粗糙度與母材基本相同。根據修復后的軸徑尺寸重新加工配制新的密封瓦，確保密封瓦的各部間隙符合標準。其修復后的各項數據如下：汽端密封瓦：修后數據：徑向間隙：氫側環0.30mm，空側環0.35mm.軸頸磨損處刷鍍修復后尺寸449.98mm勵端密封瓦：修后數據：徑向間隙：氫側環0.31mm;空側環0.30mm. 軸頸磨損處刷鍍修復后尺寸449.98mm。陽極銅離子快速沉積電刷鍍技術是在工件表面局部快

9、速電沉積金屬的技術。屬電化學過程，是在電場的作用下通過陽極與工件的相對運動，使吸附在陽極上金屬離子沉積、形成鍍層，達到維修、保護工件和改善金屬表面活化性能之目的，是在不抽出發電機轉子就能順利的完成軸徑修復并能保證軸徑的原有性能和尺寸的一項措施，該項措施也可以推廣應用到汽輪機及其它設備軸徑磨損、劃傷的修復。3 修復后的實際運行效果對軸頸磨損處進行電刷鍍處理修復后，更換了新密封瓦，測量密封瓦各部間隙合格后，嚴格按照工藝要求進行了復裝檢查密封瓦支座。支座水平和垂直結合面齊平，偏差不大于0.025mm,槽道表面光滑、平整、清潔，上下支座水平結合面接觸點不少于75且分布均勻。密封瓦各密封面進行清理，更換

10、新的絕緣密封襯墊，密封襯墊應平整無破損、無缺口。密封瓦復裝后，檢查其在下支座內轉動靈活無卡澀，軸向間隙符合要求。針對密封瓦磨損及軸徑劃傷造成汽輪發電機組氫氣泄漏量大的問題，采用陽極銅離子快速沉積的電刷鍍技術對軸徑拉傷磨損部位進行修復，修復后的軸徑尺寸、粗糙度與母材基本相同。根據修復后的軸徑尺寸重新加工配制新的密封瓦的建議實施后效果良好，另外嚴格控制機組在開機過程中的異常振動，要求運行控制好密封油溫，減小密封瓦及發電機軸徑在運行中發生磨損的可能性,為此熱工增加了一套保護裝置。密封油溫低于38度，機組不能沖轉。通過上述措施后機組運行至今，氫壓不再快速下降，平均補氫量由原來的27m3/天下降到4m3/天（設計值10m3/天），氫氣的泄漏量和氫壓的降低速度均約為處理前的十分之一，平均每天減少氫氣泄漏22立方米。取得了良好的經濟效益，提高了機組運行的安全性。4 結語 （1）密封油系統是氫冷發電機組的重要輔助設備，應特別注意保持油質清潔，防止密封瓦以及發電機轉子軸徑磨損，同時提高平衡閥和差壓閥的控制精度。（2）平衡閥輸出氫側密封油壓不能自動調整跟蹤汽端空側密封油壓，造成汽端空側密封油和氫側密封油微差壓變化較大，是發電機內