浅谈单流环密封油机组防止发电机进油

浅谈单流环密封油机组防止发电机进油摘要：本文结合单流环密封油系统的特点，并针对实际运行中出现的发电机进油问题，阐述了影响发电机进油的因素以及防范的途径，通过一系列的防范措施，得到了很好的控制，为保证机组的稳定性、安全性起到了良好的效果。关键词：汽轮机；油氢差压；进油；措施引言由于发电机定子铁芯及其转子部分采用氢气冷却，为了防止运行中氢气沿转子轴向外漏，引起火灾或爆炸，因此在发电机的两个轴端分别配置了密封瓦（环），并向转轴与端盖交接处的密封瓦循环供应高于氢压的密封油。因密封油路只有一路（习惯上称之为单流环式），分别进入汽轮机侧和励磁机侧的密封瓦，经中间油孔沿轴向间隙流向空气侧和氢气侧，形成了油膜起到了密封润滑作用，然后分两路（氢侧、空气侧）回油。发电机密封油瓦结构如图1所示：图1发电机密封油瓦结构图1单流环密封油系统及主要设备1.1密封油系统图及正常运行方式密封油系统原理简图如图2所示：图2密封油系统原理简图在正常运行方式下，汽轮机来的润滑油进入密封油真空箱，经主密封油泵升压后由差压调节阀调节至合适的压力，经滤网过滤后进入发电机的密封瓦，其中空气侧的回油进入空气析出箱，氢气侧的回油进入氢侧回油扩大槽后再向下流入浮子油箱，而后依靠压差流入空气析出箱。循环方式如图３图3密封油系统流程简图1.2油氢差压阀油氢差压阀为隔膜阀，其上部位连接发电机氢压，下部位连接密封油油压，通过螺母设定恒定的差压值，差压阀根据发电机内氢压的变化，自动调整进入发电机的密封油油压，维持油氢差压的稳定。其正常的范围在0.08～0.11Mpa。1.3浮子油箱浮球阀浮子油箱内置浮球阀，油位逐渐上升时，浮球阀逐渐开大直至全开；油位逐渐降低时，浮球阀逐渐关小直至全关。当浮球阀卡涩时，易出现油位过高或过低甚至看不到的现象。油位过高，说明浮球阀未有效地打开，有可能造成氢侧油位的异常升高；油位过低，说明浮球阀未有效地关闭，有可能造成氢气大量外排，引起机内压力的下降。出现上述情况，应当振打浮球阀，无效时隔离浮球阀，暂时使用旁路阀进行调节，并通过玻璃油位计观察油位。2发电机进油因素分析发电机进油的实质即是密封油进油量大于回油量，从而造成浮子油箱满油，进而回油扩大槽满油，当回油扩大槽满油后，油就进入发电机的底部。2.1发电机密封瓦当发电机密封瓦的间隙变大时，会导致发电机密封瓦的进油量偏多，则密封瓦氢侧的回油量就偏多，从而造成进油的可能。密封瓦出现故障主要体现在密封瓦与轴颈的密封间隙出现不规则（如杂质磨损或装配不良等），使密封间隙变大。密封间隙的变大，在同样的油氢差压下，进入氢侧的油量也将增加。此时，若还是按照经验控制，就可能造成发电机进油。另外，当密封间隙变大，在同样的油氢差压下，不一定能封住机内气体，为了保证正常密封，势必提高油氢差压，这样将会进一步加大氢侧回油量，加大发电机进油可能性。2.2油氢差压阀假如油氢差压阀工作不正常，当油氢差压值偏小时，油压密封不住氢压，导致发电机内气体泄漏；当油氢差压偏大，就会导致发电机的进油量偏大，从而造成发电机进油。2.3浮子油箱浮球阀当浮球阀卡涩不能正常工作时，就会导致回油不畅，从而导致浮子油箱、回油扩大槽满油，进而发电机进油。2.4发电机膛内压力发电机正常回油的动力一是依靠回油扩大槽与空气析出箱的高度差，二是依靠发电机膛内的压力压迫回油。在设计上高度差保证发电机内无压(大气压)的状态下回油通畅。2.5密封油系统管路或阀门堵密封油系统管路或阀门堵将会造成回油的不畅，从而引发发电机进油。3发电机进油原因分析发电机进行气体置换时，随着机内压力下降，油氢差压阀为了保证油氢差压不变，将自动关小。但是，当机内压力降到一定值时，由于差压阀调节能力不够，致使油氢差压开始增加。而随着油氢差压的增加，也就意味着进入氢侧密封油量成比例增加，因此，我们要么开启密封油母管再循环阀降低母管压力，要么将差压阀切换到旁路阀运行，以维持油氢差压不变。否则，随着油氢差压的增大，氢侧回油量的增大势必抬高回油静压高差，使氢侧密封油溢至发电机。另外，随着油氢差压的增大，在密封瓦与轴颈之间隙的射流强度也增加，对氢侧挡油环也形成一定的压力，密封油也有进入发电机的危险。在发电机进行气体置换时，随着机内压力的下降，油氢差压阀自动调整密封油压，保证油氢差压的不变，发电机密封油的进油量也相应的减少,但是由于发电机膛内压力的逐渐下降,其回油的能力也相应的越来越小。正常运行时,发电机膛内压力0.36～0.45Mpa之间,相对于发电机密封油的进油量,其回油能力是有一定裕度的,随着发电机膛内压力的下降,这个裕度逐渐的变小,因为当发电机膛内压力下降到一定程度（约0.050～0.070Mpa）时浮子油箱的油位开始升高，逐渐满油，增大到高出空气析出箱的高度，帮助发电机密封油顺利的回油。这时，需要将浮子油箱主路切换至旁路运行（主路手动门无须关闭，两路并联运行），目的是减小密封油的回油阻力，加快回油，防止油满至发电机内部。在发电机进行气体置换的时候，随着膛内压力的变低，浮子阀逐渐全开，这时假如没能及时开启浮子油箱的旁路手动阀，势必造成发电机进油。在系统设置上，回油扩大槽与浮子油箱之间有一连通阀。此阀门的作用在于连通发电机内压力，保证回油的动能。假如此阀不是在开启状态，就不能保证浮子油箱内的压力，造成发电机进油的可能。密封油差压调节阀有一定的调节滞后性和一定的调节能力。因为是密封油压需跟随发电机膛内压力变化，必然存在一定的滞后性，当发电机膛内压力变化较大时，其滞后性更加的明显。所以降低发电机膛内压力时，必须匀速缓慢降低，否则油差压调节阀调节不过来，造成发电机密封油进油量偏大，而随着发电机膛内压力的降低，其回油动能减低，从而发电机进油。发电机膛内压力在0.150Mpa以上时，相对于发电机密封油的进油量,其回油能力的裕度还是可以的，当发电机膛内压力降到0.150Mpa以下时，这个裕度就很小了，所以在这个时候一定要避免发电膛内压力快速的降低！多数的进油情况有此有关。4防止发电机进油的措施密封油系统和氢气系统各阀门状态的正确性对防止发电机进油至关重要。浮子油箱平衡阀、旁路阀、回油扩大槽油水检漏计进口阀、发电机套管箱及底部油水检漏计进口阀、油氢差压阀等阀门的状态一定要确认并及时切换。在气体置换之前首先要按照系统恢复卡，保证密封油系统和氢气系统的各阀门状态完全正确。随着发电机膛内压力降低，通过开大密封油泵出口母管的再循环阀，降低密封油泵出口的压力，才能保证密封油差压调节阀工作的正常，出口油压过高会导致差压偏大、调节滞后或调节不过来。时刻关注密封油差压调节阀的调节值，保证差压正常。当发电机膛内压力较低，差压调节阀跟踪调节不好时，应该及时切至旁路手动调整。定期或在气体置换前进行氢侧回油流量的测定，以检验密封瓦间隙是否正常。测定方法是关闭浮子油箱出口阀，测出油位从浮子油箱中心线上升5cm所需的时间（按秒计），然后计算，即得两个密封瓦氢侧油量。按照厂家给出的数据，油位从中心线上升5cm的油量相当于15.2L。假设测得的时间为t1秒，则每分钟氢侧油量为15.2*60/t1（L/S），以此流量与厂家设计参数或前一次测定值进行对比，即可了解密封瓦所处的状态是否正常。在保证密封瓦进油量稳定后，当机内压力降到0.05MPa左右要及时将浮子油箱切到旁路运行。尽量减小回油管路中的阻力，加强回油。定期或在气体置换前进行回油扩大槽油水检漏计和发电机套管箱及底部油水检漏计的试验工作，以检验检漏计是否正常，确保发电机进油时能及时发现（试验时只需从试验口加入800ml以上的水，使其内部浮子上升，触发开关动作报警）。气体置换过程中，虽然在发电机膛内压力越低的情况下越节省工质，但是最好保证发电机膛内压力在0.03MPa左右。因为密封油回油仅仅靠回油扩大槽与空气析出箱的高度差来满足回油是比较危险的，相对于发电机密封油的进油量,其回油能力的裕度基本是没有的，在一个相对平衡的位置，极易造成发电机的进油。避免发电机膛内压力快速下降的情况出现。在置换的不间过程中，必须严密监视发电机膛内压力，避免置换工质用完的情况下没有及时更换，造成发电机膛内压力快速降低，从而导致发电机进油。气体置换过程中，应加强回油扩大槽油水检漏计、发电机套管箱及底部油水检漏计、主机油箱油位的监视。若发现异常应及时停止操作，并加强系统相关阀门的检查，及时阻止发电机进油。5结语密封油进入发电机内，将直接导致发电机绝缘腐蚀、老化，如果未及时排出，油在机内蒸发产生油烟蒸汽，其危害是十分大的。它将对发电机护环产生腐蚀作用，并溶解和凝聚其它有害元素，使机内构件产生表面凝露，使转子护环受产生附加应力而导致裂纹等危害，同时对发电机定子绝缘的影响也很大，油中的水分运行中蒸发为水蒸汽，使微细击穿点之间氢气介质导电率升高，水汽吸附在绝缘层上，威胁发电机定子绝缘，诱发发电机绝缘事故。运行中必须预防发电机进油事件的发生，维护安全稳定的生产运行。参考文献：[1]内部文件——郭小平.常熟电厂集控规程.华润电力（常熟）650MW机组集控运行规程.2010:183～186收稿日期：2011-8-1作者简介：王晨夕（1983—），男，汉族，毕业于长沙电力学院，学士，助理工程师，动力工程专业，现任华润电力（常熟）有限公司机组主值。地址：江苏省常熟市华润电力（常熟）有限公司邮编：215536电话：0512—52106513，13812839201E-mail：[e-mail]