350 MW汽輪發(fā)電機(jī)組密封油系統(tǒng)漏泄原因分析及預(yù)防措施

商建波

(大唐長(zhǎng)春第三熱電廠,長(zhǎng)春 130103)

軸端密封是氫冷技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵問題。為了達(dá)到有效密封,油壓應(yīng)高于氫壓,同時(shí)油流也起到冷卻與潤(rùn)滑密封瓦的作用。在正常運(yùn)行時(shí),發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng)可有效地密封發(fā)電機(jī)內(nèi)氫氣,但控制或操作不當(dāng),可造成密封油進(jìn)入發(fā)電機(jī)。含水的油滴容易在發(fā)電機(jī)端部線棒絕緣和端部綁扎結(jié)構(gòu)表面構(gòu)成擊穿放電通道,也會(huì)使氫氣介電性能惡化,造成絕緣下降,威脅發(fā)電機(jī)的安全;密封油的泄漏和空、氫側(cè)的竄油,將潤(rùn)滑油中的水分析出到氫氣中,增大了機(jī)內(nèi)氫氣的濕度,氫濕度的增高,也使電機(jī)的通風(fēng)損耗加大,運(yùn)行效率降低;空、氫側(cè)的竄油使?jié)櫥椭腥芙獾目諝馔ㄟ^油交換進(jìn)入發(fā)電機(jī)氫氣系統(tǒng)中,導(dǎo)致氫氣純度降低,氫氣補(bǔ)排頻率高,影響了機(jī)組的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

大唐長(zhǎng)春第三熱電廠1、2號(hào)發(fā)電機(jī)均為QFSN-350-2型,密封油系統(tǒng)于 2010年出現(xiàn)密封油箱油位不穩(wěn),機(jī)組檢修后在啟動(dòng)過程中出現(xiàn)發(fā)電機(jī)大量進(jìn)油的嚴(yán)重事故。導(dǎo)致此次事件的主要原因?yàn)椋好芊庥屯度霑r(shí),氫側(cè)密封油位的補(bǔ)油浮子動(dòng)作開啟,向油箱補(bǔ)油,油位升高至高油位時(shí)補(bǔ)油浮子拒關(guān),密封油箱滿油,由回氫管進(jìn)入發(fā)電機(jī),最終造成發(fā)電機(jī)進(jìn)油達(dá)1 t左右。

1 密封油系統(tǒng)及原理

1、2號(hào)發(fā)電機(jī)系統(tǒng)由密封油泵、冷油器、過濾器、油封箱、油-氣壓差閥、油壓平衡閥及連接管道、閥門等構(gòu)成。汽輪發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng)為集裝式,由氫氣側(cè)和空氣側(cè) 2個(gè)各自獨(dú)立又互有聯(lián)系的油路組成,它們同時(shí)向雙流環(huán)式密封瓦供油?？諅?cè)密封油回路由汽機(jī)潤(rùn)滑油系統(tǒng)回油提供工作油源,氫側(cè)密封油泵從氫側(cè)回油箱取得油源。

采用了“雙流環(huán)式密封瓦”裝置油密封,安置于發(fā)電機(jī)兩端蓋內(nèi)側(cè),通過軸頸與密封瓦之間的油膜阻止氫氣外逸。雙流即在環(huán)型密封瓦的內(nèi)徑烏金面上有 2道軸向排列環(huán)形油槽,分別為空側(cè)和氫側(cè)密封油槽,槽內(nèi)充滿密封油。它們是各自獨(dú)立的油路,平衡閥使2路油壓維持均衡,嚴(yán)格控制了2路油的互相串流。密封瓦環(huán)繞于軸頸,可以在軸頸上隨意徑向浮動(dòng),但為防止其隨軸轉(zhuǎn)動(dòng),在密封瓦上裝有圓鍵,使其定位于密封座內(nèi)?？?、氫側(cè)密封油分別通過壓力油管供應(yīng)到空側(cè)油腔及氫側(cè)油腔,空側(cè)油腔中的密封油從垂直油道進(jìn)入密封瓦的空側(cè)油槽,形成空側(cè)油膜,然后從左側(cè)出油;氫側(cè)油腔中的密封油從斜向油道進(jìn)入密封瓦的氫側(cè)油糟,形成氫側(cè)油膜,然后從右側(cè)出油。由于空、氫側(cè)油槽中的油壓相等,油流在2個(gè)油槽之間的空間保持相對(duì)靜止,在密封瓦中間區(qū)段處就沒有油的交換,避免了由于油的吸附作用造成氫氣泄漏、純度降低。

空側(cè)密封油壓力由壓差閥自動(dòng)跟蹤機(jī)內(nèi)氫氣壓力調(diào)節(jié),使得密封瓦處的空側(cè)密封油壓始終高出發(fā)電機(jī)內(nèi)氫壓 0．084 M Pa。氫側(cè)密封油壓力由平衡閥調(diào)整汽、勵(lì)密封瓦內(nèi)氫側(cè)油環(huán)內(nèi)壓力與空側(cè)油環(huán)壓力差不大于 490 Pa。

2 發(fā)電機(jī)進(jìn)油原因分析

2．1 氫側(cè)回油箱油位控制不當(dāng)

由于氫側(cè)回油箱油位控制不當(dāng),因滿油而溢入發(fā)電機(jī)內(nèi),也可能是因?yàn)槊芊馔吲溆筒厶幱蛪哼^高直接流入發(fā)電機(jī)內(nèi),因而氫側(cè)回油箱的液位控制及密封油壓力的調(diào)整是2個(gè)至關(guān)重要的問題。

發(fā)電機(jī)氫側(cè)回油箱內(nèi)裝有 2個(gè)上浮球閥,一個(gè)連接空側(cè)密封油油路中濾網(wǎng)的出口,為油箱的補(bǔ)油閥,另一個(gè)連接空側(cè)密封油泵的進(jìn)口,為油箱的排油閥。一般情況下,2個(gè)浮球閥的上、下手動(dòng)干預(yù)頂針退出,通過浮球?qū)崿F(xiàn)液位的自動(dòng)控制。當(dāng)氫側(cè)回油箱液位高時(shí),浮球?qū)⑴庞烷y打開,使多余的油排到空側(cè)油路,再由空側(cè)回油箱回到主油箱;當(dāng)氫側(cè)油箱油位低時(shí),浮球?qū)⒀a(bǔ)油閥打開,使空側(cè)油補(bǔ)入。而當(dāng)浮球閥失去自動(dòng)調(diào)節(jié)作用時(shí),則可通過浮球閥的上、下手輪實(shí)現(xiàn)補(bǔ)、排油閥的強(qiáng)開、強(qiáng)關(guān)。在氫壓較低的情況下,氫側(cè)回油箱在某一液位時(shí),浮球的位置相同,但由于排油的壓差(約為氫壓減去空側(cè)油泵進(jìn)口壓力)較低或補(bǔ)油的壓差(約為空側(cè)油濾網(wǎng)出口油壓減去氫壓)較高,使得排油量減少甚至不能排出,而補(bǔ)油量增大會(huì)使氫側(cè)回油箱油位保持在較高位置。因此,當(dāng)氫壓較低時(shí),氫側(cè)油箱將保持在滿油的油位,甚至可能出現(xiàn)消泡箱滿油,使得發(fā)電機(jī)存在進(jìn)油的危險(xiǎn)。

2．2 氫側(cè)回油箱油位自動(dòng)控制失靈

氫側(cè)回油箱油位自動(dòng)控制失靈,補(bǔ)油閥開啟在某一開度卡住或排油閥在較高油位時(shí)不能自動(dòng)開啟,在空側(cè)密封油壓稍高于氫側(cè)密封油壓時(shí),密封瓦處的油向氫側(cè)竄流而導(dǎo)致氫側(cè)回油箱的滿油,直至消泡箱滿油,最后進(jìn)入發(fā)電機(jī)。

2．3 密封油壓自動(dòng)控制失靈

密封油壓自動(dòng)控制失靈,致使密封瓦處油壓過高直接竄入發(fā)電機(jī),這種情況往往出現(xiàn)在系統(tǒng)已運(yùn)行較長(zhǎng)時(shí)間后的退氫過程中。密封油系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí),由于發(fā)電機(jī)內(nèi)氫壓較穩(wěn)定,空側(cè)密封油的差壓調(diào)節(jié)閥開啟在一定開度基本不變,氫側(cè)密封油的平衡閥也開啟在一定開度基本不變。若維持時(shí)間較長(zhǎng),差壓調(diào)節(jié)閥或平衡閥均可能卡澀。正常運(yùn)行時(shí)氫壓額定值為 0．30 MPa,則空側(cè)密封油壓為0．384 M Pa,氫側(cè)油壓與空側(cè)油壓基本相同(空側(cè)密封油壓高于氫側(cè)密封油壓 0．001 M Pa)。

發(fā)電機(jī)退氫前的降氫壓過程中,因氫壓降低,空側(cè)主差壓調(diào)節(jié)閥需緩慢開大,以降低空側(cè)油壓;氫側(cè)平衡閥需緩慢關(guān)小,使氫側(cè)油壓相應(yīng)下降。假設(shè)氫壓由0．30 MPa降至 0．05 MPa,若空側(cè)調(diào)節(jié)閥卡澀,則此時(shí)氫壓 0．05 M Pa,空、氫側(cè)密封油壓仍為0．384 MPa,因氫側(cè)油壓與氫壓相差過高 (約為0．378 MPa),油可能從氫側(cè)配油槽直接沖刷到檔油板而進(jìn)入發(fā)電機(jī)。若氫側(cè)平衡閥卡澀,則此時(shí)氫壓0．05 MPa,空側(cè)油壓為 0．124 M Pa,氫側(cè)油壓仍為0．383 MPa,同樣也可因油氫差壓過高致使氫側(cè)油進(jìn)入發(fā)電機(jī)內(nèi)。

2．4 風(fēng)扇前的負(fù)壓區(qū)為油、油煙及水汽漏入發(fā)電機(jī)提供動(dòng)力

國(guó)產(chǎn)350 MW發(fā)電機(jī)幾乎都采用壓入式通風(fēng)方式,即冷風(fēng)是被風(fēng)扇壓入發(fā)電機(jī)內(nèi)部風(fēng)路的,這種通風(fēng)方式必然在發(fā)電機(jī)內(nèi)(密封瓦以內(nèi))風(fēng)扇前形成負(fù)壓區(qū),雖然發(fā)電機(jī)端蓋上的油封結(jié)構(gòu)設(shè)有甩油槽、油檔和回油腔,但畢竟負(fù)壓區(qū)的形成為油、油煙、水汽漏入發(fā)電機(jī)提供了動(dòng)力。流經(jīng)密封瓦后的氫側(cè)回油中含有油煙和水汽,這些煙、汽在壓力油中被壓縮成氣泡,以泡沫的形式混雜在液體中,在回油腔(消泡箱)突然擴(kuò)容、降壓,釋放出油中的氣泡,然而由于回油腔容積不足等原因,造成壓力油不能充分降壓,油中泡沫不能充分釋放,在回油管路形成氣塞,使油不能通暢地循環(huán)。

3 防止發(fā)電機(jī)進(jìn)油的措施

3．1 發(fā)電機(jī)退氫時(shí)緩慢降氫壓

發(fā)電機(jī)退氫時(shí)氫壓緩慢下降,可以使差壓調(diào)節(jié)閥及平衡閥能及時(shí)跟蹤調(diào)節(jié),以保證合適的油氫差壓。若發(fā)現(xiàn)密封油油氫差壓或空、氫側(cè)密封油差壓不正常,則應(yīng)停止降氫壓,并手動(dòng)干預(yù)差壓調(diào)節(jié)閥或平衡閥。

3．2 保證液位報(bào)警裝置起作用

與發(fā)電機(jī)進(jìn)油有關(guān)的液位報(bào)警裝置有 2個(gè),一個(gè)是消泡箱的油位高報(bào)警,另一個(gè)是浮子式油水繼電器檢漏器的高液位報(bào)警。當(dāng)消泡箱液位較高時(shí),發(fā)電機(jī)仍未進(jìn)油,但已存在進(jìn)油的危險(xiǎn)。若此時(shí)報(bào)警裝置能正常報(bào)警,則運(yùn)行人員可及時(shí)強(qiáng)開氫側(cè)回油箱的排油閥,強(qiáng)關(guān)氫側(cè)回油箱的補(bǔ)油閥;若油位仍上升還可直接開啟消泡箱的放油閥,并迅速檢查相關(guān)參數(shù),做出相應(yīng)的處理,即可避免發(fā)電機(jī)的進(jìn)油。

浮子式油水繼電器檢漏器接于發(fā)電機(jī)的最低位置,若發(fā)電機(jī)內(nèi)進(jìn)入油或水,流至液體檢漏器內(nèi),到一定高度即發(fā)出高液位報(bào)警,運(yùn)行人員可以從底部放出油或水,再做出相應(yīng)的處理。此時(shí)發(fā)電機(jī)內(nèi)已進(jìn)入少量的油或水,但如果情況能得到控制,則不影響機(jī)組的正常運(yùn)行。

3．3 加強(qiáng)降氫壓過程的監(jiān)視工作

在降氫壓的過程中,除監(jiān)視密封油油氫差壓、空氫側(cè)密封油差壓、氫側(cè)回油箱及消泡箱的油位以外,還應(yīng)注意觀察空、氫側(cè)密封油泵出口油壓及主油箱油位的變化。發(fā)電機(jī)內(nèi)氫壓下降,密封瓦處空、氫側(cè)密封油壓均隨之下降,此時(shí)主差壓調(diào)節(jié)閥應(yīng)逐漸開大,空側(cè)密封油泵出口油壓應(yīng)下降。平衡閥應(yīng)逐漸關(guān)小,氫側(cè)密封油泵出口油壓應(yīng)上升,直至保持在其出口安全門的動(dòng)作值以下。密封油系統(tǒng)啟動(dòng)前系統(tǒng)充油由主油箱供給,系統(tǒng)檢修時(shí)放油也放入主油箱。若密封油進(jìn)入發(fā)電機(jī),主油箱的油位也將下降,所以監(jiān)視主油箱油位的變化,可以初步判斷出發(fā)電機(jī)是否進(jìn)油及進(jìn)油量的多少。

4 結(jié)束語

發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)進(jìn)油,將危及發(fā)電機(jī)的安全;停機(jī)后退氫時(shí)進(jìn)油,將延長(zhǎng)機(jī)組的停運(yùn)檢修時(shí)間。擴(kuò)大氫側(cè)回油箱的容積,使回油能充分降壓,徹底析出油中的氣泡,合理布置回油管路,注意坡度和轉(zhuǎn)角處,盡量避免有起伏和死角,消除回路中的氣堵現(xiàn)象,為回油的暢通創(chuàng)造條件。密封油系統(tǒng)操作時(shí)嚴(yán)格執(zhí)行操作票制度,提高檢修質(zhì)量,保證差壓閥、平衡閥、補(bǔ)排油浮子閥動(dòng)作靈活、可靠、平穩(wěn)。只要多觀察、細(xì)分析、精心操作,發(fā)電機(jī)進(jìn)油是可以避免的。