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摘 要 汽轮发电机是发电厂重要设备，其安全稳定运行对发电厂至关重要。某发电厂汽轮发电机存在排油不满足该电站标准的问题，本文以该电站2#机组为例，通过阐述发电机密封油系统（GHE）功能，梳理发电机漏油情况，提出治理发电机漏油的改造方案，并对改造的必要性和可行性进行了分析。
关键词 发电机;漏油;分析及治理。
前言
某电厂2台百万千瓦级全速（3000rpm）汽轮发电机，其定子线圈用水冷却，定子铁芯和转子线圈用氢气冷却，正常运行时为了防止发电机内部高压氢气从转子与发电机壳体间缝隙泄漏出来，设置了发电机密封油系统（GHE）。密封油系统在防止氢气从转子与发电机壳体间缝隙泄漏出来的同时也要防止发电机内部氢气受到密封油所带空气的污染，系统设置了空气侧密封油和氢气侧密封油;为了保证在正常运行时氢气不泄漏到大气中，要求氢气侧密封油的油压大于氢压;氢侧密封油和发电机内部氢气间通过油挡环和密封齿密封。
目前，该电站2#机组发电机氢侧前后端出现频繁漏油情况，大约每6天报警排油一次，该电站要求标准1L/8W;此外，在机组停机进行发电机定子膛内部检查时发现有积油，油会加速设备腐蚀与绝缘老化速度;因此，发电机前后端出现频繁漏油问题必须从根本上解决。
1、 发电机密封油系统（GHE）功能
1.1 GHE系统功能
防止发电机内部高压氢气从转子与发电机壳体间缝隙泄漏;防止氢气受到密封油所带空气的污染;带走运行时密封瓦产生的热量;根据其功能系统设置了空气侧密封油子系统和氢气侧密封油子系统。
1.2 GHE系统运行
正常运行时，空、氢侧密封油压力基本保持平衡且空气、氢气侧是各自独立的，分别有两路供油回路。空侧由汽机润滑、顶轴和盘车系统（GGR）供油，属于开式，氢侧由一个油箱供油，属于闭式。空气侧的回油回到一个分离箱GGR002BA，然后与发电机轴承的回油一起回到GGR001BA。氢气侧的回油回到GHE001BA，再由泵送回到系统中重复使用。
1.3 发电机轴端密封结构
GHE系统保证在发电机正常运行条件下，向其连续提供具有一定压力，温度和流量的密封油。为了使密封油中的氢气与空气能顺利排放，不致相遇和积聚，系统采用双流环式油封。压力密封油从不同油槽送入，抵达转轴与密封瓦之间间隙后，以相反方向分别向氢气侧和空气侧排出，从而使氢气侧与空气侧完全分开，以保证安全;氢侧密封油与汽轮发电机内部氢气通过内油挡环分隔开。
2、 电厂2#机组发电机漏油情况
该电厂2#机组，在1月4日至3月12日期间跟踪其排油情况，大约每6天报警排油一次，每次液位高报警排油量约1.7～1.9L。
3、 电厂2#机组发电机漏油分析
电厂2#机组密封油油质差，油更容易碳化，在密封瓦处积炭，密封瓦与轴间隙变小，使进入发电机内部的油成为油雾，油雾在发电机中部凝结;
电厂发电机组密封瓦轴颈工作面普遍有发黑现象，为缓解该问题，维修部门把2#机组密封瓦间隙上下线分别扩大了0.03mm和0.04mm，放大密封瓦间隙后氢侧回油的流量、流速、方向、对内油挡的冲击等状态发生变化，导致发电机出现排油报警;
电厂2#发电机油挡环下部密封块回油槽连接处密封块的中间有断齿，断齿对密封效果会起到负面作用。
4、 发电机漏油治理改造方案及可行性分析
4.1 电厂2#发电机油挡环和密封齿结构
发电机油挡环和密封齿主要用于隔断发电机氢侧密封油与发电机内部氢气之间的联通，对发电机内部氢气起到密封作用;2#汽轮发电机现有密封环整圈由分块密封块组成，密封块有3道密封齿，密封块连接回油槽处密封齿不连续，油挡存在密封性较差、容易漏油的问题。
4.2 电厂2#发电机漏油治理改造方案
针对该电厂2#机组发电机漏油问题及该发电机现有油挡环和密封齿的结构，为治理发电机漏油问题，需要增加油挡环和密封齿密封性能，现做如下改进：
在发电机前后端油挡环外侧分别加装一道铝油挡板，增加一道拦截能力，并在不改变原油挡环整体结构的情况下，将密封齿宽度增加7mm，这样原来密封齿数由3齿增加至5齿，与此同时加大了回油槽，使增加的密封齿同样可顺利回油，同時密封块连接回油槽处密封齿设计成连续连接，提高密封效果。其优点是：油挡环整体结构不变。
4.3 改造方案分析
4.3.1 改造方案中新密封齿与原设计中密封齿对比：
原设计两块密封块连接回油槽中间有断齿，其作用为排油;改造新结构中无中间断齿，但新结构中设计并加大了排油槽，这样既保留了齿连续又实现排油，连续的密封齿对密封更有利，同时增加的密封腔室也提高了密封效果。
4.3.2 铝挡油板整体结构特点
新增铝油挡板为下半敞开式结构，其作用是避免透平油直接甩到油挡环上，其优点是通过改变甩油方向达到阻挡漏油的目的。内油挡板通过上半部螺栓，及下半部异型双头螺柱及螺母连接，保证其连接的紧固性和可靠性，并能有效抵御机组振动可能导致的螺纹松动，甚至动静碰磨等情况的发生。
4.3.3 关于铝油挡板螺栓强度说明
首先，油挡板连接螺栓正常工作时仅受静力，而体积相同的铝板与铜板相比，铝板质量大约是铜板质量的1/3重，螺栓强度能够满足要求;当机组出现非正常工作状态的情况时，有可能导致转轴与内挡油板碰磨。此时，最薄弱环节为油挡板尖齿处，当挡油板尖齿出现塑性变形，即齿尖弯曲，与轴间隙随即扩大，使碰磨消失，碰磨消失后，螺栓所受冲击力也随之消失，因此螺栓强度能满足使用要求。
4.3.4 关于铝油挡板说明
油挡板采用铝制材料，针对铝氧化后会产生较硬的氧化物可能会与转轴碰磨的问题，分析如下：首先，内挡油铝板在靠近轴的位置设计成0.3mm的齿尖，氧化后虽会产生一个较硬的边，但是通过计算得出这个硬边在遇到很小的力时就会出现塑性变形，因此氧化后的硬边不会对大轴产生损伤;其次，铝板与轴的安装间隙设置为0.5mm，在电站报警程序规定中显示，汽机转子振动跳闸值比0.5mm低，这说明机组振动还未达到0.5mm时已经停机，因此铝油挡板氧化后生成较硬的边不会碰磨到主轴;最后，安装油挡板时其四周与轴的间隙全部大于相邻的两圈内油挡油封环的间隙，从历史检修上看，轴从未与油挡油封环碰磨过;综上可认为油挡板采用铝制材料是偏安全的，铝制氧化物也不会对转轴产生损伤。
结合现有油挡环到轴肩轴向距离，考虑到热态转子向后膨胀等因素，安装时油挡板与油挡轴向间隙设计留有一定裕量，保证发电机转子在所有工况下油挡板始终保持在轴肩上。
4.3.5 运行维护
每轮停机大修都需要对新轴封环进行清理检查，查看铝油挡板情况，螺栓固定情况，视使用状况更换新铝油挡板、螺栓及轴封环。
5、 改造过程及效果
上述治理汽轮发电机漏油的油挡环及密封齿改造方案，电厂经历两轮大修现场实施验证：加装的铝油挡板没有磨损变形，紧固件牢固可靠，更换后的5齿密封环经历机组一轮运行循环后检查无异常，汽轮发电机漏油问题得以解决，排油满足电站标准1L/8W;改造后未出现排油报警问题。
6、 结论
本文从简述汽轮发电机密封油系统（GHE）功能、发电机轴端密封结构及电厂2#机组发电机漏油数据作为输入，通过分析电厂汽轮发电机漏油原因、现有汽轮发电机油挡环和密封齿结构，进而给出电厂发电机油挡环和密封齿的改造方案，并对改造方案的必要性和可行性进行了分析。改造结果证明在发电机油挡环外侧加装一道铝油挡板、加宽密封齿且使密封齿连续无断齿能有效解电厂发电机漏油问题。此方案也为后续治理其它电站发电机漏油问题提供了参考。
参考文献
[1] M310机组GEX、GHE、GGR系统设计手册
[2] DL/T705-1999 运行中氢冷发电机用密封油质量标准
[3] DL/T 651-2017氢冷发电机氢气湿度的技术要求
[4] 《大亚湾核电机组油封环应力分析》，哈尔滨电机厂有限责任公司，贾淑君
[5] DL/T801-2002大型发电机内部冷却水质及系统技术要求
关键词 发电机;漏油;分析及治理。
前言
某电厂2台百万千瓦级全速（3000rpm）汽轮发电机，其定子线圈用水冷却，定子铁芯和转子线圈用氢气冷却，正常运行时为了防止发电机内部高压氢气从转子与发电机壳体间缝隙泄漏出来，设置了发电机密封油系统（GHE）。密封油系统在防止氢气从转子与发电机壳体间缝隙泄漏出来的同时也要防止发电机内部氢气受到密封油所带空气的污染，系统设置了空气侧密封油和氢气侧密封油;为了保证在正常运行时氢气不泄漏到大气中，要求氢气侧密封油的油压大于氢压;氢侧密封油和发电机内部氢气间通过油挡环和密封齿密封。
目前，该电站2#机组发电机氢侧前后端出现频繁漏油情况，大约每6天报警排油一次，该电站要求标准1L/8W;此外，在机组停机进行发电机定子膛内部检查时发现有积油，油会加速设备腐蚀与绝缘老化速度;因此，发电机前后端出现频繁漏油问题必须从根本上解决。
1、 发电机密封油系统（GHE）功能
1.1 GHE系统功能
防止发电机内部高压氢气从转子与发电机壳体间缝隙泄漏;防止氢气受到密封油所带空气的污染;带走运行时密封瓦产生的热量;根据其功能系统设置了空气侧密封油子系统和氢气侧密封油子系统。
1.2 GHE系统运行
正常运行时，空、氢侧密封油压力基本保持平衡且空气、氢气侧是各自独立的，分别有两路供油回路。空侧由汽机润滑、顶轴和盘车系统（GGR）供油，属于开式，氢侧由一个油箱供油，属于闭式。空气侧的回油回到一个分离箱GGR002BA，然后与发电机轴承的回油一起回到GGR001BA。氢气侧的回油回到GHE001BA，再由泵送回到系统中重复使用。
1.3 发电机轴端密封结构
GHE系统保证在发电机正常运行条件下，向其连续提供具有一定压力，温度和流量的密封油。为了使密封油中的氢气与空气能顺利排放，不致相遇和积聚，系统采用双流环式油封。压力密封油从不同油槽送入，抵达转轴与密封瓦之间间隙后，以相反方向分别向氢气侧和空气侧排出，从而使氢气侧与空气侧完全分开，以保证安全;氢侧密封油与汽轮发电机内部氢气通过内油挡环分隔开。
2、 电厂2#机组发电机漏油情况
该电厂2#机组，在1月4日至3月12日期间跟踪其排油情况，大约每6天报警排油一次，每次液位高报警排油量约1.7～1.9L。
3、 电厂2#机组发电机漏油分析
电厂2#机组密封油油质差，油更容易碳化，在密封瓦处积炭，密封瓦与轴间隙变小，使进入发电机内部的油成为油雾，油雾在发电机中部凝结;
电厂发电机组密封瓦轴颈工作面普遍有发黑现象，为缓解该问题，维修部门把2#机组密封瓦间隙上下线分别扩大了0.03mm和0.04mm，放大密封瓦间隙后氢侧回油的流量、流速、方向、对内油挡的冲击等状态发生变化，导致发电机出现排油报警;
电厂2#发电机油挡环下部密封块回油槽连接处密封块的中间有断齿，断齿对密封效果会起到负面作用。
4、 发电机漏油治理改造方案及可行性分析
4.1 电厂2#发电机油挡环和密封齿结构
发电机油挡环和密封齿主要用于隔断发电机氢侧密封油与发电机内部氢气之间的联通，对发电机内部氢气起到密封作用;2#汽轮发电机现有密封环整圈由分块密封块组成，密封块有3道密封齿，密封块连接回油槽处密封齿不连续，油挡存在密封性较差、容易漏油的问题。
4.2 电厂2#发电机漏油治理改造方案
针对该电厂2#机组发电机漏油问题及该发电机现有油挡环和密封齿的结构，为治理发电机漏油问题，需要增加油挡环和密封齿密封性能，现做如下改进：
在发电机前后端油挡环外侧分别加装一道铝油挡板，增加一道拦截能力，并在不改变原油挡环整体结构的情况下，将密封齿宽度增加7mm，这样原来密封齿数由3齿增加至5齿，与此同时加大了回油槽，使增加的密封齿同样可顺利回油，同時密封块连接回油槽处密封齿设计成连续连接，提高密封效果。其优点是：油挡环整体结构不变。
4.3 改造方案分析
4.3.1 改造方案中新密封齿与原设计中密封齿对比：
原设计两块密封块连接回油槽中间有断齿，其作用为排油;改造新结构中无中间断齿，但新结构中设计并加大了排油槽，这样既保留了齿连续又实现排油，连续的密封齿对密封更有利，同时增加的密封腔室也提高了密封效果。
4.3.2 铝挡油板整体结构特点
新增铝油挡板为下半敞开式结构，其作用是避免透平油直接甩到油挡环上，其优点是通过改变甩油方向达到阻挡漏油的目的。内油挡板通过上半部螺栓，及下半部异型双头螺柱及螺母连接，保证其连接的紧固性和可靠性，并能有效抵御机组振动可能导致的螺纹松动，甚至动静碰磨等情况的发生。
4.3.3 关于铝油挡板螺栓强度说明
首先，油挡板连接螺栓正常工作时仅受静力，而体积相同的铝板与铜板相比，铝板质量大约是铜板质量的1/3重，螺栓强度能够满足要求;当机组出现非正常工作状态的情况时，有可能导致转轴与内挡油板碰磨。此时，最薄弱环节为油挡板尖齿处，当挡油板尖齿出现塑性变形，即齿尖弯曲，与轴间隙随即扩大，使碰磨消失，碰磨消失后，螺栓所受冲击力也随之消失，因此螺栓强度能满足使用要求。
4.3.4 关于铝油挡板说明
油挡板采用铝制材料，针对铝氧化后会产生较硬的氧化物可能会与转轴碰磨的问题，分析如下：首先，内挡油铝板在靠近轴的位置设计成0.3mm的齿尖，氧化后虽会产生一个较硬的边，但是通过计算得出这个硬边在遇到很小的力时就会出现塑性变形，因此氧化后的硬边不会对大轴产生损伤;其次，铝板与轴的安装间隙设置为0.5mm，在电站报警程序规定中显示，汽机转子振动跳闸值比0.5mm低，这说明机组振动还未达到0.5mm时已经停机，因此铝油挡板氧化后生成较硬的边不会碰磨到主轴;最后，安装油挡板时其四周与轴的间隙全部大于相邻的两圈内油挡油封环的间隙，从历史检修上看，轴从未与油挡油封环碰磨过;综上可认为油挡板采用铝制材料是偏安全的，铝制氧化物也不会对转轴产生损伤。
结合现有油挡环到轴肩轴向距离，考虑到热态转子向后膨胀等因素，安装时油挡板与油挡轴向间隙设计留有一定裕量，保证发电机转子在所有工况下油挡板始终保持在轴肩上。
4.3.5 运行维护
每轮停机大修都需要对新轴封环进行清理检查，查看铝油挡板情况，螺栓固定情况，视使用状况更换新铝油挡板、螺栓及轴封环。
5、 改造过程及效果
上述治理汽轮发电机漏油的油挡环及密封齿改造方案，电厂经历两轮大修现场实施验证：加装的铝油挡板没有磨损变形，紧固件牢固可靠，更换后的5齿密封环经历机组一轮运行循环后检查无异常，汽轮发电机漏油问题得以解决，排油满足电站标准1L/8W;改造后未出现排油报警问题。
6、 结论
本文从简述汽轮发电机密封油系统（GHE）功能、发电机轴端密封结构及电厂2#机组发电机漏油数据作为输入，通过分析电厂汽轮发电机漏油原因、现有汽轮发电机油挡环和密封齿结构，进而给出电厂发电机油挡环和密封齿的改造方案，并对改造方案的必要性和可行性进行了分析。改造结果证明在发电机油挡环外侧加装一道铝油挡板、加宽密封齿且使密封齿连续无断齿能有效解电厂发电机漏油问题。此方案也为后续治理其它电站发电机漏油问题提供了参考。
参考文献
[1] M310机组GEX、GHE、GGR系统设计手册
[2] DL/T705-1999 运行中氢冷发电机用密封油质量标准
[3] DL/T 651-2017氢冷发电机氢气湿度的技术要求
[4] 《大亚湾核电机组油封环应力分析》，哈尔滨电机厂有限责任公司，贾淑君
[5] DL/T801-2002大型发电机内部冷却水质及系统技术要求