某核电厂发电机密封装置氢侧密封油前侧回油液位高报警分析处理

吕庆举

中广核核电运营有限公司

摘 要 某核电厂1号机主控频繁出现发电机密封装置前侧密封油回油液位高报警达5次，每次出现报警后，采取相应措施进行调整，间隔一段时间后，报警再次出现，始终无法彻底改善报警频繁出现现象。本文对上述现象的原因进行了分析，并提出相应的解决方案，为此A209/A110大修中系统地对GHE氢侧密封油回油管道安装高度、坡度，及回油罐（GHE003/004IC）内部尺寸及安装高度进行测量、检查，和对比，最终找到根本原因，在A110大修中彻底解决了回油液位高频繁报警问题

关键词 报警；回油灌；浮球；安装高；结构尺寸；

1.设备简介

密封油系统（GHE）的功能是在发电机正常运行条件下，向其提供具有一定压力、温度和流量的密封油。该系统由空、氢侧2个独立又互相联系的油路组成。氢侧密封油分为2路，分别通过发电机汽、励端平衡阀进入这两端密封瓦的油环中，沿轴和密封瓦之间的间隙流向发电机内侧，落入回油腔室，最后通过氢侧回油管道回到氢侧密封油储油箱。

氢侧回油管道上设置有管线上回油罐（GHE003/004IC），如图1所示，用来监视发电机前、后端氢侧密封油排油液位情况，防止密封油进入发电机机壳内而可能损坏发电机线圈。回油罐内部设有浮球阀传感器（GHE003/004SN），当氢侧回油量增大时液位升高动作浮球阀传感器触发（029AA）报警。

图1 发电机密封油回油示意图

2.故障描述

A核电厂1号机在投产初期A1GHE003/004SN多次出现闪发报警，尤其是A1GHE003SN，经检查A1GHE003/004SN历史安装高度较2号机偏低，使GHE SN的回油流速度偏大，造成回油灌的液位偏高，易产生报警，为此在1号机组第3次大修（A103）大修实施，将回油灌整体抬高10mm，之后报警得到一定控制。

在该机组第9次大修（A109）后，启机过程中出现A1GHE029AA（氢侧密封油前侧回油罐子液位高）报警，为改善前侧回油量，对密封油与发电机氢油压差进行了调整，改善氢侧回油量，报警消失。

在机组日常运行期间，再次频繁闪发报警，对A1GHE003IC罐子高度进行了调整，分两次分别将回油罐调高10mm，报警消失，未维持多久后再次出现报警，因该报警频繁出现，且已采取相应处理措施，无法改善，从A1GHE003IC回油视窗观察回油流量无增大现象，仪控专业将A1GHE003SN报警信号屏蔽掉。

3.报警产生的原因分析

3.1 密封瓦间隙偏大造成氢回油流量偏大

发电机转轴和密封瓦间隙大小是决定密封油流量的一个非常重要的参数，为了保证发电机内氢气不外漏并建立稳定的氢油压差，需要加大密封油的流量来维持密封油的压力，从而使空、氢侧流量交换大幅增加。

A109大修中为改善密封瓦发黑问题，对密封瓦径向间隙放大至0.37mm，比A108大修回装的间隙0.36mm略有放大，A109大修后机组运行期间从A1GHE003IC回油视窗看回油量较以前略微增大，虽然密封瓦间隙提供了氢、空侧密封油窜油的途径，对氢侧密封油的回油量增加有一定贡献，但0.36 mm和0.37 mm的密封瓦间隙是可以忽略的，不足以造成氢侧回油量增大至报警值。

通过对1号机组发电机密封油运行参数进行监测， 为了改善因密封瓦间隙放大使氢侧回油量略微增加的现象，调整了密封油与氢气的压差，使前端由1.46bar调整至1.38bar，后端1.52bar调整至1.44bar，也未改善再次闪发报警的情况。

3.2 系统参数变化的影响

当空侧密封油压力高于氢侧密封油压力时，空侧密封油在密封瓦内向氢侧窜油，空侧密封油中含有的空气和水份等进入氢侧密封油；当氢侧密封油压力高于空侧密封油压力时，氢侧密封油在密封瓦处向空侧窜油，导致氢侧密封油箱油位下降，氢侧密封油箱补油阀自动打开补油，空侧密封油进入氢侧密封油箱。由此可见，不管是空侧密封油压力高于氢侧密封油压力，还是氢侧密封油压力高于空侧密封油压力，都将导致空侧密封油和氢侧密封油互窜，使含空侧密封油窜入氢侧密封油并流经密封瓦，导致氢侧回油增加。

系统设计要求空侧油压跟随发电机壳体内氢气压力进行调节，使油氢压差保持在1.4 bar；氢侧油压跟随空侧油压进行调节，使氢空侧油压差值控制在±20 mbar。通过对1号机组发电机密封油运行参数进行监测，如表1所示，密封瓦空、氢侧密封油压差均在标准范围内，属正常运行状态。其中，后端空、氢侧密封油压差波动相对其他偏大，但波动数值是在±20 mbar内，表明空、氢侧差压波动导致密封油之间存在轻微窜油现象对氢侧密封油回量存在轻微的影响，但也不是关键因素。

表1 A核电厂1、 2号机组空、氢侧密封油压差 mbar

3.3 油箱液位高导致油回流至回油罐

密封油控制油箱靠浮球阀自动补、排油。油位高时向汽轮机润滑油箱排油；油位低时浮球阀将来自空气侧冷油器分接点（即旁路）的油注入油位控制油箱，如图1所示。若浮球动作失灵存在卡涩，造成油箱排油不畅，油位逐渐升高而满油，继续发展使发电机氢侧回油管道逐渐满油，随后导致回油罐产生高液位报警。在此种情况下应先有油箱发出的高油位报警，通过查询KIT（设备运行监测系统）及现场检查油箱液位，均未见记录油箱油位增加到满油位的趋势。

3.4 回油罐安装高度偏低及管道标高存在问题

若回油罐安装的高度偏低，其作为管线的最低点会使氢侧密封油的聚集点，从而使液位增加，为此，在A核电厂2号机组第9次大修（A209）和1号机组第10次大修（A110）中，分别1、2号机组的对回安装高度及上下油管线的标高进行了测量，如图2所示。

图2 浮球至发电机大轴中心线的高度

通过对1、2号机组的测量情况对比分析，GHE003/004SN浮球至发电机大轴中心线的高度1号机前侧较2号机前侧低16.1mm，后侧较2号机后侧低8.74mm；上游管道从发电机侧向回油罐处管道坡度为同一标高，回油罐下游管道至油箱段的管道走向呈油箱处的标高低于回油罐处，从管线的标高布置情况分析，氢侧密封油回油从密封瓦处流至回油罐时流动变缓，回油罐下游管道油流动更快，不会导致油在回油罐中的聚集。

3.5 回罐子内部结构存在差异

对A核电厂发电机前、后端氢侧回油罐内部结构尺寸，与同类型机组的B核电厂回油罐进行了对比，进行对比，如图3所示。A核电厂1/2两台机组四个回油灌内部尺寸没有任何差别，而与B核电厂的回油罐相比，浮球传感器的安装位置存在差异，具体为V型挡板至进油口距离B核电厂机组为40mm，A为24mm；罐子内浮球高度A核电厂较B核电厂低约30mm，端部安装浮球传感器的法兰偏心孔洞开孔位置正好相差180度，怀疑A核电厂回油罐孔洞位置存在开孔错误，导致存在少量的氢侧密封油聚集，就会触发高液位报警，同时从内部结构及系统运行参数来看，该报警的触发非回油量大而引发的报警。

图3 回油罐内部结构尺寸示意图

4.处理方案

通过上述分析，针对A核电厂1号机组发电机前、后氢侧回油罐内部结构的差别，引进的氢侧回油罐液位高频繁报警的问题，在A110大修中， A1GHE003/004IC回油灌安装浮球传感器的端部偏心法兰部位与罐体割开，将罐体端部法兰调转180度后与原罐体重新焊接，再将浮球传感器法兰拆开调转180度后回装，确保浮球传感器动作方向不改变，通过上述改造后，其与B核电厂回油灌结构相同，这样使浮球在回油灌内部位置相对提高30mm，而报警功能不变。

图4 回油罐改造后示意图

通过以上处理，A1GHE003/004IC整个罐子长度较处理前短了约6mm，罐子总长约400mm，罐子的长度缩短6mm会使罐子液位稍有上涨，但浮球高度已提高30mm，对机组正常运行无影响。

5.结束语

通过多年的调查与实践多跟踪，确定A核电厂1号机组发电机氢侧回油罐液位高频繁闪阀报警，主要影响因素为回油罐端部安装浮球传感器的法兰偏心孔洞开孔位置正好相差180度造成。在A110大修中对回油罐进行了一系列改造，机组冲转、升功率，日常运行及升降负荷等验证，均未出现回油液位高的报警现象，至此该问题已彻底解决。

参考文献

[1]　发电机密封油系统手册（GHE）

[2]　密封油控制系统使用说明书

[3]　900 MW压水堆核电站系统与设备[M]. 北京：原子能出版社，2004.

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