发电机密封油系统

发电机密封油系统二期一值概念对于氢冷汽轮发电机，由于发电机的转子必须穿出发电机的端盖，发电机转轴和端盖之间的密封装置叫轴封，它的作用时防止外界空气和潮气进入发电机内部和阻止氢气从机内外泄，以保证机内气体的纯度和压力不变。氢冷发电机都采用油封，为此需要一套供油系统称为密封油系统。采用油进行密封的原理是:在高速旋转的轴与静止的密封瓦之间注入一连续的油流，形成一层油膜来封住气体，使机内气体不外泄，外面的空气不能侵入机内。为此，油压必须高于氢压，才能维持连续的油膜，一般只要使密封油压比机内氢压高出0.015MPa就可以封住氢气。从运行安全上考虑，一般要求油压比氢压高0.03—0.08MPa。为了防止轴电流破坏油膜、烧伤密封瓦和减小定子漏磁通在轴封装置内产生附加损耗，轴封装置与端盖和外部油管法兰盘接触处都需要加绝缘垫片。目前应用的油密封结构足以使机内氢压达0.4-0.6MPa。我公司#3、4号机组采用的哈尔滨汽轮发电机有限公司生产的国产600MW汽轮发电机，其配套的密封油系统是为QFSN-600-2YHG型汽轮发电机设置的辅助系统，它采用双流环式密封瓦结构（氢侧和空侧两路油），密封效果好，调节范围宽，是非常成熟的产品。它向发电机密封瓦提供连续不断的密封油，并对其进行监控及保护。密封瓦的油量、油温、油压均由密封油系统来控制。保证密封发电机内的氢气，防止向外泄漏。作用及分类密封油进入密封瓦后，经密封瓦与发电机轴之间的密封间隙，分为氢气侧回油和空气侧回油，并在密封瓦间障处形成密封油，既起密封作用，又能够润滑和冷却密封瓦油密封从结构上可分为盘式（径向轴封）和环式（轴向轴封）两种。600MW机组都采用环式油密封。环式油密封主要：单流环式、双流环式和三流环式。双环、双流式密封瓦结构图密封原理本系统为集装式，与发电机的双流环式轴封（密封瓦）装置相对应。汽轮发电机密封瓦内有两个环形供油槽，从供油槽出来的油分成两路沿着轴向通过密封瓦内环和轴之间的径向间隙流出，其油压高于发电机内的氢气压力，从而防止氢气从发电机漏出。在密封瓦内设有两个供油槽，形成独立的氢侧和空侧的密封油系统。当这两个系统中的供油压力平衡时，油流将不在两个供油槽之间的空隙中串动。密封油系统的氢侧供油将沿着轴朝发电机一侧流动，而密封油系统的空侧供油将沿着轴朝外轴承一侧流动。由于这两个系统之间的压力平衡，油流在这两条供油槽之间的空间内将保持相对静止，通常只要密封油压始终保持高于机内气体压力，便可防止氢气从发电机内逸出。空侧油路供给的油则将沿轴和密封瓦之间的间隙流往轴承侧，并同轴承回油一起进入空侧密封油箱，从而防止了空气与潮气侵入发电机内部。氢侧密封油则沿轴和密封瓦之间的间隙流往发电机内侧，落入消泡箱，最后回到氢侧密封油箱。密封油系统的组成及设计参数本密封油控制系统由下列部件构成:密封瓦、空侧交流泵、空侧直流泵、氢侧交流泵、氢侧直流泵、空侧过滤器、氢侧过滤器、密封油箱及油位信号器、油-水冷却器、压差阀、平衡阀、氢油分离箱、截止阀、逆止阀、蝶阀、压力表、温度计、变送器及联接管路等等。本密封油控制系统采用双流环式(国产机用的都是西屋公司改进型--双环-双流环式密封瓦)结构，发电机内正常工作氢压为0.4MPa，事故状态下可降低氢压运行。轴密封供油系统能自动维持氢油压差0.084MPa，并为发电机密封瓦提供连续不断的密封油。项目数值单位密封油压与氢压的额定压差0.084±0.01Mpa空侧密封瓦总油量220L/min氢侧密封瓦总油量51L/min密封油进油温度52℃空侧密封油出油温度55.6℃氢侧密封油出油温度63.5℃工作氢压0.4Mpa冷却水进水温度38℃冷却水量120T/h氢气纯度98％空侧交流密封油泵出口压力0.25-0.8Mpa本密封油系统由氢侧和空侧两个各自独立又互有联系的油路组成。它们同时向双流环式密封瓦供油。4.1空侧密封油路空侧密封油油泵从空侧回油箱取得油源，它把一部分油泵入油冷却器、滤油器注入密封瓦的空侧，另一部分油则经过压差阀流回到油泵的进油侧。通过压差调节阀将密封瓦处的空侧密封油油压始终保持在高出发电机机内气体压力0。084MPa的水平上。（1）主工作油源：空侧密封油正常工作油源由交流电动密封油泵提供。密封油泵出口压力是0.25～0.8MPa。空侧密封瓦供油采用旁路压差阀调节氢油压差，压差调节阀按机内氢气压力自动调节空侧油压，保证密封瓦的正常工作，氢油压差为0.084MPa。空侧油由密封油泵升压，经一台管式冷却器降温，再经一台自清洗刮板式油过滤器过滤，然后进入发电机两端密封瓦空侧油环，其回油与轴承润滑油汇合在一起回到氢油分离箱，形成一个空侧闭式循环系统。（2）备用油源第一备用油源（即主要备用油源）是汽轮机主油泵来的0.88～2.1MPa高压油。该备用油经管路上的减压阀减压后供给空侧密封瓦，减压阀的出口油压为0.8MPa，油量为252L/min。当主工作油源发生故障、氢油压差降到0.056MPa时，设置于该管路中的备用压差阀自动开启。备用油源自动投入运行。第二备用油源也由汽轮机油系统提供。它由汽轮机主油箱上的高压启动油泵（氢密封备用泵）供给。因为与第一备用油泵油源接在同一管路中，所以该备用油源也经过备用压差阀，然后进入密封瓦，当压差降到0.056MPa时投入。当汽轮机转速降至2850RPM时或发生故障时，则只能由第二备用油源提供。第三备用油源是由密封油系统自备的直流电动油泵提供的，它与交流电动油泵并接在同一油管上，当压差降到0.035MPa时，直流油泵启动，氢油压差可恢复到0.084MPa。该油源只允许运行1小时左右，应尽快检修交流油泵。直流备用油源是为了应对全厂停电而设置的。第四备用油源也由汽轮机油系统提供。由汽轮机轴承润滑油泵供给，提供的油压较低，为0.035～0.105MPa。它只能保证大轴转动时密封瓦不发生磨损事故，此时必须及时将机内氢气压力降低到0.014MPa，以免氢气外溢，发生着火、爆炸事故。4.2氢侧密封油油路氢侧密封油泵从氢侧密封油箱取得油源，正常工作油源由交流电动油泵供给。从交流油泵出来的压力油经管式冷却器、自清洗油过滤器后分成汽端、励端两路，再各经过一个平衡阀进入发电机汽端和励端的氢侧密封瓦。油泵装有旁路管道，通过节流阀对氢侧油压进行粗调。氢侧油路的油压通过平衡阀进行细调，并使之自动跟踪空侧油压，使其达到平衡后进入发电机氢侧密封瓦。氢侧密封瓦回油经发电机消泡沫箱后进入系统回油箱，再回到氢侧油泵形成一个闭式循环油路系统。平衡阀用以保证氢、空侧油压相等，其压差不大于100mm水柱。为确保氢侧油路能提供连续不断的可靠工作油源五、密封油系统中的主要部件5.1密封瓦5.2氢侧密封油回油箱氢侧回油箱是氢侧油路的储油箱，在运行中必须维持一定的油位，它由箱体、补、排油电磁阀，液位指示器和低液位报警开关构成。在发电机未充氢或低氢压下密封油系统投入运行时，由于空侧来油取自发电机下部的氢油分离箱，因而相对于密封油系统集装而言就有约0.1MPa的静压，而油封箱内的压力接近于大气压力，所以当油位高时经排油电磁阀无法直接将油排至空侧来油。为了解决低氢压及零氢压下油封箱的排油问题，在氢侧过滤器出口与空侧来油管路间设一根连通管，利用氢侧油泵将油升压后排至空侧来油，解决了低氢压及零氢压下油封箱的满油问题。5.3空侧密封油箱（氢油分离箱）空侧回油管路上装有空侧密封油箱，其上装有排烟机二台，一台工作，一台备用，可将空侧回油中的油烟和氢气排放至厂房外。排油烟系统中设有排烟逆止阀，防止油烟倒灌，这套装置使空侧回油箱内的气体压力保持负压一般为-500～-250Pa，保证氢气不随轴承回油一起进入润滑油系统主油箱。空侧密封油箱通过U形管与主机润滑油回油管道连接，发电机端部支持轴承润滑油回油与空侧密封油回油汇集到空侧密封油箱，大部分油通过U形管依靠重力作用自动溢流到润滑油回油管路，保持油箱中油位正常，因此空侧密封油箱不需要进行油位监视，另一部分油作为空侧密封油源在空侧油路中循环。此油路把润滑油系统与密封油系统联系在一起，即使密封油系统无油情况下，只要润滑油系统启动后十几秒，就会将密封油系统注满油。“U”形管的作用还可防止在发电机轴密封发生故障的情况下，（这种情况可能导致氢气通过排油管道突然冲出来），阻止从发电机溢出的氢气进入汽轮机润滑油系统的主油箱。空侧回油箱上还装有一真空压力表，可就地观察箱中的真空度。5.4压力调节阀（压差阀）本密封油系统的差压阀有二只。主压差接于空侧密封油泵的进出油口，起旁路调压作用，信号分别取自机内气压（通过油压形式传递）和密封油压。该阀门可自动调节旁路的流量大小，从而保证密封油压始终高于机内气压0。084MPa.备用压差阀串接于空侧高压和低压备用油路之中，起节流调压作用，其信号油压同样取自机内气压（通过油压形式传递）和密封油空侧出口压力，该阀门通过直接调节备用油主油路的流量，来保证备用密封油油压始终高于机内气体0.056MPa。5.5压力平衡阀压力平衡阀安装在氢侧出口向发电机供油的主管路上（立式倒装），信号分别取于密封瓦处的空氢侧油压。通过空氢侧油压的变化自动调节平衡阀的开度大小，从而使空、氢侧在密封瓦处的油压差保持在正负490Pa之内。5.6油冷却器由于密封油空、氢侧各自独立，因此冷油器也分开并均为卧式管壳型，内部为浮动式管板结构，壳侧通热油，管侧通冷却水。通过调节冷却水水量，就可调节油温。空、氢侧各二台，均为一台工作，一台备用。5.7油过滤器空、氢侧分别装有刮板式自清洗油过滤器各二台。采用自洁刮式结构。它的特点是承受压力大、滤油精度高（本厂的过滤精度为100um），运行安全可靠，并且在运行中可通过转动手柄去除附在滤芯上的脏物，打开底部排污阀，可将脏物排出。要提请注意的是过滤器必须定期转动手柄去处脏物。推荐每8小时转动一次手柄，直至灵活转动为止。由于空、氢侧油路中各安装了二套油过滤器互为备用，故当滤芯阻塞严重时，可投入备用过滤器，隔离运行的过滤器，拆下滤芯，彻底清洗。5.8消泡箱从密封瓦氢侧出来的油先流入到消泡箱中，在那里气体得以从油中扩容逸出。消泡箱装于发电机下半端盖中，通过直管溢流装置使箱中的油位不至于过高。消泡箱汽励端各装有一个，在它们之间的连接管道上装有一U形管，以防止二侧风扇压差不一致使油烟在发电机内循环流动。在消泡箱内侧各装有一个浮子式油位高报警开关。六、密封油系统在正常情况下的运行1、当发电机内充有氢气或主轴正在转动时，必须保持轴密封瓦处的密封油压。2、当发电机内的氢压变化时，空侧密封油泵或空侧直流备用泵将保持密封油压高于氢压0.084MPa；汽轮机备用油源将保持密封油压高于氢压0.056MPa。3、密封油冷却器出口油温应保持在27℃～49℃之间。4、发电机充氢后，空侧回油密封箱上的排烟机应连续运行，排出端盖及轴承回油系统中的烟气。5、发电机能在氢侧密封油泵不供油的紧急情况下继续运行，但发电机的氢气消耗量将有较大的增加。6、在汽轮机主油箱停止供油前应先置换电机内的氢气。7、当空氢侧密封油温度升到43℃时，投运空氢侧冷油器水侧。8、各泵在运行中有明显的不正常异声，震动明显偏大，电流超限，应立即启动备用泵（空侧密封油泵），停用故障泵。9、各密封油泵轴承温度正常，不大于80℃。10、检查平衡阀、差压阀跟踪正常，调整空侧密封油压始终比氢压高0.084±0.01Mpa（空侧交直流油泵运行时），空氢侧密封油压差小于0.49Kpa。七、密封油联锁1.空侧密封油泵联锁逻辑1）.主油泵进出口差压低于0.035MPa，或油氢差压低于0.056MPa，联锁启动备用油泵；2）.备用油泵进出口差压低于0.035MPa，或油氢差压低于0.056MPa，联锁启动主油泵；3）.主油泵备用油泵均停，或油氢差压低于0.035MPa，联锁启动直流油泵。2.油氢差压低判断逻辑1）油氢差压（差压变送器信号）低于0.035MPa，或者油氢差压低开关动作信号，都判定为油氢差压低。2）油氢差压低于0.056MPa且转速2850r/min时，联锁启动高压启动油泵。序号信号名称整定值保护措施