消除發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng)差壓閥閥芯脫落

季建宇

（江蘇華電揚(yáng)州發(fā)電有限公司汽機(jī)分部，江蘇 揚(yáng)州 225007）

1 機(jī)組概況

汽輪機(jī)接受自鍋爐來的高溫高壓蒸汽，對(duì)汽輪機(jī)葉片進(jìn)行噴射蒸汽，推動(dòng)汽輪機(jī)旋轉(zhuǎn)，通過聯(lián)軸器帶動(dòng)發(fā)電機(jī)同步高速旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子高速旋時(shí)會(huì)產(chǎn)生很多熱量，大型發(fā)電機(jī)一般采用氫-氫冷卻或水-氫冷形式，用氫氣來冷卻發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子和定子，發(fā)電機(jī)外殼與端蓋組成密閉空間，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子從端蓋中間穿出，轉(zhuǎn)子與端蓋間密封采用密封瓦結(jié)構(gòu)，發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng)高壓油向密封瓦中間油槽提供油源，高壓密封油高于氫氣壓力一定數(shù)值，高壓油流從密封瓦油槽內(nèi)向兩側(cè)泄壓，從而隔斷發(fā)電機(jī)內(nèi)氫氣向外泄漏，防止發(fā)電機(jī)內(nèi)氫氣向外泄漏。

發(fā)電機(jī)密封瓦采用單流環(huán)結(jié)構(gòu)型式時(shí)，一般密封油系統(tǒng)設(shè)置成真空凈油型系統(tǒng)，系統(tǒng)中的真空凈油裝置可有效吸除密封油中的水、氣、汽，從而減輕發(fā)電機(jī)內(nèi)氫氣的污染。真空凈油裝置一般由真空油箱、油噴嘴、密封油真空泵組成，作為密封油系統(tǒng)附屬系統(tǒng)。

密封油控制裝置中的主要設(shè)備有：一臺(tái)排氫調(diào)節(jié)油箱、一臺(tái)真空油箱、兩臺(tái)主密封油泵(交流泵)、一臺(tái)事故密封油泵(直流泵)、一臺(tái)密封油真空泵、一只主壓差閥(交流泵出口)、一只備用壓差閥(直流泵出口)、一只主油泵溢流閥、一只再循環(huán)油路溢流閥、一只事故油泵溢流閥、兩臺(tái)密封油換熱器(板式)、一套密封油濾油器、真空油箱液位計(jì)(帶液位開關(guān)和變送器)、排氫調(diào)節(jié)油箱液位計(jì)(帶液位開關(guān)和變送器)、密封油溫監(jiān)測表計(jì)(溫度計(jì)、鉑熱電阻及溫度開關(guān))、儀表箱(包括壓力及差壓表計(jì)、壓力及差壓開關(guān)、壓力及差壓變送器，以及儀表閥組)、端子箱、閥門以及連接管路等。

密封油正常運(yùn)行回路： 循環(huán)油箱儲(chǔ)油管 →真空油箱→主密封油泵→主差壓閥→冷卻器→過濾器→發(fā)電機(jī)密封瓦→分兩路，一路從密封瓦氫側(cè)排油：氫側(cè)排油消泡箱(發(fā)電機(jī)內(nèi)側(cè))→排氫調(diào)節(jié)油箱→回真空油箱；另一路從密封瓦空側(cè)排油：空側(cè)排油箱（與發(fā)機(jī)軸承回油共用）→循環(huán)密封油儲(chǔ)油箱→主油箱。另有一平衡油回路防止密封瓦卡澀，從主密封油泵出口→平衡油過濾器→密封瓦→循環(huán)密封油儲(chǔ)油箱→主油箱。

密封油真空凈油回路：由真空油箱來的油經(jīng)主密封油泵，提高油壓后進(jìn)入主密封油泵出口管，經(jīng)再循環(huán)門，由真空油箱內(nèi)噴嘴噴出，在真空油箱中析出的水氣汽由密封油真空泵抽出，經(jīng)管道排向大氣。

系統(tǒng)正常工作時(shí)，交流主密封油泵投入正常運(yùn)行情況下，來自循環(huán)密封油儲(chǔ)油箱的補(bǔ)油不斷地進(jìn)入到真空油箱中，補(bǔ)油中含有的空氣和水份在真空油箱中被分離出來，通過真空泵抽出，并經(jīng)過真空管路被排至廠房外，從而使進(jìn)入密封瓦的油得以凈化，防止空氣和水份對(duì)發(fā)電機(jī)內(nèi)的氫氣造成污染。真空油箱的油位由箱內(nèi)裝配的浮球閥進(jìn)行自動(dòng)控制，浮球閥的浮球隨油位高低而升降，從而調(diào)節(jié)浮球閥的開度，這樣使得補(bǔ)油速度得以控制，真空油箱中的油位也隨之受到控制。

密封油真空泵不間斷地工作，保持真空油箱中的真空度。同時(shí)，將空氣和水份(水蒸汽)抽出并排放掉。為了加速空氣和水份從油中釋放，真空油箱內(nèi)部設(shè)置有多個(gè)噴頭，補(bǔ)充進(jìn)入真空油箱的油通過補(bǔ)油管端的噴頭，再循環(huán)油通過再循環(huán)管端的噴頭而被擴(kuò)散，加速氣、水從油中分離。

2 差壓閥結(jié)構(gòu)原理

2.1 應(yīng)用原理

現(xiàn)場采用977HP型油氫差壓調(diào)節(jié)閥，作為發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng)差壓閥，是通過氫壓與彈簧壓力之和同密封油壓進(jìn)行比較，當(dāng)有壓差時(shí)，閥桿產(chǎn)生上下運(yùn)動(dòng)，改變閥口的開度，使壓差閥出口流量及壓力發(fā)生相應(yīng)變化關(guān)系，并最終實(shí)現(xiàn)壓力平衡。此時(shí)氫壓與油壓的壓差ΔP相對(duì)恒定，通過調(diào)節(jié)彈簧預(yù)緊力可實(shí)現(xiàn)對(duì)壓差值ΔP進(jìn)行調(diào)整。該閥的壓差調(diào)節(jié)范圍為0.4～1.4bar。

2.2 工作原理

氫壓通過外部控制管線引入主膜片上方，密封油壓作經(jīng)外部控制管線引入主膜片的下方。當(dāng)氫壓升高時(shí)彈簧帶動(dòng)膜片和閥桿組合件下移，閥口開度增大，壓差閥出口流量增加致使密封油壓增大，直到在設(shè)置的壓差值ΔP附近達(dá)到平衡為止。

反之當(dāng)氫壓降低時(shí)彈簧帶動(dòng)膜片和閥桿組合件上移，閥口開度減小，壓差閥出口流量減小致使密封油壓減小，直到在設(shè)置的壓差值ΔP附近達(dá)到平衡為止。

2.3 閥門描述

977HP差壓調(diào)節(jié)閥主要用于發(fā)電機(jī)組密封油系統(tǒng)為調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)密封瓦處油、氫壓差而設(shè)計(jì)的。通過兩根引壓管將發(fā)電機(jī)密封瓦處的油壓和氫壓反饋到壓差閥。不管氫壓力如何變化，977HP壓差閥的平衡系統(tǒng)都能自動(dòng)調(diào)節(jié)閥口的開度準(zhǔn)確地控制壓差閥出口流量最終實(shí)現(xiàn)油、氫壓差的平衡。

2.4 助推系統(tǒng)

977系列帶有一個(gè)平衡膜片和輔助系統(tǒng)，當(dāng)調(diào)節(jié)閥處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，入口壓力作用在閥片的上方并通過閥籠頂部的孔作用在平衡膜片的下方。同時(shí)，出口壓力作用在閥片的下方，并通過閥片上的槽和閥桿及閥桿套中間的一個(gè)環(huán)型空間形成的通道作用在平衡膜片的上方。閥片開啟時(shí)，來自入口處的介質(zhì)通過閥片流向出口處。在閥片下方靠近作用閥片的地方流量非常小。由于流道中的介質(zhì)流速使壓力減小，因此作用在閥片附近的油壓高于在流動(dòng)通道中的壓力。閥片附近較高的壓力通過作用閥片和閥桿與閥桿套間的環(huán)形空隙作用在平衡膜片上。

作用在平衡膜片上的油壓有助于閥片的下移并補(bǔ)償彈簧與膜片的作用效應(yīng)。這將增大調(diào)節(jié)閥的幅度變化范圍并改進(jìn)它的工作性能。

3 現(xiàn)場故障

燃?xì)鈾C(jī)組雙班運(yùn)行，機(jī)組備用時(shí)，密封瓦用油較少，密封瓦回油量少，回油溫度下降，造成真空油箱油位下降，真空油箱浮球閥不能及時(shí)跟蹤，有時(shí)達(dá)到低油位報(bào)警，一般情況下，開啟事故油泵，補(bǔ)充真空油箱油位。

近期，發(fā)現(xiàn)差壓閥異常，密封油壓偏高，差壓閥不能控制密封油壓。手動(dòng)調(diào)整差壓閥預(yù)緊彈簧，密封油壓無變化。開啟差壓閥旁路閥，關(guān)閉差壓閥前后截止閥，差壓閥切出運(yùn)行。

4 原因分析

1）密封油泵出口溢流閥油壓控制在0.95MPa，而事故油泵出口溢流閥油壓控制在1.15MPa，當(dāng)事故油泵開啟后，差壓閥迅速關(guān)閉。2）差壓閥閥座及閥籠是鋁制品，閥芯由閥桿、閥桿套、閥板組、作用閥片、墊圈、E型墊圈、插銷、防過壓螺母組成，閥桿、閥壓套、閥板組、墊圈、E型墊圈、插銷、防過壓螺母為不銹鋼材質(zhì)，作用閥片是復(fù)合塑料件，強(qiáng)度較弱，為了保護(hù)閥籠和閥板組而設(shè)置，起到緩沖和保護(hù)作用。當(dāng)差壓閥快速關(guān)閉時(shí)，作用閥片起緩沖作用。

5 改進(jìn)方案

1）事故狀態(tài)下，啟動(dòng)事故油泵后，安排差壓閥計(jì)劃，檢查差壓作用閥片是否受損，做到預(yù)先處理。2）為了真空油箱補(bǔ)油，開啟事故油泵，應(yīng)先切出差壓閥運(yùn)行，采用差壓閥旁路系統(tǒng)運(yùn)行，減小差壓閥關(guān)閉時(shí)沖擊。3）閥門執(zhí)行機(jī)構(gòu)部分加限位裝置，將閥門下半部組裝完成，閥門密封位置對(duì)零，測量安裝墊圈與隔膜板距離，加工一環(huán)形筒體，一側(cè)加工外螺紋，環(huán)形筒體側(cè)加工若干孔，防止隔膜板上腔因加裝環(huán)形筒體后減小了氫側(cè)油壓作用力，重新加工安裝墊圈，內(nèi)圈增加內(nèi)螺紋，環(huán)形筒體與安裝墊圈相連，通過螺紋校準(zhǔn)閥門零位后，用緊定螺釘將環(huán)形筒體固定，然后繼續(xù)安裝閥門其它部件，如彈簧、封閉套、調(diào)節(jié)螺釘?shù)取?/p>

6 總結(jié)

差壓閥增加環(huán)形筒體限位裝置后，閥門關(guān)閉時(shí)，閥門作用閥片幾乎不受力，不容易被墊圈剪損。事故油泵啟動(dòng)后，差壓閥迅速關(guān)閉時(shí)，由于安裝了限位裝置，有效避免了隔膜板下腔油壓升高后，閥芯上提后擠壓作用閥片，造成作用閥片損壞現(xiàn)象。