发电机双流环密封油系统存在的问题及对策

wd_ek · 发表于 2011-7-13 23:58:25

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摘要：本文分析了双流密封油结构发电机补氢量大及进油的原因，从密封油系统设备结构、系统运行及检修方面提出了相应的解决措施。
　　关键词：发电机双流环密封油氢气对策
　　目前，国内双流环密封油结构的氢冷发电机存在不同程度的补氢量大问题。氢冷发电机的氢气消耗除了增加氢气本身的成本外，还因氢冷发电机氢气纯度下降而导致发电机效率低、线圈温度升高到问题，严重影响发电机的安全经济运行。另外由于设备结构、运行、检修方面的原因，造成发电机内进油，引起发电机线圈绝缘下降，给发电机安全运行带来隐患。因此，解决双流环密封油结构的氢冷发电机补氢量大的问题、消除发电机进油十分重要。
　　1 双流环密封油系统简介
　　汽轮发电机密封油系统由空侧和氢侧两个各自独立又互有联系的的油路组成，空侧和氢侧密封油同时向发电机两端的双流环式密封瓦供油。来自汽轮发电机组轴承的回油，经空侧密封油泵升压后，通过空侧密封油冷油器、滤网到发电机汽、励端双流环式密封瓦的空气侧油环，空侧密封油压力的控制依靠压差阀的泄油来控制，当发电机内氢气压力变化或空侧密封油压力波动时，压差阀将调整空侧密封油泄油量以维持空侧密封油压力大于发电机内氢气压力0.085Mpa。空侧密封油的回油排至发电机支持轴承的回油系统。氢侧密封油经氢侧密封油泵升压后，通过氢侧密封油冷油器、滤网，再分成两路分别通过发电机汽、励端平衡阀到发电机汽、励密封瓦的氢侧油环中，汽、励平衡阀的作用是跟踪汽、励端密封瓦内空侧油环内压力，调整汽、励密封瓦内氢侧油环内压力与空侧油环压力差不大于±50mm水柱,氢侧密封油回油到密封油箱，密封油箱油位通过空侧密封油泵出口补油或向空侧密封油泵入口排油来控制。
　　2 双流密封油结构汽轮发电机补氢量大及进油的原因分析
　　2.1实际运行中很难控制空侧密封油和氢侧密封油压力的平衡
　　按照双流密封油结构密封瓦设计原理来讲，只有维持密封瓦内空侧密封油与氢侧密封油压力基本相等，减少空、氢侧密封油的交换，才能防止空侧油系统中夹带的空气等进入氢侧密封油系统。但实际运行中由于设备结构等方面很难控制空侧密封油和氢侧密封油压力的平衡。
　　当空侧密封油压力大于氢侧密封油压力时，空侧密封油在密封瓦内向氢侧窜油，空侧密封油夹带的空气等进入氢侧密封油。当氢侧密封油压力大于空侧密封油压力时，氢侧密封油在密封瓦内向空侧窜油，这样将引起氢侧密封油箱油位降低，氢侧密封油箱浮球阀将打开，空侧密封油泵出口的压力油通过浮球阀补入氢侧密封油箱。因此，无论空侧密封油压力大于氢侧密封油压力，还是氢侧密封油压力大于空侧密封油压力，都将使从轴承回油来的空侧密封油夹带的油烟、水气等通过与氢侧密封油交换而进入氢侧密封油系统，再通过密封油内油档被发电机吸入发电机内，造成发电机内氢气污染，氢气纯度下降，补氢量增大。
　　造成空侧密封油和氢侧密封油压力不平衡主要有两个原因，其一是氢侧密封油系统的平衡阀调节精度差。目前平衡阀要求的精度为±50毫米水柱（±490Pa），在运行中，由于平衡阀活塞和油缸之间间隙较小，稍有杂质可能造成活塞的运动阻力增大，甚至卡死，致使平衡阀调节精度变差，不能有效维持空、氢侧密封油压力的平衡，进而造成氢气污染、增大补氢量增大。
　　造成空侧密封油和氢侧密封油压力不平衡的第二个主要原因是空、氢侧密封油压力的测量误差。机组运行中只有维持密封瓦与转轴之间的油压平衡，才能减少空、氢侧密封油的互相窜动，但由于设备结构的原因，目前只能测量密封瓦上的空、氢侧密封油进油处的压力作为平衡阀的调节信号，因此必然造成测量误差，平衡阀不能有效维持空、氢侧密封油压力的平衡，从而引起发电机补氢量增大。
　　2.2密封瓦与发电机转子间隙增大
　　从密封瓦与转轴间沿转轴的轴向流向空侧和氢侧的油流称为轴向流动，当空、氢侧密封油压差保持一定时，空、氢侧密封油的交换量与密封瓦的间隙的成正比。对于300MW汽轮机，密封瓦直径间隙为0.15-28mm，当运行中密封瓦间隙从0.15mm增大到0.28mm时，密封油流量将大大增加，而由于空、氢侧密封油之间不可避免的存在压差，密封油流量的增加将导致空、氢侧密封油的交换量成倍增加，空侧密封油中携带的空气、水分等通过交换进入氢侧密封油中，再通过氢侧密封油与氢气的接触进入到发电机氢气中污染氢气，降低氢气纯度。密封油量的增大将会造成静压回油管路不畅，发电机氢侧回油腔室（消泡箱）油位升高到超过轴颈最低位置时，将造成发电机进油。
　　2.3发电机密封油温度高
　　密封油的粘度随油温的升高而降低，在同样的流通面积内，要维持一定的密封油压力，当密封油温度高时，就需要较大流量的密封油。同样密封油温度的升高，将导致密封瓦间隙增大，这同样需要增大密封油流量才能维持一定的密封油压力。发电机制造厂一般规定氢冷发电机空、氢侧密封油温度正常值在27-50℃之间。对于300MW汽轮发电机集装式密封油系统，其空、氢侧密封油系统的冷油器的出口油温油一个退水调节门控制，一般维持在42℃左右。油温在42℃时的粘度比27℃时小，要维持一定的密封油压，则需要较大的密封油流量。同样，由于密封油温的升高，密封瓦的内径将增大，这样要保证发电机内氢气不外泄，同样需要增大密封油流量来维持一定的压力。因此密封油温度过高将导致密封油流量增大，按照2.2条的分析，同样会引起发电机内氢气纯度下降或发电机进油。
　　2.4排烟风机出力小
　　从300MW汽轮发电机密封油系统看，空侧密封油泵油源取自氢油分离器，氢油分离器的排烟风纪主要作用是抽出空侧油中的微量氢气，以免氢气随润滑油回到主油箱。增大氢油分离器排烟风机的出力，使氢油分离器形成大的负压，使空侧油中的空气会同氢气一起被抽出，这样，将减少空侧密封油中空气含量，按照2.1条的分析（发电机氢气污染主要是空侧密封油携带的空气等通过与氢侧密封油交换进入氢侧密封油，再通过氢侧密封油与氢气交换污染氢气），将减少氢气污染。
　　3 防止发电机进油、降低氢气污染，减少补氢量的措施
　　3.1保证密封瓦与转轴的适合的间隙
　　3.1.1保证检修时密封瓦间隙符合要求
　　对于300MW汽轮机，要求密封瓦与转轴直径间隙为0.105-205mm，检修时应严格按标准保证密封瓦间隙符合要求，并尽量靠近下限，这样即能减少密封油流量，又能防止因密封瓦间隙过小而产生的密封瓦温高、密封瓦磨损甚至发电机转轴震动过大等缺陷。
　　3.1.2采用高精度密封油滤网
　　现300MW密封油系统的空氢侧密封油均采用刮片式滤网，但实际上这种刮片式滤网只能起算作粗滤网，不能有效过滤掉密封油中的微小颗粒。正是由于密封油流中的微小颗粒与密封瓦及轴颈的相对流动产生的研磨，加剧了密封瓦与轴颈的磨损，导致了运行密封瓦间隙的增大。据悉国外已淘汰刮片式滤网，国内有电厂以过滤精度0.01mm或以下的纤维滤网替代刮片式滤网的运行实例。
　　3.2提高平衡阀的调节精度和运行可靠性
　　提高平衡阀的调节精度可有效减少空、氢侧密封油的窜动量，防止氢气污染。可从以下2方面进行：
　　3.2.1防止平衡阀卡涩，调节失灵
　　3.2.1.1检修后密封油系统运行初期，可采取用平衡阀旁路阀手动调节，防止检修后因系统不清洁造成的平衡阀部件卡涩。
　　3.2.1.2采用新型平衡阀
　　据悉国内某单位研制成功了阀芯连续旋转的平衡阀，这种平衡阀采用密封油做为动力油推动阀芯以一定速度旋转，可防止密封油中杂质造成阀芯卡涩。
　　3.2.2检修后进行平衡阀调节试验，保证空、氢侧密封油压力平衡
　　平衡阀的目的是控制密封瓦内空、氢侧密封油环内的空、氢密封油不交换，基于这个原理，可关闭密封油箱补、排油门，观察并根据密封油箱油位变化对平衡阀进行调整，最终使密封油箱油位基本稳定，达到减少空、氢侧密封油在密封瓦内交换的目的。通过试验可找出规律，在机组正常运行中，根据密封油箱是在补油或排油，微调平衡阀，同样可减少空、氢侧密封油在密封瓦内交换。
　　3.3控制密封油的温度
　　可进行密封油温在标准要求范围内上下限之间变动的试验，在发电机转轴振动不增大的情况下，尽量保持密封油温在标准的低限运行，从而达到减少密封油流量减少发电机进油和降低氢气污染的目的。
　　3.4提高排烟风机的风压
　　提高氢油分离器排烟风机的风压可提高氢油分离器的负压、减少空侧密封油中的含空气量和含水量，从而减少因空、氢侧密封油交换对氢气的污染。
　　4 结论
　　总上所述，针对发电机存在的氢气污染、发电机进油缺陷，根据双流环密封油系统的特点，采取相应的防范对策，可有效减少发电机氢气污染和进油缺陷，提高发电机运行的安全可靠性。
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