某发电有限公司4×300MW 机组采用国产引进机组，配备QFSN-300-2 型汽轮发电机，发电机采用氢冷却方式，双流环式密封油系统。4 台机组自投产以来均不同程度地出现发电机氢纯度下降问题。通过对现场密封油系统进行检查、调节、观察、摸索和了解，发现缺陷及时消除，使氢纯度下降速度控制在正常及较好的水平，延长了排补氢周期，降低了耗氢量。

图1：密封轴瓦结构剖面图

       1. 密封瓦工作原理
       发电机双流环式密封瓦结构如图1 所示，空侧密封油来自发电机各轴承润滑油回油，氢侧密封油系统有1 个单独的油箱，其油箱补油来自空气侧，空、氢侧各有一路油源进入发电机双流环式密封瓦，其密封瓦有2 块环形密封瓦2 组成，运转时在转轴与密封瓦2 之间形成一层圆筒形油膜。图1 中空、氢侧各有1 股油进入2 个油室，即氢侧油室与空侧油室。氢侧油从垂直油道进入油膜间隙，从右侧10 出油；空侧油从斜向油道进入油膜间隙，并从左侧7 出油，2 股油流各成独立的循环系统，2 股油流的油压由差压阀，平衡阀控制，当2 股油压平衡时，油流在密封瓦中间区段处就没有串流现象，同时油压大于氢压，从而防止了氢气从发电机漏出。
       2. 氢纯度下降异常原因分析
       （1）密封油系统对氢纯度的影响
       空、氢侧密封油是 2 个相对独立的油系统，空侧主差压阀控制油压高于机内氢压0.084 MPa，氢侧平衡阀控制空、氢侧平衡油压差＋490Pa，从理论上讲，若运行中空、氢侧2个油路中的供油油压在密封瓦处恰好相等，空、氢侧油就不会在2 条配油槽之间的间隙中窜流。氢侧密封油箱油位正常（0mm），发电机内部无其他杂气产生，氢纯度将不会变化的，但实际上，机组运行中，由于发电机转子与密封瓦的间隙是不断变化的，故空、氢侧密封油压做不到绝对平衡，空、氢侧仍有少量的油相互窜流，尽管少量的油量相互窜流而被带进发电机内的空气会逐渐缓慢降低氢纯度，但在密封油系统运行出现异常情况下，会使氢纯度下降速度明显加快。
       （2）补油对氢纯度的影响
       根据亨利定律。该定律反映了气体的溶解和离析的规律，其公式：b=KPb/Po
式中：
       b－单位体积溶液中溶解气体的量， mg/L；
       K－该气体的溶解度系数， mg/L；
       Po－物理大气压， kPa；
       Pb－平衡压力， kPa。
       当氢侧密封油箱在正常油位 0mm 时，其油面的氢压力P 将大于油中溶解气体所对应平衡应力Pb，从而产生使气体质量迁移（溶解和离析）的不平衡压差△P＝P-Pb时，△P＞0，油中氢气体b 增加，反之油中b 减小，因此，当氢侧密封油箱油位下降，氢侧密封油箱补油阀动作时，空测密封油进入氢侧密封油箱，此时，将原有的平衡状态破坏，△P＜0，油面内含有的大量空气和水分自油中离析出来，造成氢气体中空气和水分含量增加，氢纯度下降，特别是氢侧密封油箱补油阀频繁动作或关不严时，氢纯度下降速度明显增快。如对发电机密封油系统进行检查时，发现6 号发电机氢侧密封油箱油位在160mm时，浮球自动补油阀关不严，仍不断的补油，而8号发电机机氢侧密封油箱油位110～120mm 时，补油阀始终保持在开启位，造成6 号、8号发电机须隔2～3天不等进行“排补氢”1 次，甚至1天也要“排补氢”1 次，每次排补氢量为45～63m3，氢纯度也仅能维持在96％合格内，含氧量在1％～1.2％之间，图2所示为6 号发电机“排补氢”时氢压、氢纯度变化曲线。

图2：6号机密封油系统调整前氢压氢纯度变化曲线图

       （3）差压阀、平衡阀对氢纯度的影响
       空气侧密封油油路中的交流油泵，从空气测回油箱取得油源，把一部分油经油冷却器、滤油器进入密封瓦的空气侧，另一部分油经过主差压阀流回到油泵的进油侧。通过主差压阀将密封瓦处的空气侧密封油油压始终保持在高出发电机机内氢压0.084MPa 的水平上。氢侧密封油油路中的交流油泵，从氢侧回油箱取得油源，把一部分油经油冷却器、滤油器、平衡阀进入密封瓦的氢侧，在油泵旁装有再循环阀对氢侧油压进行粗调，氢侧油路的油压则通过平衡阀进行细调，并使之自动跟踪空侧油压，控制空、氢侧油压差在＋490Pa（＋5cmH2O），以达到基本相等的水平。而在实际运行中，由于密封瓦间隙过大、阀门内漏、管道布置不当造成流体阻力压降不等，密封瓦间隙过大、氢压变化过快、造成差压阀、平衡阀现调节跟踪困难，使差压阀，平衡阀差压超出规定值很多，造成空、氢侧有较多的油量在密封瓦处相互窜流，而被带进发电机内的空气（若油中含有水分时）增加，使氢纯度下降、湿度上升，如对6 号发电机密封油空、氢侧平衡油压、油氢差压等进行调整时，主差压阀出现异常频繁波动，经检查发现密封油备用差压阀却在投运状态，因主差压阀正常运行时，备用差压阀应在关闭状态。3. 密封油系的调整针对 6 号、8 号发电机密封油系统出现的问题，通过手动强制关闭6 号发电机氢侧密封油箱浮球自动补油阀，并调整备用差压阀使其主差压阀投运时，备用差压阀在关闭状态，对8 号发电机氢侧密封油箱进行手动强制补油，维持其油位150～180mm,使得自动补油阀在关闭状态，结果使氢纯度下降速度明显缓慢且纯度提高至97.2％以上，含氧量在0.6％以下，排补氢次数周期延长到每月3～4 次，如图3 所示，6号发电机“排补氢”时氢压、氢纯度变化曲线。

图3：6号机密封油系统调整后氢压氢纯度变化曲线图

       4. 结论及建议
       根据诊断，6 号、8 号氢侧密封油箱自动补油阀行程未调到位，补油阀关不严，8 号发电机在做风压试验时，发现补油阀卡涩等诸如此类问题，均会影响发电机氢气纯度下降速度的变化。另外，由于安装及运行中发电机轴振动大等多种因素的影响，造成密封瓦间隙过大，导致空、氢两侧相互窜油量大，同样会影响机组氢气纯度。因此，为解决氢气纯度下降所产生的问题，可采取以下措施：
       （1）消除不利因素，防止密封瓦间隙过大。
       （2）保证透平油的品质，提高平衡阀、差压阀的控制精度，防止密封瓦及轴颈的磨损，小修时对差压阀、平衡阀、补排油阀进行检查，防止出现卡涩现象。通过6号、8 号发电机密封油系统出现的问题对影响发电机氢气纯度下降的原因分析虽然有多种，但空、氢侧密封油系统运行是否正常，是直接影响发电机氢气纯度的根本原因，故在实际运行中要及时检查分析系统运行情况，及时发现采取措施，消除缺陷，保证机组运行安全可靠。