回油擴(kuò)大槽氣阻造成發(fā)電機(jī)進(jìn)油的原因及對(duì)策

李陶　桂林　高金陽　徐亞　盧彩峰

摘? 要：華潤(rùn)電力（宜昌）有限公司350MW汽輪發(fā)電機(jī)組為東方汽輪機(jī)有限公司和東方電機(jī)有限公司生產(chǎn)的產(chǎn)品，發(fā)電機(jī)采用水氫氫冷卻，單流環(huán)密封油系統(tǒng)，但是在商業(yè)運(yùn)行初期，發(fā)生了發(fā)電機(jī)進(jìn)油事件，給機(jī)組運(yùn)行帶來了較大隱患。因此，該文結(jié)合氫冷發(fā)電機(jī)單流環(huán)密封油系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，針對(duì)初期發(fā)生的罕見發(fā)電機(jī)進(jìn)油事件，分析了該起事件中發(fā)電機(jī)進(jìn)油情況及產(chǎn)生原因，并從運(yùn)行、檢修兩個(gè)方面提出了相應(yīng)的預(yù)防和處理措施。

關(guān)鍵詞：發(fā)電機(jī)進(jìn)油? 單流環(huán)? 密封油? 回油擴(kuò)大槽? 氣阻

中圖分類號(hào)：TM31 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2020）04（c）-0042-02

單流環(huán)式密封瓦為8塊組合結(jié)構(gòu)，分為氫側(cè)瓦和空側(cè)瓦，每側(cè)在圓周上分為4塊，每塊瓦之間沒有連接，靠氫側(cè)和空側(cè)瓦間外圓上的一圈彈簧柔性箍緊在轉(zhuǎn)軸上，在受到氫側(cè)壓力作用或油中有雜質(zhì)的情況下不易發(fā)生卡澀，具有良好的隨動(dòng)性，密封油沿氫側(cè)瓦和空側(cè)瓦之間的環(huán)形油溝進(jìn)入轉(zhuǎn)軸與密封瓦之間的間隙，再分別向兩側(cè)流動(dòng)。

（1）單流環(huán)密封油系統(tǒng)的進(jìn)油。油源取自汽輪機(jī)潤(rùn)滑油系統(tǒng)，經(jīng)浮球閥補(bǔ)油至密封油真空油箱，再經(jīng)過2臺(tái)交流密封油泵、密封油濾網(wǎng)、差壓閥將密封油送至密封瓦中;當(dāng)交流密封油泵故障或者真空油箱檢修時(shí)，汽輪機(jī)潤(rùn)滑油系統(tǒng)來油直接至一臺(tái)直流油泵，經(jīng)濾網(wǎng)和差壓閥送至密封瓦;而當(dāng)交、直流密封油泵均無法運(yùn)行時(shí)，汽輪機(jī)潤(rùn)滑油可直接通過直流密封油泵的旁路向密封瓦供油;汽輪機(jī)密封油系統(tǒng)中，僅設(shè)置了一只差壓閥[1]，交、直流密封油泵運(yùn)行后均使用該差壓調(diào)節(jié)閥，將氫油差壓穩(wěn)定在（56±20）kPa，一旦差壓調(diào)節(jié)閥故障而導(dǎo)致密封瓦供油壓力不正常時(shí)，只能臨時(shí)利用差壓調(diào)節(jié)閥的旁路向密封瓦供油。

（2）單流環(huán)密封油系統(tǒng)的回油。氫側(cè)密封油回油流經(jīng)兩套回油裝置，首先汽端、勵(lì)端氫側(cè)密封油回油各經(jīng)1根排油管與回油擴(kuò)大槽兩側(cè)相連，回油在擴(kuò)大槽中擴(kuò)容（回油擴(kuò)大槽內(nèi)部有一個(gè)隔板將擴(kuò)大槽分為兩個(gè)間隙，隔間氣側(cè)不通、油側(cè)通過底部（油側(cè)）外側(cè)的U形管連接，以防發(fā)電機(jī)兩端風(fēng)扇差壓導(dǎo)致氣體在密封油排油管中進(jìn)行循環(huán)），經(jīng)初步分離氫氣后再回至浮子油箱，再次分離氫氣后回至空氣抽出槽，而空側(cè)密封油和發(fā)電機(jī)兩端的軸承潤(rùn)滑油混合后排至空氣抽出槽（回油擴(kuò)大槽略高于空氣抽出槽，以保證氫側(cè)密封油回油暢通），空氣抽出槽中，油中分離出來的氣體經(jīng)防爆風(fēng)機(jī)排至大氣，油最后經(jīng)汽輪機(jī)潤(rùn)滑油回油母管回至汽輪機(jī)潤(rùn)滑油主油箱（空氣抽出槽略高于汽輪機(jī)潤(rùn)滑油回油母管30mm）。

（3）單流環(huán)密封油系統(tǒng)的正常運(yùn)行。密封油濾網(wǎng)進(jìn)口壓力維持在0.65～0.7MPa之間較為合適，油氫差壓控制在（56±20）kPa;發(fā)電機(jī)軸系轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)：密封油壓高于機(jī)內(nèi)氫壓50～70kPa，發(fā)電機(jī)軸系靜止時(shí)：密封油壓高于機(jī)內(nèi)氫壓36～56kPa;密封瓦進(jìn)油溫度35℃～45℃;密封瓦出油溫度≤70℃;密封瓦需油量：汽端92.5L/min，勵(lì)端92.5L/min。

1? 發(fā)電機(jī)進(jìn)油過程及分析

2014年7月6日09時(shí)許，#2機(jī)密封油回油擴(kuò)大槽頂部法蘭漏氫處理工作結(jié)束，發(fā)電機(jī)氣體置換后于07日并網(wǎng)帶負(fù)荷，08日，運(yùn)行人員執(zhí)行“發(fā)電機(jī)油水探測(cè)器放出積油、水”定期工作時(shí)，發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)#1、#2油水探測(cè)器放出積油（#1油水探測(cè)器位于發(fā)電機(jī)汽端底部，#2、#3油水探測(cè)器分別在發(fā)電機(jī)底部CO2母管上，#4油水探測(cè)器位于發(fā)電機(jī)勵(lì)端及出線盒處，#5油水探測(cè)器位于回油擴(kuò)大槽上）[2]。每班派專人就地持續(xù)放油，放油量較大，主機(jī)油箱油位連續(xù)緩慢下降（最終由1209mm下降至1142mm，進(jìn)油總量約2200L）。各部組織排查及發(fā)現(xiàn)異常情況過程如下。

（1）對(duì)密封油系統(tǒng)及氫氣系統(tǒng)各閥門狀態(tài)的正確性進(jìn)行檢查，對(duì)系統(tǒng)管道的連接正確性進(jìn)行檢查，均未發(fā)現(xiàn)異常。

（2）發(fā)電機(jī)#5油水探測(cè)器（位于回油擴(kuò)大槽上）沒有積油，說明回油擴(kuò)大槽沒有滿油;浮子油箱油位正常，浮子油箱可判斷為運(yùn)行正常。

（3）在發(fā)電機(jī)進(jìn)油期間，密封油的油氫差壓穩(wěn)定，為了判斷氫油差壓對(duì)發(fā)電機(jī)進(jìn)油的影響，對(duì)差壓進(jìn)行了適當(dāng)調(diào)整，在50～56kPa范圍進(jìn)行緩慢調(diào)整并觀察;發(fā)電機(jī)進(jìn)油現(xiàn)象并未改善。

（4）在發(fā)電機(jī)正常補(bǔ)氫時(shí)，發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)進(jìn)油現(xiàn)象明顯減小，但氫壓穩(wěn)定后，進(jìn)油量又增加至補(bǔ)氫前狀態(tài)。

（5）對(duì)發(fā)電機(jī)汽、勵(lì)端進(jìn)行測(cè)氫，未發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)汽、勵(lì)端有氫氣溢出。

（6）對(duì)發(fā)電機(jī)振動(dòng)、進(jìn)油溫度、軸承溫度進(jìn)行嚴(yán)密監(jiān)視，均未發(fā)現(xiàn)異常。

（7）電氣專業(yè)組織對(duì)發(fā)電機(jī)進(jìn)油危害進(jìn)行評(píng)估，結(jié)合近期兄弟電廠發(fā)電機(jī)進(jìn)油后引起出線過熱事件，研究認(rèn)為目前只要及時(shí)排出積油暫不會(huì)對(duì)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生危害，在運(yùn)行中需密切監(jiān)視發(fā)電機(jī)各構(gòu)件溫度。

（8）在每次發(fā)電機(jī)油水探測(cè)器放油量增大之前，均伴隨有發(fā)電機(jī)汽、勵(lì)端氫側(cè)密封油回油溫度大幅上漲（最大波幅14℃）的現(xiàn)象。例：7月9日02：28發(fā)電機(jī)勵(lì)端氫側(cè)密封油回油溫度由49℃逐漸升至57℃;02：40 DCS上發(fā)現(xiàn)主機(jī)潤(rùn)滑油箱油位下降幅度明顯增大，由1207mm降至1195mm;04：12發(fā)電機(jī)勵(lì)端氫側(cè)密封油回油溫度才由58℃逐漸降回49℃，DCS上發(fā)現(xiàn)主機(jī)潤(rùn)滑油箱油位下降幅度減緩。

（9）#2機(jī)組上一個(gè)運(yùn)行周期內(nèi)發(fā)電機(jī)沒有進(jìn)油現(xiàn)象。此次機(jī)組停機(jī)期間臨時(shí)檢修了回油擴(kuò)大槽人孔漏氫缺陷。

分析認(rèn)為：在7月4～6日，因發(fā)電機(jī)氫系統(tǒng)查漏發(fā)現(xiàn)回油擴(kuò)大槽檢修孔法蘭有大量漏氫，對(duì)回油擴(kuò)大槽檢修孔法蘭進(jìn)行檢修，更換了回油擴(kuò)大槽檢修孔法蘭密封墊，由此結(jié)合發(fā)電機(jī)每次進(jìn)油時(shí)其氫側(cè)密封油回油溫度都有升高的現(xiàn)象推斷：發(fā)電機(jī)氫側(cè)密封油回油存在一定的氣阻。因?yàn)?，在密封油回油擴(kuò)大槽檢修孔法蘭漏氫的情況下，回油擴(kuò)大槽氣側(cè)壓力不至于積聚使其壓力升高導(dǎo)致密封瓦氫側(cè)回油不暢通，故前期回油擴(kuò)大槽檢修孔法蘭漏氫未處理前，發(fā)電機(jī)未出現(xiàn)進(jìn)油的情況;而在回油擴(kuò)大槽檢修孔法蘭漏氣檢修后，由于發(fā)電機(jī)氫側(cè)密封油回油存在一定的氣阻，回油擴(kuò)大槽氣側(cè)大量積聚氫氣而使其氣側(cè)壓力升高，導(dǎo)致了發(fā)電機(jī)氫側(cè)密封油回油受阻，使發(fā)電機(jī)氫側(cè)密封油回油在回油管及氫側(cè)回油槽（相當(dāng)于雙流環(huán)中的消泡箱）中積聚，不能通暢地排至回油擴(kuò)大槽，不流動(dòng)的密封油回油溫度就會(huì)逐漸升高，當(dāng)密封油由氫側(cè)密封油回油槽擋油板漫至發(fā)電機(jī)后，油路流動(dòng)，又使氫側(cè)密封油溫度降低。

分析結(jié)論：密封油回油擴(kuò)大槽入口管道處存在氣阻，密封油氣、勵(lì)端氫側(cè)回油不暢，密封油滿至氫側(cè)回油槽（相當(dāng)于雙流環(huán)中的消泡箱），從而溢入了發(fā)電機(jī)。

根據(jù)以上推斷，經(jīng)研究分析，決定采取以下試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證：開啟密封油回油擴(kuò)大槽（靠發(fā)電機(jī)汽端）氣側(cè)排污門和浮子油箱回氣管排污門，以降低回油擴(kuò)大槽氣側(cè)壓力，目標(biāo)降kPa，同時(shí)控制發(fā)電機(jī)氫壓下降速度≯1kPa/min。操作中發(fā)現(xiàn)：發(fā)電機(jī)勵(lì)端/汽端氫側(cè)回油溫度迅速由62℃/58℃下降至50℃/55℃，并最終穩(wěn)定在49℃/51℃，油水探測(cè)器排油量逐漸減少，且由16：30接班時(shí)的連續(xù)放油，至交班01：30油水探測(cè)器均已3h未放出油，且主機(jī)潤(rùn)滑油箱油位不再連續(xù)下降，并最終穩(wěn)定在1141mm。

通過開啟密封油回油擴(kuò)大槽氣側(cè)排污門和浮子油箱回氣管排污門，以降低回油擴(kuò)大槽氣側(cè)壓力的試驗(yàn)，驗(yàn)證了回油擴(kuò)大槽入口回油管道存在氣阻[3]。

2? 對(duì)策及實(shí)施

運(yùn)行定期工作：運(yùn)行人員每4h開啟回油擴(kuò)大槽的2個(gè)排氣門（12.6m層A排墻處），要求兩個(gè)門同時(shí)開啟至大致相同的開度排放1次，排放掉發(fā)電機(jī)內(nèi)壓力0.5～1kPa后結(jié)束，恢復(fù)這2個(gè)排氣門。

制定改造方案：在密封油回油擴(kuò)大槽上（兩側(cè)）均加裝通氣管（如圖1）至發(fā)電機(jī)氣室低壓端，使回油擴(kuò)大槽氣側(cè)壓力始終低于氫側(cè)密封油回油槽上部氣體壓力，以避免回油擴(kuò)大槽形成氣阻使密封油回油不暢導(dǎo)致發(fā)電機(jī)進(jìn)油。

改造后：#2發(fā)電機(jī)進(jìn)油現(xiàn)象徹底消失;發(fā)電機(jī)汽、勵(lì)端氫側(cè)密封油回油溫差由改造前的2℃增加到10℃，但均在合格范圍內(nèi)。

3? 結(jié)語

氫冷發(fā)電機(jī)進(jìn)油在發(fā)電廠發(fā)生度高，危害大，但回油擴(kuò)大槽氣阻造成的發(fā)電機(jī)進(jìn)油并不多見，在這種工況下，可以通過定期開啟“排氣門”即可解決運(yùn)行中發(fā)電機(jī)進(jìn)油，通過簡(jiǎn)單設(shè)備異動(dòng)可徹底解決發(fā)電機(jī)進(jìn)油。

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