發(fā)電機密封油系統(tǒng)的原理及異常處理

袁守金

摘 要：350MW級的火力發(fā)電機組的發(fā)電機大都采用水-氫-氫的冷卻方式，即發(fā)電機定子繞組為水冷，發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組為氫氣內(nèi)冷，鐵芯為氫氣外部冷卻，氫氣冷卻效果好，同時氫氣又是易燃易爆氣體，為保證氫氣使用安全需要將氫氣密封在發(fā)電機內(nèi)，發(fā)電機密封油系統(tǒng)的作用就是將發(fā)電機內(nèi)的氫氣與外界隔絕，既不讓氫氣逸出，保證安全，也不讓空氣進入發(fā)電機內(nèi)，保證氫氣純度。密封油系統(tǒng)是在循環(huán)運行，動態(tài)調(diào)整，因此密封油系統(tǒng)的好處在于能保證密封油充滿發(fā)電機兩端的密封間隙，密封效果良好，但是在運行中密封油壓力調(diào)整不當(dāng)或密封油中斷，則會使發(fā)電機內(nèi)的氫氣迅速噴出，造成事故，極有可能導(dǎo)致停機，甚至著火等，不僅造成了經(jīng)濟損失也有可能危及到人身和設(shè)備的安全，因此密封油系統(tǒng)的穩(wěn)定性非常重要。

關(guān)鍵詞：雙流環(huán)式密封瓦；差壓閥；平衡閥；自動調(diào)整

1 密封油系統(tǒng)自動調(diào)整的原理

1.1 發(fā)電機密封油系統(tǒng)流程

本系統(tǒng)為集裝式，分為空側(cè)密封油系統(tǒng)和氫側(cè)密封油系統(tǒng)，與發(fā)電機的雙流環(huán)式軸封（密封瓦）裝置相對應(yīng)。汽輪發(fā)電機密封瓦內(nèi)有兩個環(huán)形供油槽，從供油槽出來的油分成兩路沿著軸向通過密封瓦內(nèi)環(huán)和軸之間的徑向間隙流出，其油壓高于發(fā)電機內(nèi)的氫氣壓力，從而防止氫氣從發(fā)電機漏出。在密封瓦內(nèi)設(shè)有兩個供油槽，形成獨立的氫側(cè)和空側(cè)的密封油系統(tǒng)。當(dāng)這兩個系統(tǒng)的供油壓力平衡時，油流將不在兩個供油槽之間的空隙中串動。密封油系統(tǒng)的氫側(cè)供油將沿著軸朝發(fā)電機一側(cè)流動，而密封油系統(tǒng)的空側(cè)供油將沿著軸朝外軸承一側(cè)流動。由于這兩個系統(tǒng)之間的壓力平衡，油流在這兩條供油槽之間的空間內(nèi)將保持相對靜止。密封油壓通過自動調(diào)整來保持穩(wěn)定，空側(cè)密封油的流量及油箱油位由潤滑油系統(tǒng)來保證，氫側(cè)密封油的流量及油箱油位通過空側(cè)密封油系統(tǒng)進行調(diào)整。

1.2 發(fā)電機密封油系統(tǒng)調(diào)節(jié)原理

發(fā)電機空側(cè)密封油的壓力由空側(cè)密封油泵提供，空側(cè)密封油泵分為直流油泵和交流油泵，油泵出口壓力約為0.8-1.0Mpa左右，空側(cè)密封瓦供油采用旁路差壓閥調(diào)節(jié)氫油壓差，壓差調(diào)節(jié)按機內(nèi)氫氣壓力自動調(diào)節(jié)，保證密封瓦的正常工作油壓，氫油壓差為0.085Mpa，油泵出口壓力隨機內(nèi)氫壓升高，壓力范圍為0.25-0.6Mpa。差壓閥的旁路閥，起泄油作用，主要目的是維持空側(cè)油壓的穩(wěn)定。氫側(cè)密封油源由交流電動油泵供給，從交流油泵出來的壓力油經(jīng)管式冷卻器、油過濾器后分成汽端、勵端兩路各經(jīng)過一個平衡閥。該閥根據(jù)空側(cè)油壓，自動調(diào)節(jié)空、氫側(cè)壓力平衡，平衡后進入密封瓦。氫側(cè)密封瓦回油經(jīng)發(fā)電機消泡箱后進入油封箱，再回到油泵形成一個閉式循環(huán)油路系統(tǒng)。平衡閥用以保證氫、空側(cè)油壓相等，其壓差不大于50mm水柱。在整個調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，以氫壓為基準(zhǔn)，空側(cè)密封油壓跟蹤氫壓進行調(diào)整，氫側(cè)密封油壓跟蹤空側(cè)密封油壓的變化進行調(diào)整，由于氫氣壓力在正常情況下變化很緩慢，因此在系統(tǒng)調(diào)節(jié)正常的情況下，空側(cè)密封油壓和氫側(cè)密封油壓都會保持穩(wěn)定，整個密封油系統(tǒng)形成一個閉環(huán)式的連續(xù)流動，任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)異常，都會導(dǎo)致整個系統(tǒng)的調(diào)節(jié)不穩(wěn)定，如果系統(tǒng)擾動較小，通過平衡閥及差壓閥的自動調(diào)整，能保證系統(tǒng)穩(wěn)定，如果擾動較大，超過平衡閥和差壓閥的調(diào)整能力，則系統(tǒng)會劇烈擺動，不能自動恢復(fù)，必須手動干預(yù)。

2 發(fā)電機密封油系統(tǒng)的常見調(diào)節(jié)異常問題及處理

2.1 發(fā)電機密封油系統(tǒng)調(diào)節(jié)異常的幾種原因

（1）發(fā)電機密封瓦損壞或磨損太厲害，密封瓦與發(fā)電機軸之間的間隙太大，空側(cè)密封油和氫側(cè)密封油之間的串油量太大，使平衡閥和差壓閥不能正常調(diào)整，引起油壓波動。

（2）平衡閥或差壓閥調(diào)整彈簧調(diào)整不當(dāng)，過松或過緊。當(dāng)調(diào)整彈簧過松時，平衡閥或差壓閥出口油壓波動較大，閥門調(diào)整能力較小。當(dāng)調(diào)整彈簧過緊時，平衡閥或差壓閥不能克服彈簧緊力，則不能動作。

（3）氫側(cè)密封油箱油位過低，導(dǎo)致大量氫氣進入氫側(cè)密封油泵，使油泵不能正常工作，由于油泵出口壓力波動大，必然引起平衡閥大幅調(diào)整，使空側(cè)密封油壓和氫側(cè)密封油壓出現(xiàn)大幅度擺動。

（4）發(fā)電機補氫過快或氫壓過高，容易引起從密封瓦處往外噴油，導(dǎo)致油壓出現(xiàn)大幅波動。

（5）平衡閥或差壓閥卡澀或調(diào)節(jié)膜片破裂導(dǎo)致不能調(diào)整，平衡閥或差壓閥卡澀時閥桿不能動，膜片破裂時閥桿能停在任何位置，但不隨氫壓變化。

2.2 密封油系統(tǒng)常見的問題及處理方法

（1）發(fā)電機充氫過程中容易出現(xiàn)的問題及處理方法。發(fā)電機充氫過快或氫壓過高，有可能破壞密封瓦內(nèi)形成的油密封環(huán)，使密封瓦失去密封作用，導(dǎo)致大量的氫氣和油噴出或大量的空氣或氫氣進入發(fā)電機密封油系統(tǒng)，如果氣體太多，就會破壞密封油泵的正常工作，使油泵出口油壓出現(xiàn)大幅度擺動，導(dǎo)致系統(tǒng)失穩(wěn)，此時應(yīng)及時停止充氫并及時排氫，減小發(fā)電機內(nèi)氫氣壓力，通過調(diào)整平衡閥，差壓閥旁路的方法恢復(fù)系統(tǒng)穩(wěn)定，應(yīng)保持發(fā)電機較低氫壓穩(wěn)定一段時間并及時清理漏出的油，避免著火。

（2）空、氫側(cè)密封油差壓不能保持穩(wěn)定值。出現(xiàn)這種現(xiàn)象主要有三種原因：一是由于空側(cè)油壓變化太快、變化幅度太大，氫側(cè)密封油壓跟蹤不及時，這時主要以穩(wěn)定空側(cè)密封油壓力為主，通過空側(cè)差壓閥旁路進行調(diào)整恢復(fù)壓力穩(wěn)定，然后觀察氫側(cè)密封油壓力的變化情況。二是由于平衡閥損壞或卡澀引起，如果平衡閥內(nèi)部漏油或平衡閥卡死，則氫側(cè)密封油壓不能調(diào)整，空、氫側(cè)密封油差壓隨空側(cè)壓力變化而變化，由于空側(cè)壓力一般都比較穩(wěn)定，這種現(xiàn)象一般不易發(fā)現(xiàn)，可人力調(diào)整差壓閥來驗證是否存在這種情況。如果平衡閥內(nèi)部較臟，平衡閥反應(yīng)較慢，在正常情況下能維持差壓穩(wěn)定，在空側(cè)壓力劇烈變化時會反應(yīng)遲鈍，差壓變化大，這種情況應(yīng)拆下平衡閥進行內(nèi)部清洗，采用石油醚或丙酮灌入平衡閥取樣口，上下活動平衡閥閥塞，可將雜物清理干凈。第三種原因是平衡閥或差壓閥取樣管堵塞，由于平衡閥的取樣管都是從發(fā)電機密封油進油口處取出，到平衡閥，每根管的長度都超過10米，管徑很小，在油質(zhì)較臟或油系統(tǒng)使用密封膠較多的情況下，有可能出現(xiàn)管路堵塞的情況，使平衡閥不能正常調(diào)整，檢修時應(yīng)將取樣管用氮氣等高壓氣體吹掃。

（3）發(fā)電機補氫量偏大或氫氣純度下降偏快。由于發(fā)電機的雙流環(huán)式密封瓦是靠空側(cè)密封油和氫側(cè)密封油之間壓力基本平衡后才不串油的，在發(fā)電機密封瓦磨損后，間隙會增大，壓力平衡被打破，就會導(dǎo)致氫側(cè)和空側(cè)之間瓦內(nèi)串油，也必然導(dǎo)致氫側(cè)密封油箱更頻繁地補油和排油，如果氫側(cè)壓力偏高，大量氫側(cè)密封油會通過密封瓦與軸之間的間隙進入空側(cè)密封油，氫側(cè)密封油中含的大量氫氣會混入空側(cè)密封油，在空側(cè)密封油箱中排出，氫氣損失量增大，氫壓下降加快，同時氫側(cè)密封油箱中會補入空側(cè)密封油，容易帶入氣體，使氫氣純度下降。如果空側(cè)壓力高于氫側(cè)壓力，則空則密封油會串入氫側(cè)密封油，空側(cè)密封油中帶有的空氣會進入氫側(cè)密封油，最終進入發(fā)電機，使氫氣純度下降。

3 結(jié)束語

雙流環(huán)式密封油系統(tǒng)，盡管密封效果好，能實現(xiàn)自動調(diào)整，但如果控制不好或出現(xiàn)一些異常情況就會導(dǎo)致發(fā)電機進油、氫氣品質(zhì)不合格，危及機組安全運行，可靠供電。運行中應(yīng)嚴(yán)密監(jiān)視密封油系統(tǒng)的運行參數(shù)與狀態(tài)一旦發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)平衡被破壞，系統(tǒng)壓力大幅波動的現(xiàn)象，應(yīng)立即關(guān)注自動能否恢復(fù)平衡，如若不能應(yīng)立即手動進行調(diào)整。密封油系統(tǒng)故障時應(yīng)嚴(yán)密監(jiān)視發(fā)電機油位，氫壓等參數(shù)，處理原則是先恢復(fù)系統(tǒng)平衡，再查明原因，盡快消除缺陷，保證系統(tǒng)正常運行。