發(fā)電機(jī)密封油真空泵旋片損壞的分析

張海豐，許紅衛(wèi)，王占東

(1.遼寧東科電力有限公司 遼寧 沈陽(yáng) 110179；2.中國(guó)能源工程股份有限公司 北京 100037；3.沈陽(yáng)沈海熱電有限公司 遼寧 沈陽(yáng) 110094)

0 概述

由于氫氣具有密度小、傳熱系數(shù)大、導(dǎo)熱能力強(qiáng)、絕緣性能好、電離現(xiàn)象微弱等優(yōu)點(diǎn)，目前大型的汽輪發(fā)電機(jī)組均采用氫氣對(duì)發(fā)電機(jī)進(jìn)行冷卻；同時(shí)氫氣具有易燃易爆、滲透性強(qiáng)等缺點(diǎn)，所以設(shè)計(jì)有發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng)用以密封氫氣[1]。發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng)的作用就是將發(fā)電機(jī)內(nèi)的氫氣與外界隔絕,既不讓氫氣逸出,保證安全,也不讓空氣進(jìn)入發(fā)電機(jī)內(nèi),保證氫氣純度[2]。某國(guó)外火力發(fā)電廠新建2×660 MW超超臨界燃煤工程一號(hào)機(jī)組采用的發(fā)電機(jī)為某公司生產(chǎn)的型號(hào)為QFSN-660-2的水氫氫冷式發(fā)電機(jī)，密封油系統(tǒng)為單流環(huán)式。密封油泵將密封油從密封油真空油箱抽出，經(jīng)過(guò)密封油冷卻器、濾網(wǎng)和壓差閥然后進(jìn)入到發(fā)電機(jī)兩端的密封環(huán)。密封油從密封環(huán)支座上的密封環(huán)室通過(guò)環(huán)上的徑向孔和環(huán)形槽注入密封間隙并從密封環(huán)的空側(cè)和氫側(cè)油路排出?？諅?cè)回油回流至密封油儲(chǔ)油箱，再排放至密封油真空油箱；氫側(cè)回油回流至氫側(cè)油箱，再排放至密封油真空油箱。真空油箱連接有真空泵，真空泵能夠使真空油箱內(nèi)的密封油保持在負(fù)壓狀態(tài)，抽出密封油與氫氣和空氣接觸時(shí)吸收的大部分氣體，從而在很大程度上避免發(fā)電機(jī)內(nèi)氫氣純度降低。發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng)具體的流程見(jiàn)圖1。

圖1 密封油系統(tǒng)流程示意圖

1 故障現(xiàn)象及原因分析

2019年09月05日，該機(jī)組發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試和試運(yùn)行，密封油真空油箱真空控制在-40 kPa左右。密封油系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行幾天后，發(fā)現(xiàn)密封油真空油箱的真空值突然下降至-23 kPa。就地檢查密封油系統(tǒng)運(yùn)行無(wú)異常，因此，分析可能是密封油真空泵工作異常導(dǎo)致真空油箱的真空值下降。密封油真空泵入口連接在真空油箱，入口管路安裝有凝結(jié)阱，用以減少進(jìn)入真空泵內(nèi)的蒸汽；出口安裝有排氣過(guò)濾器，用以減少油蒸汽的釋放。就地隔離密封油真空泵，拆開(kāi)真空泵進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)密封油真空泵內(nèi)的旋片損壞，并且真空泵內(nèi)含水量較大；同時(shí)打開(kāi)密封油真空泵出口的排氣過(guò)濾器排污閥，發(fā)現(xiàn)積水量也較大。通過(guò)對(duì)檢查結(jié)果進(jìn)行分析，認(rèn)為真空泵旋片損壞的可能原因有兩種：1)當(dāng)?shù)靥幱跓釒У貐^(qū)且靠海，空氣中含水量較大，因此密封油真空泵抽送的氣體內(nèi)含蒸汽量較大，超過(guò)了真空泵的蒸汽壓強(qiáng)允許極限(水蒸氣≤25 mbar)，蒸汽在密封油真空泵體內(nèi)壓縮時(shí)凝結(jié)成液體，導(dǎo)致真空泵內(nèi)的旋片損壞。2)由于檢查發(fā)現(xiàn)真空泵出口排氣過(guò)濾器內(nèi)凝結(jié)液較多，因此可能部分凝結(jié)液回流入密封油真空泵內(nèi)，導(dǎo)致真空泵內(nèi)的旋片損壞。

鑒于以上的分析結(jié)果，對(duì)密封油真空泵的旋片進(jìn)行更換，并對(duì)泵體和出口排氣過(guò)濾器進(jìn)行徹底排污。處理完畢后再次啟動(dòng)密封油真空泵，密封油真空油箱的真空恢復(fù)正常。并安排專人定期進(jìn)行出口排氣過(guò)濾器的排污，以防止排氣過(guò)濾器的液位過(guò)高。在真空泵恢復(fù)運(yùn)行后的數(shù)天之內(nèi)沒(méi)有再出現(xiàn)問(wèn)題，則說(shuō)明真空泵損壞的原因與抽送氣體的含蒸汽量無(wú)關(guān)，真空泵旋片損壞的原因是出口排氣過(guò)濾器液位過(guò)高，凝結(jié)液回流至真空泵而導(dǎo)致真空泵旋片損壞。

經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，密封油真空油箱的真空值再次出現(xiàn)下降。打開(kāi)檢查密封油真空泵，發(fā)現(xiàn)與第一次出現(xiàn)的問(wèn)題現(xiàn)象相同：真空泵旋片再次損壞，同時(shí)出口排氣過(guò)濾器的積水量仍較大。參考第一次的分析和處理情況，認(rèn)為這次密封油真空泵旋片損壞的原因仍舊是真空泵出口排氣過(guò)濾器的液位過(guò)高，凝結(jié)液回流至真空泵內(nèi)導(dǎo)致真空泵旋片損壞。但是排氣過(guò)濾器液位為什么會(huì)偏高，需要進(jìn)行進(jìn)一步的分析。

圖2所示為密封油真空泵的流程示意圖。圖中的②為真空泵出口排氣過(guò)濾器，設(shè)計(jì)有排污手動(dòng)閥，排污至就地排污口。密封油真空泵設(shè)計(jì)安裝在汽機(jī)房的0 m工作層，密封油排煙風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)安裝在汽機(jī)房的14 m工作層，排煙風(fēng)機(jī)入口為250～500 Pa的負(fù)壓，因此密封油真空泵出口也為負(fù)壓區(qū)。這樣就導(dǎo)致了真空泵出口排氣過(guò)濾器在手動(dòng)排污時(shí)排污不暢，稍有不慎便容易引發(fā)真空泵出口排氣過(guò)濾器液位偏高，大大增加了排氣過(guò)濾器內(nèi)凝結(jié)液回流入真空泵內(nèi)的風(fēng)險(xiǎn)。

圖2 密封油真空泵流程示意圖

2 處理結(jié)果

針對(duì)密封油真空泵出口排氣過(guò)濾器排污不暢的問(wèn)題，同時(shí)考慮到該排氣過(guò)濾器內(nèi)部正常運(yùn)行時(shí)為負(fù)壓，因此需要對(duì)該排氣過(guò)濾器的排污管道進(jìn)行技術(shù)改造，確保在不影響排氣過(guò)濾器出口管道負(fù)壓的情況下，同時(shí)能夠滿足排氣過(guò)濾器排污通暢。最后決定在排氣過(guò)濾器排污閥后的管道上增加一個(gè)水封，這個(gè)水封由一段排污管道構(gòu)成，且安裝位置低于排氣過(guò)濾器。詳細(xì)的改造情況見(jiàn)圖3。改造后的排污管道由于增加了水封，水封在正常運(yùn)行情況下對(duì)排污管道形成密封，這樣就保證了排氣過(guò)濾器出口管道的負(fù)壓不受影響；同時(shí)當(dāng)排氣過(guò)濾器內(nèi)積液增加時(shí)，積液會(huì)通過(guò)排污管道排放至水封內(nèi)，再通過(guò)水封排放出去，保證了排氣過(guò)濾器內(nèi)液位不會(huì)偏高。

圖3 凝結(jié)阱排污改造示意圖

經(jīng)過(guò)排氣過(guò)濾器排污管道的改造，密封油真空泵更換旋片后再次啟動(dòng)，密封油系統(tǒng)運(yùn)行一直穩(wěn)定，沒(méi)有再出現(xiàn)旋片損壞的問(wèn)題，說(shuō)明在排氣過(guò)濾器排污管道上增加水封的改造是成功的。

3 結(jié) 論

發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng)是汽輪發(fā)電機(jī)組的一個(gè)重要組成部分，為發(fā)電機(jī)的穩(wěn)定和安全運(yùn)行提供重要的保障。在發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng)調(diào)試和試運(yùn)行期間，通過(guò)對(duì)密封油真空泵旋片損壞問(wèn)題的分析和處理，使該問(wèn)題得到徹底解決，確保了發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng)可靠穩(wěn)定地運(yùn)行，并為其他同類(lèi)型機(jī)組的相關(guān)調(diào)試工作提供借鑒。