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1、国产引进型国产引进型 600MW600MW发电机密封油系统存在的问题及对策发电机密封油系统存在的问题及对策郭雅冬湖北省电力建设第一工程公司,湖北省电力建设第一工程公司,430061430061摘要:摘要:目前国产引进型 600MW 汽轮发电机组的密封油系统虽然已经比较完善,但由于该系统比较复杂,在实际运行中的操作不当,以及检修维护质量的原因,使得该系统的运行仍然存在一些问题。由于密封油系统的运行安全直接威胁到整个发电机组的安全,如发电机进油将引起发电机线圈绝缘下降;氢气纯度下降导致发电机效率降低,增加了机组补排氢次数和氢站制氢量,并可能导致发电机内部产生局部氢爆;发电机漏氢还极易引起火灾。因此
2、本人将自己在生产实践中遇到的一些问题进行了归纳分析,并提出预防和改进措施,以供大家参考。关键词:关键词:600MW 机组;密封油系统;氢气;差压阀1 1 发电机内进油发电机内进油1.1 在气体置换过程中,氢侧油箱满油,引起发电机进油该种情况发生在发电机内氢气压力小于0.05Mpa 以下,且氢侧油箱油位较高时。大家都知道氢侧密封油箱回氢管回到发电机消泡箱内,因此氢侧密封油箱的压力为发电机内氢气压力,随着发电机内氢气压力的降低,氢侧油箱上的氢气压力也将随之降低。而氢侧油箱的排油接在空侧油泵的入口,和空侧油箱形成连通管路。当氢侧油箱油位较高时,自动排油阀浮子受浮力作用打开自动排油阀。这时该阀本应处于
3、排油状态,但由于氢侧油箱压力过低,使得排油阀后的空侧密封油的压力高于该阀前氢侧油箱排油压力,从而不但排不了油,反而使排油阀后的空侧密封油进入氢侧油箱,造成氢侧油箱满油,引起发电机进油。因此在发电机内氢压小于0.05Mpa 时,氢侧排油阀失去自动排油功能,这时要特别注意氢侧油箱油位,一般采取及时关闭氢侧回油箱排油门(顶针旋入),并通过调整主差压阀和自动补油阀的补油来调整氢侧油箱油位。本人在实践中发现,当发电机内氢压小于 0.05Mpa 时,虽然自动排油阀已失灵,但自动补油阀仍然动作灵活可靠。这是因为自动补油来自空侧油泵出口,其压力始终高于氢侧油箱内压力。因此人为的控制氢侧油箱的低油位运行,就会使
4、氢侧油箱一直处于补油状态,从而保证氢侧油位处在自动调整状态。而要保持氢侧油箱的低油位运行只需使氢侧油压略压高于空侧油压,保证氢侧向空侧的少量窜油,运行中只需将平衡阀调整螺栓做微量调整即可。这样就可以使得低氢压时氢侧油箱油位仍处在自动调整状态,从而避免了人为调整,省去了运行人员的监视,而且使系统运行变得非常安全,有效避免了氢侧油箱满油,造成发电机进油的事故。用该办法调节氢侧油箱油位需要注意:第一,保持氢侧油压略压高于空侧油压即可(小于 5mmH2O),以免对氢气纯度产生较大影响;第二,该方法适合在发电机充排气体时且氢压小于 0.05Mpa 时使用,系统正常后要及时调整回原来的平衡状态。发电机回油
5、平衡阀旁路阀平衡阀空侧密封油箱大循环门高压密备油备用差压阀差压阀低压密备油回主油箱氢侧密封油箱单向调节阀氢侧交流油泵空侧交流油泵密封油系统图1.2 机组升速过程中差压阀、平衡阀跟踪不好,造成发电机进油这是因为机组在升速过程中,尤其是热态启动过程中,发电机转速变化很快(300r/min),由于发电机两侧风扇的影响,机内两侧氢压升高,使得差压阀关小,空侧油压上升,在平衡阀的作用下,氢侧油压也随之上升。但由于发电机内氢气压力上升速度快,若差压阀调节品质不好,就会出现差压阀波动,密封油压也将随之波动,造成发电机进油或发电机两侧端向外喷油雾;若平衡阀调节品质不好,还会出现空侧向氢侧窜油,使氢侧回油量增大
6、,导致随高速旋转发电机风扇吸卷进入发电机内的油量增加。差压阀、平衡阀的调节品质除了和产品质量有关外,还和润滑油品质,密封油滤网以及运行人员的操作有密切关系。因此要从各个方面下功夫,如选择质量可靠的进口阀;在润滑油中加装装磁性滤油装置;采用高精度密封油滤网;补排氢时要不要太快,缓慢进行等。2 2 密封油系统的振动密封油系统的振动2.1 差压阀摆动导致系统振动差压阀摆动是造成密封油系统振动的一个主要原因,其摆动主要有两方面的原因。第一是密封油品质差,油中含有杂质,造成差压阀或空侧油泵出口逆止阀卡涩,从而引起系统振动。该项工作主要是在机组调试阶段润滑油系统滤油时把好关,防止杂物、异物、沙粒等残留在系
7、统中,并在润滑油系统调试后再调试密封油系统,且密封油系统整体调试前对管道加装滤网进行大流量冲洗滤油,油滤好后再接信号测量管路,以保证密封油系统的清洁。第二是差压阀空侧油压信号过于灵敏,导致差压阀摆动。该种情况往往在氢气压力变化较大或系统油压波动较大时发生。原因是主差压阀空侧油压信号取自空侧油泵出口附近,本身压力就不很稳定,再加上该压力主路取样管比较粗,导致压力信号比较灵敏,从而引起差压阀频繁波动。其实原进口该种密封油系统主差压阀空侧油压信号管路上只有一个节流孔,并没有设计该路取样管道,国内加装旁路主要是基于该系统在低温启动时因油的粘性大,空侧油压经节流孔反应不灵敏而设计。因此正常运行时靠节流孔
8、取空侧油压即可,主路取样管只起到配合调节作用,系统正常运行时可保持其关闭,而这一点运行人员往往不是很清楚,以为这一路全开才对。氢压信号主差压阀空侧油压信号调节阀2.2 空侧密封油箱排烟风机出口逆止门卡涩,导致系统振动该逆止门卡涩将使油箱形成正压,导致油箱内空侧油中的氢气不易析出来,且分离出来的氢气不能及时排出,这样将会使得氢气随空侧密封油进入空侧油泵入口,导致空侧油泵出口压力波动,油泵振动,联带引起差压阀振动。因此空侧油箱排烟风机的出力应该尽量选择大一些,以利于回油和析出、排出氢气,且要选择动作可靠的出口逆止门。另外空氢侧油压信号管中含空气,空氢侧安全阀泄漏,再循环阀位置调整不当等,也将会引起
9、系统振动。3 3 发电机氢气纯度下降快发电机氢气纯度下降快(1)密封瓦处油窜流在运行过程中发电机机内的氢气与密封油系统中的氢侧密封油相接触,氢侧密封油中若溶解有大量的空气,将会严重污染机内氢气。所以发电机氢侧密封油空气含量的增加是机内氢气纯度下降过快的主要原因。正常情况下密封瓦中的空侧和氢侧密封油通过平衡阀的自动调节后具有几乎相同的压力,空侧和氢侧密封油各自保持相对独立的状态进行循环。若密封油系统的平衡阀跟踪不好,或是由于平衡阀空侧、氢侧压力取样管中的压力损失不同(虽然从平衡表上观察空氢两侧的密封油压是平衡的,而实际上在密封瓦处的空、氢侧密封油存在一定的压差),均会造成空侧与氢侧密封油在密封瓦
10、中的压力不平衡。若空侧密封油压高于氢侧密封油压,则含有大量空气的空侧密封油向氢侧密封油窜油,此时窜到氢侧的含空气的密封油将随氢侧密封油一起回到发电机的氢侧回油腔(即消泡箱),然后经氢侧回油管,返回到氢侧密封油箱中,在此过程中一部份空侧密封油内所含的空气直接析出进入发电机内。同时空侧向氢侧窜油也一定程度的排挤了氢侧油,使氢侧的进油减少,这将加大油污染。若氢侧密封油压高于空侧密封油压,则氢侧密封油向空侧密封窜油,此时将使回到氢侧密封油箱中的油量减少油位降低,为了保证系统安全运行,将自动向氢侧密封油箱中补油。这样就将含有大量空气的空侧密封油补进了氢侧密封油箱,使氢侧密封油中的空气含量增加。(2)氢侧
11、油箱中的自动补排油阀故障氢侧油箱中的自动补排油阀故障导致在氢侧油箱中的空侧和氢侧油大量交换,使含有大量空气的空侧回油进入氢侧油箱,一方面在氢侧油箱中直接析出空气而直接进入发电机;另一方面其作为氢侧油在密封瓦中析出空气进入发电机。浮球阀因各种原因不能正常开启或关闭,这样将导致密封油系统中自动补排油的功能失常。有以下三种情况:a排油阀出现故障处于常排状态,则系统为了氢侧密封油箱油位的稳定,就会不断地将含有大量空气的空侧密封油补入氢侧密封油箱,此时补油阀将进行连续补油。b补油阀出现故障,处于常补状态,系统就会不断地将含有大量空气的空侧密封油补入氢侧密封油箱,使氢侧密封油中的空气含量增加,此时排油阀将
12、进行连续排油。c补排油阀都失去了正常的功能,此时发电机密封油系统中的氢侧密封油箱则处于一个连续补排油的动态平衡状态,将大量含有空气的空侧密封油补进了氢侧密封油箱,使氢侧密封油中的空气含量增加。(3)差压阀工作不正常大型机组要求差压阀具有良好、灵敏的跟踪性能和富余的调节范围。维持油氢差压的任务是由差压阀来完成的。如果差压阀工作不正常将可能出现密封油直接进入发电机内的现象。同时由于差压阀工作的不正常会引起平衡阀也做出相应的跟踪调整从而加速了空氢侧的窜油。(4)油氢差压过高或过低油氢差压是指空侧密封油与氢气的差压。由于氢侧密封油是跟踪空侧密封油的,因此当油氢差压过高或过低时时必然会使氢侧油压上升或降
13、低。当氢侧油压过高时,氢侧密封油将直接通过油挡进入发电机内。(5)平衡阀工作失常600MW 发电机运行中要求平衡调节阀调节精度达到490Pa,而该阀的装配精度相当高,如果油中含有杂质、水分等,则极易造成阀卡涩,工作失常。调节空氢侧密封油压主要是通过以下手段来完成。氢侧密封油压先通过粗调氢侧密封油泵出口再循环阀使空、氢侧密封油压基本一致,同时通过调节氢侧密封油平衡阀下部顶针顶起高度,从而使密封瓦处的空、氢侧密封油压力达到平衡,以使密封瓦中间环处的空、氢侧密封油窜流量达到一个较小的水平(通常是在5CM 水柱以内)。当密封瓦处的空、氢侧微差压调整好后,由于平衡阀平衡点已经设定好,当氢气压力变化引起空
14、侧密封油压改变时平衡阀自动跟踪调节氢侧密封油压使空、氢侧微差压保持不变。当氢侧密封油平衡阀调节不灵敏时,会造成氢侧密封油压过高或过低,使中间环处的空、氢侧密封油平衡被破坏,使空、氢侧密封油之间的窜流增大。窜流增加将出现上述(1)中的现象。平衡阀工作失常也是发电机内造成污染的原因。(6)氢侧油管路供油不足我们知道氢侧油管较空侧油管径要小的多,由于各种原因氢侧油管很容易发生节流。氢侧密封油供油管路的意外节流造成氢侧油供油不足,密封瓦氢侧油腔内油压无法正常建立,使得中间密封环空、氢侧密封油压无法达到平衡,从而使空侧密封油向氢侧密封油中窜流。另外发生大的节流时会使真正进入氢侧密封瓦形成油膜的油过少,甚
15、至会破坏油膜的形成,从而直接造成氢气与空侧油相接触形成气体交换。正常情况下,空氢侧油压平衡是靠平衡阀节流氢侧进油来保持的,所以正常情况下,氢侧油泵的出口油压是大于空侧密封瓦进油压力的,如果氢侧油泵的再循环门开度过大会造成平衡阀全开情况下氢侧油压依然低于空侧油压。(7)发电机密封油含水超标从系统设置可以知道,发电机密封油系统首次启动时其油来自汽轮机润滑油系统。而在正常运行中,密封油和大机轴承的回油是在一起的,只不过是一部份进入密封油而另一部份进入大机油箱。在汽轮机运行中,由于轴封汽压高等各种原因使油中含水过高,在密封瓦处蒸发形成水蒸汽进入发电机使氢气纯度下降。(8)补油方式不合理现在的补油方式在
16、补油的过程中会将含有大量空气的空侧密封油补进氢侧密封油箱,使氢侧密封油的含空气量增加。我们的氢侧补油直接由空侧油泵出口或备用油源(大机润滑油)补入。这种未经过油气分离的油直接补入氢侧油箱将不利于氢气纯度的提高。600MW 机组的空侧补油来自大机轴承的回油,这也加大了空侧油中的含空气量。4 4 结论结论(1)发电机气体置换过程中,气体压力小于0.05Mpa 时容易进油,经微调平衡阀,保持氢侧油压略压高于空侧油压是可以避免进油发生的。(2)差压阀、平衡阀调整不好,启停机过程中易发生发电机进油,要从设备、运行等多方面下功夫才能避免。(3)密封油油质差,差压阀空侧油压信号过于灵敏,排烟风机出口逆止阀卡
17、涩,都将造成差压阀的摆动。改善油质,关闭差压阀空侧油压主路信号,限制氢压变化速度是解决该问题的有效措施。(4)空氢侧密封油量的交换和密封瓦间隙偏大,是发电机氢气纯度下降的本质原因。采取适当的调整措施调整好平衡阀,控制较低的密封油温度,改善油质,保证较小的密封瓦间隙,对氢气纯度的下降过快将有所改善。参考文献:参考文献:1 防止电力生产重大事故的二十五项重点要求中国电力出版社 2001 年2 密封油系统安装与调试说明书上海发电机厂 1999 年3 600MW 汽轮机运行规程作者简介:郭雅冬(1986.12)男,汉族,2006 年2010 年就读于华中科技大学文华学院热能与动力工程专业,本科学历,取得学士学位,2010 年参加工作,就职于湖北省电力建设第一工程公司,现任职称助理级工程师,职位二级项目经理,任职伊拉克华事德 4*330MW+2*610MW 燃油(气)电站检修维护项目部项目副经理。