雙流環(huán)密封油發(fā)電機組進油原因分析及防止措施

張斌

摘要：氫冷發(fā)電機組在運行過程中如果發(fā)生發(fā)電機進油問題，會嚴(yán)重影響到發(fā)電機的安全性。為此，以雙流環(huán)式密封油系統(tǒng)為例，從設(shè)備結(jié)構(gòu)以及系統(tǒng)設(shè)計方面進行深入分析，找出導(dǎo)致發(fā)電機進油的各種原因，并提出合理可行的防止措施，對今后分析處理發(fā)電機組可能出現(xiàn)的類似問題具有一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：雙流環(huán)；密封瓦；消泡箱

中圖分類號：TB

文獻標(biāo)識碼：A doi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2016.18.099

0.引言

目前發(fā)電機普遍采用的冷卻方式為水氫冷卻，由于發(fā)電機的大軸必須穿過端蓋，發(fā)電機端蓋部位成為密封的關(guān)鍵。發(fā)電機密封油系統(tǒng)專門用于給軸端密封瓦提供壓力油進行密封和潤滑，防止氫氣沿軸端泄露，阻止外部空氣進入發(fā)電機，同時也防止油壓過高而導(dǎo)致發(fā)電機內(nèi)大量進油。密封方式一般分為雙流環(huán)密封和單流環(huán)密封兩種形式，下面主要以雙流環(huán)密封油系統(tǒng)為例談?wù)劙l(fā)電機進油的原因以及防止措施。

1.密封油系統(tǒng)簡介

密封油系統(tǒng)主要由空側(cè)和氫側(cè)兩個油路組成，分別將壓力油供給軸密封瓦上的兩個環(huán)狀配油槽，并沿軸向穿過密封瓦與軸的間隙流出。

空側(cè)密封油壓力由主壓差調(diào)節(jié)閥的泄油來控制，差壓閥的調(diào)節(jié)信號分別取自消泡箱以及密封瓦進油處的氣體壓力和空側(cè)密封油壓，當(dāng)發(fā)電機內(nèi)氫氣壓力變化或空側(cè)密封油壓力變化時，主壓差閥調(diào)整空側(cè)密封油泄油量，維持空側(cè)密封油壓力大于發(fā)電機內(nèi)氫氣壓力一定數(shù)值?？諅?cè)提供給的密封油將沿軸和密封瓦的間隙流到軸承側(cè)，并與軸承回油一起進入空側(cè)密封油箱和汽機潤滑油主油箱，從而防止空氣與濕氣進入發(fā)電機內(nèi)部。氫側(cè)密封油通過發(fā)電機汽、勵端平衡閥到達(dá)發(fā)電機汽、勵側(cè)密封瓦的氫側(cè)密封環(huán)中。平衡閥的調(diào)節(jié)信號分別取自密封瓦進油處的空氫側(cè)油壓，通過空、氫側(cè)油壓的變化自動調(diào)節(jié)平衡閥的開度，從而使密封瓦處的空、氫側(cè)油壓差保持在一定范圍內(nèi)。如果空氫側(cè)密封油在密封瓦處恰好相等，就不會發(fā)生竄流，可防止空側(cè)有害氣體進入氫側(cè)，減少氫氣進入空側(cè)。氫側(cè)密封油則沿軸和密封瓦的間隙流往發(fā)電機消泡箱，最后回到氫側(cè)密封油箱。

2.發(fā)電機進油的危害

（1）密封油進入發(fā)電機，會產(chǎn)生油煙蒸汽，對發(fā)電機護環(huán)產(chǎn)生腐蝕作用；

（2）密封油溶解的有害雜質(zhì)，在機內(nèi)構(gòu)件表面產(chǎn)生凝露，使轉(zhuǎn)子護環(huán)受附加應(yīng)力而導(dǎo)致裂紋等；

（3）密封油進入發(fā)電機影響定子線圈的絕緣性能，嚴(yán)重時使其絕緣擊穿，出現(xiàn)匝間或相間短路，嚴(yán)重影響機組的正常運行。

3.發(fā)電機進油原因分析

從發(fā)電機結(jié)構(gòu)可知，軸端擋油板至發(fā)電機是發(fā)電機進油唯一途徑，根本原因是氫側(cè)密封油的進油量與出油量不能達(dá)到平衡，造成消泡箱滿油，密封油就會從油檔和轉(zhuǎn)軸之間的間隙溢入發(fā)電機內(nèi)部。引起消泡箱油位過高的原因有以下幾方面。

3.1設(shè)備因素

3.1.1氫側(cè)回油箱油位控制系統(tǒng)故障

當(dāng)氫側(cè)密封油箱補油閥卡在某一開度，補油閥泄露或在高油位時排油閥不能自動打開，均會導(dǎo)致氫側(cè)回油箱滿油，直至消泡箱滿油，最后進入發(fā)電機。

3.1.2油壓控制系統(tǒng)故障

（1）正常運行時氫壓穩(wěn)定，空側(cè)密封油的壓差調(diào)節(jié)閥基本保持在一定開度，平衡閥也維持開度不變。長期運行壓差調(diào)節(jié)閥或平衡閥可能會卡澀，造成密封油壓自動調(diào)節(jié)失靈，使密封瓦處油壓過高，密封油可能從氫側(cè)配油槽直接沖刷擋油板而進入發(fā)電機。

（2）密封油含有雜質(zhì)較多，容易引起閥桿或閥芯卡澀以及取壓信號管不暢，使得閥門調(diào)節(jié)性能變差，造成油氫壓差增大或空氫側(cè)壓差增大，進入密封瓦以及消泡箱的油量劇增，大大增加發(fā)電機進油的可能性。

（3）油壓信號管中存有氣體，會造成閥門頻繁調(diào)節(jié)，產(chǎn)生油壓波動，可能導(dǎo)致油氫差壓過大或者空氫側(cè)壓差過大，可能造成發(fā)電機進油。

3.1.3密封瓦與軸頸間隙增大

如果安裝質(zhì)量不佳或者由于運行過程中的磨損，使得密封瓦與軸頸間隙較大；如果密封油中雜質(zhì)超標(biāo)，也會加劇磨損，增大間隙。間隙變大，使得大量密封油進入消泡箱，如果氫側(cè)回油管道無法及時將油排出，會造成消泡箱滿油。

3.1.4回油系統(tǒng)不合理

如果回油系統(tǒng)設(shè)計或者安裝不合理，例如回油口偏小、回油管道坡度偏小、回油管管徑偏小等，都會增加回油阻力。當(dāng)發(fā)電機氣體壓力較低時，如果再疊加油溫較低粘度較大，將加劇回油不暢，很容易導(dǎo)致使得氫側(cè)密封油箱油位上升，甚至消泡箱油位上升，增加發(fā)電機進油風(fēng)險。

3.2人為因素

當(dāng)發(fā)電機內(nèi)氣體壓力較低時，密封油壓差閥和平衡閥的開度不在最佳工作區(qū)間，調(diào)節(jié)性能變差，油、氫壓差以及空氫側(cè)壓差增大，使得流入消泡箱的進油量增多，氫側(cè)密封油回油量增大。如果進油量增多到大于回油量時（此時主要依靠靜壓溢流，流速較慢），會造成消泡箱滿油。如果在置換氣體時，壓力變化速度過快，會導(dǎo)致調(diào)節(jié)閥跟蹤不夠靈敏，使壓差變大，很容易造成消泡箱滿油。

3.3工質(zhì)因素

3.3.1顆粒度超標(biāo)

如果密封油中含有較多的微小固體顆粒，會加劇密封瓦及軸頸的磨損，導(dǎo)致密封瓦間隙增大，另外也容易導(dǎo)致調(diào)節(jié)閥卡澀以及取樣管壓力信號滯后，引起油壓自動控制系統(tǒng)失靈。

3.3.2

消泡箱消泡不完全

氫側(cè)密封油中不可避免的含有空氣、氫氣等氣體，密封油在消泡箱中擴容、降壓，釋放油中的氣泡。如果消泡箱油位過高或者設(shè)計不合理，消泡容積不足，會造成油中泡沫不能充分釋放，容易在回油管路中形成氣塞，影響回油暢通。

3.3.3油溫

油溫不僅影響油的粘度，而且影響密封瓦與軸頸間隙。當(dāng)油溫升高時，粘度降低，流動阻力減小，使供油量增加，此外油溫升高還會增大密封瓦與軸頸間隙，這兩方面因素將導(dǎo)致氫側(cè)密封油流量大大增大，很容易造成發(fā)電機進油。油溫降低時，粘度增大，造成靜壓回油管道阻力增加，特別是在發(fā)電機壓力較低時，也容易加劇回油不暢。

4.防止發(fā)電機進油的措施

（1）確保發(fā)電機液位報警裝置有效。當(dāng)消泡箱液位較高時，可及時強開氫側(cè)回油箱的排油閥，強關(guān)氫側(cè)回油箱的補油閥，控制消泡油箱油位至正常。若發(fā)電機內(nèi)進入油或水，流至液體檢漏器內(nèi)到一定高度，即發(fā)出高液位報警，應(yīng)及時從底部放油。

（2）采用高精度濾網(wǎng)，確保油質(zhì)符合要求。建議采用過濾精度更高的濾網(wǎng)或采用過濾效果更好的纖維式濾網(wǎng)。

（3）可考慮在調(diào)節(jié)閥取樣管上裝節(jié)流圈，防止密封油系統(tǒng)運行方式改變時油壓、氫壓波動引起調(diào)節(jié)閥振蕩過大。

（4）合理布置回油管路，控制管道坡度和轉(zhuǎn)角，盡量避免有起伏和死角，消除回油管路中的氣堵現(xiàn)象。

（5）在發(fā)電機置換氣體時，應(yīng)緩慢降壓。緩慢降壓可以使差壓調(diào)節(jié)閥及平衡閥能有效跟蹤調(diào)節(jié)，若發(fā)現(xiàn)壓差不正常，應(yīng)停止降氫壓，并手動干預(yù)差壓調(diào)節(jié)閥或平衡閥。在氣體壓力較低時，應(yīng)視情況退出壓差閥和平衡閥運行，用旁路手動調(diào)節(jié)壓，維持壓差在規(guī)定范圍。在降氫壓的過程中嚴(yán)密監(jiān)視油氫壓差和空、氫側(cè)密封油壓差、氫側(cè)回油箱及消泡箱的油位。

（6）控制消泡箱以及氫側(cè)回油箱的油位，使回油充分降壓，徹底析出油中的氣泡。

（7）合理設(shè)置密封油溫度。在不影響發(fā)電機振動的情況下，適當(dāng)降低溫度可有效減輕對密封瓦間隙增大的加劇作用，減少密封油流量。

（8）保證密封油真空處理單元正常運行，降低密封油中的空氣、氫氣等氣體含量。

5.總結(jié)

發(fā)電機進油可能是一種或者幾種因素共同作用導(dǎo)致的結(jié)果，在處理類似問題是應(yīng)綜合考慮，具體分析，并采取合理措施控制消泡箱油位在正常范圍內(nèi)，就可以有效避免發(fā)電機進油。密封油進入發(fā)電機后造成的危害較大，一定要從根源上杜絕發(fā)電機進油事故，確保安全穩(wěn)定的生產(chǎn)運行。