發(fā)電機單流環(huán)密封油系統(tǒng)常見問題分析及處理

王志強

(國網(wǎng)河北省電力公司電力科學(xué)研究院，石家莊 050021)

發(fā)電機單流環(huán)密封油系統(tǒng)常見問題分析及處理

王志強

(國網(wǎng)河北省電力公司電力科學(xué)研究院，石家莊 050021)

介紹發(fā)電機單流環(huán)密封油系統(tǒng)的主要設(shè)備和4種運行方式，分析發(fā)電機進油、密封效果差、真空油箱故障等密封油系統(tǒng)的常見問題及處理方法，并針對單流環(huán)密封油系統(tǒng)的特點，提出操作過程中應(yīng)注意的問題。

發(fā)電機；密封油；單流環(huán)；差壓；漏油；漏氫

火力發(fā)電廠發(fā)電機密封油系統(tǒng)主要以單流環(huán)式密封油系統(tǒng)和雙流環(huán)式密封油系統(tǒng)為主。由于單流環(huán)密封油系統(tǒng)配置簡單，同時具備密封油真空凈化功能，而被國內(nèi)越來越多大型氫冷汽輪發(fā)電機所采用[1]。單流環(huán)密封油系統(tǒng)在實際使用過程中操作繁瑣，經(jīng)常由于操作不當(dāng)或不及時造成發(fā)電機進油、氫氣外泄、密封油外泄等問題。以下以某300 MW汽輪機組單流環(huán)密封油系統(tǒng)為例，介紹其系統(tǒng)組成、不同工況應(yīng)選擇的運行方式，并論述了系統(tǒng)可能發(fā)生的問題及相應(yīng)處理方法。

1 密封油系統(tǒng)概述

1.1 設(shè)備情況

單流環(huán)密封油系統(tǒng)主要由差壓閥、回油擴大槽、浮子油箱、真空裝置、油泵、密封瓦等設(shè)備組成。

a. 差壓閥用于自動調(diào)整密封瓦進油壓力，使該壓力自動跟蹤發(fā)電機內(nèi)氣體壓力且使油-氫壓差穩(wěn)定在所需的范圍之內(nèi)。

b. 發(fā)電機兩端的密封油通過氫側(cè)排油管回到回油擴大槽，能夠?qū)⒂椭袣錃獯罅酷尫懦鰜怼；赜蛿U大槽內(nèi)部為橫向隔斷，使發(fā)電機兩端回油形成一個油封。

c. 氫側(cè)回油經(jīng)回油擴大槽后進入浮子油箱，該油箱的作用是使油中的氫氣進一步分離，浮子油箱內(nèi)部裝有自動控制油位的排油控制型浮球閥，以使該油箱中的油位保持在一定的范圍之內(nèi)，防止發(fā)電機內(nèi)氫氣外泄。

d. 真空裝置中的設(shè)備主要包括真空油箱、真空泵和再循環(huán)泵，這些設(shè)備是單流環(huán)式密封油系統(tǒng)中的油凈化設(shè)備。真空泵不間斷工作，保持真空油箱中的真空度，同時，將空氣和水分抽出并排放掉。

e. 密封油系統(tǒng)主要有2臺主交流油泵、1臺直流油泵、1臺再循環(huán)油泵。

f. 發(fā)電機單流環(huán)密封瓦為8塊組合結(jié)構(gòu)，分為氫側(cè)瓦和空側(cè)瓦，密封油沿氫側(cè)瓦和空側(cè)瓦之間的環(huán)形油溝進入轉(zhuǎn)軸與密封瓦之間的間隙，再分別向兩側(cè)流動。

1.2 運行方式

1.2.1 正常運行方式

單流環(huán)密封油系統(tǒng)正常運行回路，見圖1。

圖1 單流環(huán)密封油系統(tǒng)正常運行回路

1.2.2 事故運行方式

當(dāng)2臺交流密封油泵均不能啟動時，采用事故運行方式。該運行方式需要對氫氣純度加強監(jiān)視，定時排補氫，盡快投入正常運行回路。單流環(huán)密封油系統(tǒng)事故運行回路，見圖2

圖2 單流環(huán)密封油系統(tǒng)事故運行回路

1.2.3 潤滑油供油運行方式

該運行方式適用于機組油系統(tǒng)啟動過程中充氫氣前。潤滑油供油運行回路見圖3。

圖3 單流環(huán)密封油系統(tǒng)潤滑油供油運行回路

1.2.4 補充運行方式

機組啟動準(zhǔn)備階段當(dāng)發(fā)電機內(nèi)充有氫氣，而潤滑油系統(tǒng)需要應(yīng)急停運時，可采用此種運行方式，但必須保證密封油真空箱高真空，以利于循環(huán)暢通。單流環(huán)密封油系統(tǒng)補充運行回路，見圖4。

圖4 單流環(huán)密封油系統(tǒng)補充運行回路

2 密封油系統(tǒng)常見問題

2.1 發(fā)電機進油

密封油系統(tǒng)發(fā)電機進油通常由2種原因造成：油氫差壓過高；氫側(cè)回油不暢。油氫差壓過高會導(dǎo)致密封瓦泄油量增加，嚴(yán)重時密封油會從氫側(cè)油檔處溢出，造成發(fā)電機進油。因此油氫差壓應(yīng)作為重要參數(shù)，運行中給與高度重視，油氫差壓偏離額定值應(yīng)及時調(diào)整差壓閥。氫側(cè)回油不暢會造成浮子油箱滿油，回油擴大槽油位升高甚至滿油，氫側(cè)排油滿油后，造成發(fā)電機進油。通常發(fā)電機內(nèi)氣體壓力小于0.05 MPa時，浮子油箱內(nèi)浮球閥動作緩慢，將會引起排油不暢，因此，開啟排氫風(fēng)機，使空氣抽出槽形成微負(fù)壓，浮子油箱旁路運行，增大氫側(cè)回油能力。機內(nèi)氣體壓力大于0.05 MPa時，為防止氫側(cè)回油管路“油封段”被破壞，投入浮子油箱運行。

正常運行時，如果擴大槽油位過高而導(dǎo)致其溢油管路上設(shè)置的油、水泄漏報警裝置報警，應(yīng)立即將浮子油箱退出運行，改用旁路排油，此時應(yīng)根據(jù)旁路上的液位指示器操作旁路閥門開度，而且應(yīng)密切監(jiān)視，隨時保持油位在液位信號器的中間位置。

2.2 密封效果差

發(fā)電機潤滑油密封效果差可能由2種原因造成：油氫差壓過低；氫側(cè)回油管路“油封段”破壞。

油氫差壓過低可能造成機內(nèi)氣體通過密封瓦外泄，氣體外泄同時攜帶密封油及潤滑油自軸承外側(cè)油擋排出，造成發(fā)電機潤滑油外漏。油氫差壓過低的原因：壓差調(diào)節(jié)閥跟蹤性能不好，應(yīng)重新調(diào)試壓差調(diào)節(jié)閥，如差壓閥卡澀，可對其進行解體處理或換新；油過濾器堵塞，造成油氫壓差過低，此時應(yīng)對油過濾器進行清理。

氫側(cè)回油管路“油封段”破壞。氫側(cè)回油管路“油封段”由回油擴大槽、浮子油箱(浮子油箱旁路)、空氣抽出槽及其管路組成，見圖5。

圖5 氫側(cè)回油管路“油封段”結(jié)構(gòu)示意

當(dāng)浮子油箱旁路運行時，此“油封段”起到密封發(fā)電機及回油擴大槽內(nèi)氣體外泄的作用?！坝头舛巍弊畹吞帢?biāo)高3.5 m，空氣抽出槽標(biāo)高10.5 m，同時空氣抽出槽與排氫風(fēng)機相連，正常工作時保持微負(fù)壓，因此不考慮管道阻力及空氣抽出槽負(fù)壓影響，“油封段”最高的密封壓力為55～65 kPa。浮子油箱旁路運行時，當(dāng)機內(nèi)壓力高于“油封段”最高密封壓力時，發(fā)電機內(nèi)氣體就可能通過油封段管路外泄，一旦氣體外泄，“油封段”失去密封作用，發(fā)電機內(nèi)氣體大量進入空氣抽出槽，使空氣抽出槽形成正壓，造成空側(cè)密封油回油及發(fā)電機軸承潤滑油回油不暢，軸承回油滿油后，從發(fā)電機軸承外側(cè)油擋露出。為避免該類故障的發(fā)生，當(dāng)機內(nèi)氣體壓力達到0.05 MPa時，投入浮子油箱運行，利用浮球閥維持的正常油位密封發(fā)電機內(nèi)氣體。當(dāng)浮子油箱出現(xiàn)故障，不能維持正常油位時，切至浮子油箱旁路運行，此時應(yīng)密切監(jiān)視浮子油箱旁路油位監(jiān)視器，就地手動調(diào)節(jié)閥門開度，保持油位在液位監(jiān)視器中間位置。同時，對浮子油箱及浮球閥進行緊急檢查和處理，盡快恢復(fù)浮子油箱至運行狀態(tài)。

2.3 真空油箱故障

2.3.1 真空油箱真空低

真空油箱真空低可能由2種原因造成：管路和閥門密封不嚴(yán)；真空泵抽氣能力下降。前者需要找出漏點，然后消除，重點查找真空油箱法蘭，以及相連接的負(fù)壓管路；后者則需要按真空泵使用說明書排查原因，其中應(yīng)該重點檢查真空泵油位是否正常，油是否存在乳化現(xiàn)象，另外有些真空泵需要外供冷卻水，此時應(yīng)確保冷卻水正常。

2.3.2 真空油箱油位高

造成真空油箱油位高的原因主要是真空油箱中的浮球閥動作失靈所致，此時一般是浮球閥需要檢修，假如一時不能將真空油箱退出運行，則可以將浮球閥進油管路S-58閥門開度關(guān)小作為應(yīng)急處理辦法，人為控制補油速度。

2.3.3 真空油箱油位低

真空油箱油位偏低，油泵容易“氣蝕”，從而輸出壓力和流量將下降，甚至沒有流量輸出。真空油箱油位低可能由2種原因造成：浮球閥動作失靈；浮球閥出口端(真空油箱體內(nèi))的噴嘴被臟物堵住。這2種情況必須將真空油箱退出運行，停運真空泵、再循環(huán)泵、主密封油泵，改用故障密封油泵供油，破壞真空后，排掉積油然后打開真空油箱的人孔蓋進行檢修。另外，由于密封瓦間隙非正常增加，可能引起真空油箱油位始終處于較低的狀況，此時可對密封瓦的總油量進行測量，測量結(jié)果與原始紀(jì)錄相比較即可判斷密封瓦間隙是否非正常增大。如果得到確認(rèn)，則必須換用新密封瓦才能解決問題。

真空油箱不論何故退出運行或故障密封油泵(直流泵)投入運行時，再循環(huán)已經(jīng)停運，由于密封油不經(jīng)過真空油箱不能凈化處理，油中所含的空氣和潮氣可能隨氫側(cè)回油擴散到發(fā)電機內(nèi)，導(dǎo)致氫氣純度下降，此時應(yīng)加強對氫氣純度的監(jiān)視。當(dāng)氫氣純度明顯下降時，每8 h應(yīng)操作氫側(cè)回油箱上部的排氣閥進行排污，然后讓高純度氫氣通過氫氣母管補進發(fā)電機內(nèi)。

2.4 浮球閥常見問題

浮子油箱退出運行狀態(tài)時，應(yīng)先關(guān)閉進油和出油管路上的截止閥，以及氣管路上的截止閥S-72，然后開啟S-78閥釋放箱內(nèi)氣體壓力，而且必須將油箱內(nèi)存油從S-67閥門處排完。在確保油箱內(nèi)氣壓為零時，才可打開箱蓋對浮球閥進行檢修。在浮子油箱退出運行時，還應(yīng)密切監(jiān)視發(fā)電機內(nèi)氫壓，如機內(nèi)氫壓下降過快應(yīng)采取相應(yīng)補救措施，或者先讓發(fā)電機減負(fù)荷運行。

氫側(cè)回油箱油位過高，一般為油箱中浮子閥卡澀或氣體置換過程中發(fā)電機內(nèi)氣體壓力低造成的。浮子閥卡澀，若情節(jié)輕微，可采用橡皮錘振打浮子油箱。發(fā)電機內(nèi)氣壓偏低(低于0.05 MPa)，浮子油箱必然排油不暢，甚至出現(xiàn)滿油的情況。這時，只要氫側(cè)回油箱用的油水探測報警器內(nèi)不出現(xiàn)油，則說明氫側(cè)回油依靠回油擴大槽與空氣抽出槽之間的高度已自然流至主回油裝置(空氣析出箱)。盡管如此，氣壓偏低時仍然必須對油水探測報警器加強監(jiān)視，一旦出現(xiàn)報警信號或發(fā)現(xiàn)有油，應(yīng)立即進行人為排放，以免油滿溢至發(fā)電機內(nèi)。機內(nèi)氣壓升高，浮子油箱排油才會通暢。

2.5 差壓閥卡澀

密封油差壓閥卡澀多見于新建機組及機組大修后啟動過程中，主要表現(xiàn)為差壓閥不跟蹤或油氫差壓跳變。運行過程中可以對差壓閥卡澀進行處理，處理時需要先將差壓閥切換至旁路運行，通過旁路手動閥控制油氫差壓，然后對差壓閥進行解體檢查或換新。處理完畢后，應(yīng)先對差壓閥傳壓管注油，閥體活塞兩端放空氣，差壓閥投運過程中應(yīng)緩慢，確認(rèn)油氫差壓正常。

3 結(jié)論及建議

發(fā)電機密封油系統(tǒng)關(guān)系發(fā)電機運行的安全，其主要作用是密封發(fā)電機內(nèi)氣體，同時對密封油過濾、脫除氣體。單流環(huán)密封油系統(tǒng)具有系統(tǒng)簡單、單個差壓閥、運行方式多、操作繁瑣等特點，因此，在操作過程中應(yīng)注意以下幾點：

a. 單流環(huán)密封油系統(tǒng)啟、停過程中，在氫壓或氣壓低于0.05 MPa時，應(yīng)切換至潤滑油供油方式，其他情況應(yīng)切換至正常運行方式。大多數(shù)氫氣外泄、發(fā)電機進油都源于運行方式選擇不當(dāng)，合理選擇運行方式，可以大大降低單流環(huán)密封油故障率。

b. 在潤滑油供油方式運行時，應(yīng)加強氫側(cè)回油管路“油封段”監(jiān)視，氫側(cè)回油管路“油封段”一旦破壞會造成氫氣外泄，且無遠傳測點，不易被發(fā)現(xiàn)。

c. 單流環(huán)密封油系統(tǒng)為單個差壓閥，運行中應(yīng)確保該差壓閥正常投運并良好工作，一旦差壓閥出現(xiàn)問題，可以通過手動旁路閥臨時控制油氫差壓。

[1] 彭 睿.兩種單流環(huán)式密封油系統(tǒng)的設(shè)計特點[J].東方電氣，2009(5):62-66.

本文責(zé)任編輯：齊勝濤

Common Problem and Processing Method for Single-ring Seal Oil System

This paper introduces the main equipment of single-ring type sealing oil system,summarizes four kinds of operation mode,anayzes common problems and processing methods about oil of genarator,bad sealing effects,vaccum oil chest problem, aiming at the characteristics of single-ring sealing oil system,proposes the process should be mentioned during operation.

generator;sealing oil;single-ring;differential pressure;oil leak;hydrogen leak

2013-08-09

王志強(1980-)男，工程師，主要從事汽輪機組調(diào)試及試驗研究工作。

TM311

B

1001-9898(2014)01-0031-04