密封油流量和温度对发电机气密性试验结果的影响

黄专斌 张阿敏

摘要：在发电机和氢气系统安装完毕，氢气系统调试前，需对发电机和氢气系统进行整体气密性试验，发电机整体气密性试验合格是机组稳定正常安全运行的必要前提。在做发电机整体气密性试验过程中，经常会遇到查不到漏点但是气密性试验仍不合格的情况，为此浪费大量的人力并耽误工期。本文从密封油流量和温度对发电机气密性试验结果的影响这一角度切入，结合试验数据，研究分析密封油流量和温度变化对气密性试验结果的影响，使读者对此有个宏观的认识，为同类型机组发电机气密性试验提供借鉴。

关键词：气密性试验；密封油流量和温度；核电

前言

福清核电3、4号机组为ALSTOM/M310核电TA 1100-78型发电机，该型号发电机为半转速发电机单环流密封瓦。发电机整体气密性试验是发电机安装及调试阶段的重大试验，发电机整体气密性试验合格是机组稳定正常安全运行的必要前提【1】。通过向发电机内部充入额定压力为0.3MPa的压缩空气，测量计算24小时气体泄漏量，检测发电机密封性能是否满足厂家要求。厂家对气密性试验的要求为保压24小时压降小于20mbar【2】，对于发电机漏氢量的要求为发电机在3bar的相对压力下漏氢率必须低于18Nm?/DAY。

1 概述

1.1现象描述

福清核电3、4号机组在做发电机整体气密性试验时，两台机组都遇到了相同的情况，即通过各种查漏方法后已基本确认整个发电机气密性试验边界已没有明显漏点，但是气密性试验的保压结果依然很大（福清3号机组为50.31mbar，福清4号机组为42mbar），比合格值20mbar大出很多。为了查漏，现场付出了大量的人力和时间，但是试验结果仍不令人满意。最后在没有办法的情况下，直接进行发电机置换氢气，而氢气泄漏率为11 Nm?/DAY，符合厂家要求。

在福清核电3、4号机组调试过程中，发现发电机密封油流量及密封油温度对发电机整体气密性试验结果有很大影响，密封油流量及温度低至一定值气密性试验结果合格，反之气密性试验结果不合格。由此可以推断，空气在密封油中有一定的溶解量，减小密封油流量和温度能使气密性试验结果往好的方向变化。

1.2后果及潜在风险

发电机在压缩空气状态下整体气密性试验不合格，即发电机运行期间氢气泄漏率可能不合格。氢气泄漏严重时可能造成发电机周围着火，甚至引起氢气爆炸等重大风险。发电机整体气密性试验合格是发电机进氢的前提条件，如果发电机整体气密性试验不合格将影响发电机并网。

2原因分析

2.1初步分析

通过对发电机整体气密性试验边界的严格查漏，已经排除气密性试验边界外漏的情况，且也排除了空气泄漏到定子冷却水系统或者通过氢气冷却器泄漏的可能。而用压空做气密性试验不合格（压降为50.31mbar，合格值为20mbar），但是氢气泄漏率合格（氢气泄漏率为11 Nm?/DAY，合格值为18 Nm?/DAY）。用空气做保压不合格，而相同的条件下换成氢气保压就合格，区别是两者介质不同。后来我们了解到空气在润滑油中的溶解量远远大于氢气在润滑油中的溶解量，于是推断气密性试验不合格的主要原因就是发电机内空气溶解于密封油导致发电机压降超标。

2.2密封瓦结构分析

福清3、4号机组密封瓦采用的是单环流式密封瓦，密封油在密封瓦内只有1道环形油路，密封油经过密封瓦的氢、空两侧向外流出。氢侧回油流经浮子油箱流向扩容油箱，在扩容油箱中析出氢气后，不含氢的油回润滑油箱，空侧回油与轴承座润滑油混合回润滑油箱。油压高于发电机内氢压一定数值，形成油膜防止发电机内的氢气沿转子与密封瓦之间的间隙向外泄漏。此类密封瓦结构发电机内气体与密封油直接接触，回油到油箱后析出的气体直接排往大气，且空气溶解于密封油中的量无法定量计算。

2.3空气溶解量与气密性试验结果的关系

密封油里可以溶解多少空气，取决于密封油温度、密封油流量、发电机内压力，且溶解量与密封油温度、密封油流量、发电机内压力成正比关系【3】。由于气密性试验时发电机内压力可以看成无变化，可以改变的是密封油的温度与流量。空气在密封油中的溶解量与密封油温度有关，温度越高，溶解量越大。空气在密封油中的溶解量又与密封油流量有关，密封油流量越大，溶解量越大。由于厂家没有给出空气在密封油中溶解量的公式，因此只能做定性的分析而不能给出定量的计算结果。

2.4试验数据分析

福清核电3号机组气密性试验结果为50.31mbar，试验时密封油总流量为5.4m3/h，润滑油温度为45.3℃。福清核电4号机组气密性试验结果为42mbar，试验时密封油总流量为2.73m3/h，润滑油温度为38℃。

两台机组都是在确保没有漏点的情況下做的气密性试验，可以看到4号机组密封油流量小，密封油温度低，相应的气密性试验发电机压降小。

2.5试验改进措施

由于厂家对发电机气密性试验的要求未规定润滑油温度和密封油流量，福清核电4号机组通过闭式冷却水系统把润滑油温度降至21℃时，密封油总流量降为1.18m3/h，此时气密性试验结果为16mbar，满足厂家设计要求。

3.结论

在做发电机气密性试验时，空气在密封油中的溶解量不容忽视，溶解量的大小直接决定着发电机气密性试验是否合格。通过本文分析可以得出结论，密封油温度越低，空气在密封油中的溶解量越低，发电机气密性试验越容易合格；密封油流量越小，空气在密封油中的溶解量越低，发电机气密性试验越容易合格。因此在做发电机气密性试验时应尽量控制发电机密封油的温度跟流量，使气密性试验更容易合格。

参考文献：

[1]司派友，王凯，左川。氢冷发电机气密性计算方法研究，节能技术，2013年5月；

[2]东方电机股份有限公司提供的氢气系统调试程序；

[3]谢尉扬，徐明。发电机严密性试验结果分析，浙江电力，2000，19（3）：6-9.