雙流環(huán)密封油發(fā)電機氫氣純下降快的原因分析及處理措施

【摘要】氫內(nèi)冷汽輪發(fā)電機氫氣純度直接影響機組的安全經(jīng)濟運行，這個指標是汽輪發(fā)電機組運行的主要技術(shù)指標之一，所以對發(fā)電機組氫氣純度的控制非常重要。影響發(fā)電機氫氣純度的因素很多，牽涉到制造、安裝、調(diào)試、運行等各方面。本文主要介紹國華寧東發(fā)電有限公司一期工程2×330MW氫內(nèi)冷汽輪發(fā)電機組純度下降過快的原因排查及處理措施。

【關(guān)鍵詞】發(fā)電機；漏氫量；氫氣純度；密封油；浮子

前言

國華寧東發(fā)電有限公司#2發(fā)電機為氫內(nèi)冷發(fā)電機，密封油系統(tǒng)為雙流環(huán)密封，機組自2010年投產(chǎn)以來，發(fā)電機氫氣純度下降快，漏氫量也偏大偏大，需要經(jīng)常性補排氫提純才能維持發(fā)電機氫氣純度在97%以上。幾次檢查性檢修，氫氣純度下降快問題一直未得到有效解決。經(jīng)過反復(fù)論證、分析，咨詢廠家并結(jié)合現(xiàn)場試驗，直到2013年大修，確認為氫側(cè)密封油箱補油浮子安裝位置不當，重新調(diào)整浮子后系統(tǒng)運行正常。

1、原因分析

氫內(nèi)冷發(fā)電機在運行中，機內(nèi)的氫氣與密封油系統(tǒng)中的氫側(cè)密封油直接接觸，這部分密封油中若溶解有大量的空氣，將會嚴重污染發(fā)電機內(nèi)氫氣，所以發(fā)電機氫側(cè)密封油中空氣含量的增加是造成發(fā)電機氫氣純度下降過快的主要原因。經(jīng)過初步分析，#2發(fā)電機氫氣純度下降的可能原因有以下幾點：

（1）氫站來氫純度過低，造成發(fā)電機內(nèi)氫氣純度低。

（2）氫氣純度分析取樣位置不合理，純度分析儀精度不夠，誤差過大。

（3）密封油排防爆風(fēng)機工作不正常。出口逆止門卡澀、濾網(wǎng)堵塞等原因造成排煙不暢，影響油氣分離，致使大量空氣不能及時排除而進入氫氣系統(tǒng)。

（4）密封瓦間隙過大。一方面，油氫壓差過低，氫側(cè)密封油竄入發(fā)電機。另一方面空、氫側(cè)密封油差壓過大，空側(cè)油竄入氫側(cè)，再經(jīng)過氫側(cè)油箱進入發(fā)電機。

（5）氫側(cè)油箱自動補、排油浮球卡澀、內(nèi)漏或安裝位置不合理等原因，導(dǎo)致浮球閥不能正常開啟或關(guān)閉。這樣氫側(cè)密封油箱會初一連續(xù)補油、連續(xù)排油的動態(tài)平衡狀態(tài)，將大量含有空氣的空側(cè)密封油補入氫側(cè)油箱，使氫側(cè)密封油中的空氣含量增加。

2、原因排查

1)對氫站及發(fā)電機補氫總門前氫氣純度進行化驗

經(jīng)過對氫站及發(fā)電機補氫總門前來氫進行取樣化驗，結(jié)果顯示氫氣純度均在99.5%以上，說明來氫純度正常。

2)在線純度儀校驗及手測機內(nèi)純度

對發(fā)電機氫氣在線純度儀進行校驗，并就地對機內(nèi)氫氣取樣化驗，結(jié)果顯示一致，說明在線純度儀及手測純度儀均正常。

3)密封油防爆風(fēng)機出力檢查

經(jīng)檢查，密封油防爆風(fēng)機負壓正常，出口管放油門無積油，說明防爆風(fēng)機出力正常。

4)密封瓦間隙檢查

經(jīng)大修檢查密封瓦間隙稍高于設(shè)計值上限，但不影響空、氫側(cè)密封油之間的密封，發(fā)電機油水探測器定期排污均未排除油污。

5)發(fā)電機運行中氫側(cè)密封油箱補排油管道測溫：

#2發(fā)電機正常運行中，對密封油箱補排油管道用紅外測溫儀測溫，發(fā)現(xiàn)補油管道溫度大于35℃，排油管道溫度大于30℃，均高于環(huán)境溫度。表明氫側(cè)密封油箱處于連續(xù)補油連續(xù)排油狀態(tài)。

6)發(fā)電機運行中強排釋放閥關(guān)閉試驗：

#2發(fā)電機正常運行中，氫側(cè)密封油箱強排釋放閥在自由狀態(tài)下，氫氣純度下降快，平均2～3天補排氫提純一次，漏氫量大于3.8m3/d，平均補氫量為21.24m3/d。補氫量與漏氫量明顯不符，補氫量大的主要原因為置換氫氣，提高發(fā)電機氫氣純度。但強排釋放閥關(guān)閉后，發(fā)電機氫氣純度可以維持7～10天無須置換提純，漏氫量在2.2m3/d以內(nèi)，平均補氫量為5.86m3/d。此現(xiàn)象表明，氫側(cè)密封油箱強排閥關(guān)不嚴或連續(xù)排油，造成油箱不斷排油，不斷補油。

7)發(fā)電機運行中強補釋放閥關(guān)閉試驗：

#2發(fā)電機正常運行中，關(guān)閉氫側(cè)密封油箱強補釋放閥，油箱油位快速下降，為了保證機組安全運行，試驗被迫中斷，由此懷疑排油浮子關(guān)閉不嚴。

8)發(fā)電機停運后的試驗：

步驟1：在發(fā)電機停運后，密封油系統(tǒng)停運前，將氫側(cè)密封油箱液位補至200mm，強制關(guān)閉排油閥、補油閥，打開補油、排油管道法蘭，檢查排、補油浮子在強制關(guān)閉狀態(tài)下補油閥及排油閥均無內(nèi)漏；

步驟2：打開補油釋放閥，釋放補油浮球，檢查補油浮子自由狀態(tài)下補油閥無內(nèi)漏。

步驟3：打開排油釋放閥，釋放排油浮球進行排油，當油位排至35mm時，補油浮球閥自動打開。由此得知，補油浮球閥動作油位為35mm；

步驟4：繼續(xù)排油至油位-10mm時，排油閥關(guān)閉停止排油，油位停止下降。由此得知，排油浮球閥關(guān)閉油位在-10mm，且排油浮子在自由狀態(tài)下，排油閥無內(nèi)漏。

步驟5：將油箱放空后，用低壓備用油源對油箱進行注油。當油位至-45mm時，補油閥關(guān)閉，油箱油位停止上升，且排油閥未動作。由此得知，補油閥關(guān)閉油位為-45mm，即油箱油位低于-45mm時補油閥開始補油；

步驟6：打開強補閥對油箱繼續(xù)補油，當油位上升至+55mm時，排油閥動作開始排油，由此得知，排油浮球閥動作油位為+55mm，即當油箱油位高于+55mm時，排油浮球閥開始排油。

由以上試驗得知，補油閥控制浮球位置比排油閥控制浮球安裝位置高45mm，機組在正常運行中，氫側(cè)密封油箱油位在0mm，為了維持油箱油位穩(wěn)定，補油閥一直處于補油狀態(tài)，排油閥一直處于排油狀態(tài)。由此確定補油閥安裝位置高于排油閥，造成空、氫側(cè)密封油在油箱中不斷交換，這是發(fā)電機氫氣純度下降過快的主要原因。

3、解決措施及方法

通過實驗結(jié)果，經(jīng)廠家重新計算后，將補油閥控制浮球位置由油位35mm開啟調(diào)整至-45mm開啟，位置向下調(diào)整了80mm；將排油閥控制浮球位置由油位-10mm關(guān)閉調(diào)整至55mm關(guān)閉，位置向上調(diào)整了65mm；使得排油浮球高于補油浮球，兩浮球最終位置高差為100mm。

4、結(jié)論

經(jīng)重新調(diào)整浮子位置，密封油系統(tǒng)投入運行后，氫側(cè)油箱油位一直穩(wěn)定在-45mm，即補油浮球閥間斷對油箱補油，排油浮球閥未排油。此運行狀況說明，經(jīng)過對油箱浮球調(diào)整后，杜絕了補、排油浮球閥同時動作的情況發(fā)生，空、氫側(cè)密封油不會在油箱中交換，從而發(fā)電機氫氣純度不會因為空、氫側(cè)密封油的交換而降低。經(jīng)過半年的運行實踐表明，#2發(fā)電機氫氣純度一直維持在98%以上，漏氫量也明顯得到改善，漏氫量在優(yōu)秀值以內(nèi)。

參考文獻

[1]楊建平，石振勤，趙作起.發(fā)電機氫氣純度偏低的原因分析及治理，2009(3)

作者簡介

姚振（1975—）男，漢族，碩士研究生，工程師，國華寧東發(fā)電有限公司，研究方向為汽輪機設(shè)備與運行。

白玉忠(1981—)，男，土族，本科，工學(xué)學(xué)士，國華寧東發(fā)電有限公司，助理工程師，研究方向為汽輪機設(shè)備與運行。