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摘要：本文分析了雙流密封油結(jié)構(gòu)發(fā)電機(jī)補(bǔ)氫量大及進(jìn)油的原因，從密封油系統(tǒng)設(shè)備結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)運(yùn)行及檢修方面提出了相應(yīng)的解決措施。
關(guān)鍵詞：發(fā)電機(jī)雙流環(huán)密封油氫氣對(duì)策
目前，國(guó)內(nèi)雙流環(huán)密封油結(jié)構(gòu)的氫冷發(fā)電機(jī)存在不同程度的補(bǔ)氫量大問(wèn)題。氫冷發(fā)電機(jī)的氫氣消耗除了增加氫氣本身的成本外，還因氫冷發(fā)電機(jī)氫氣純度下降而導(dǎo)致發(fā)電機(jī)效率低、線(xiàn)圈溫度升高到問(wèn)題，嚴(yán)重影響發(fā)電機(jī)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。另外由于設(shè)備結(jié)構(gòu)、運(yùn)行、檢修方面的原因，造成發(fā)電機(jī)內(nèi)進(jìn)油，引起發(fā)電機(jī)線(xiàn)圈絕緣下降，給發(fā)電機(jī)安全運(yùn)行帶來(lái)隱患。因此，解決雙流環(huán)密封油結(jié)構(gòu)的氫冷發(fā)電機(jī)補(bǔ)氫量大的問(wèn)題、消除發(fā)電機(jī)進(jìn)油十分重要。
1 雙流環(huán)密封油系統(tǒng)簡(jiǎn)介
汽輪發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng)由空側(cè)和氫側(cè)兩個(gè)各自獨(dú)立又互有聯(lián)系的的油路組成，空側(cè)和氫側(cè)密封油同時(shí)向發(fā)電機(jī)兩端的雙流環(huán)式密封瓦供油。來(lái)自汽輪發(fā)電機(jī)組軸承的回油，經(jīng)空側(cè)密封油泵升壓后，通過(guò)空側(cè)密封油冷油器、濾網(wǎng)到發(fā)電機(jī)汽、勵(lì)端雙流環(huán)式密封瓦的空氣側(cè)油環(huán)，空側(cè)密封油壓力的控制依靠壓差閥的泄油來(lái)控制，當(dāng)發(fā)電機(jī)內(nèi)氫氣壓力變化或空側(cè)密封油壓力波動(dòng)時(shí)，壓差閥將調(diào)整空側(cè)密封油泄油量以維持空側(cè)密封油壓力大于發(fā)電機(jī)內(nèi)氫氣壓力0.085Mpa�？諅�(cè)密封油的回油排至發(fā)電機(jī)支持軸承的回油系統(tǒng)。氫側(cè)密封油經(jīng)氫側(cè)密封油泵升壓后，通過(guò)氫側(cè)密封油冷油器、濾網(wǎng)，再分成兩路分別通過(guò)發(fā)電機(jī)汽、勵(lì)端平衡閥到發(fā)電機(jī)汽、勵(lì)密封瓦的氫側(cè)油環(huán)中，汽、勵(lì)平衡閥的作用是跟蹤汽、勵(lì)端密封瓦內(nèi)空側(cè)油環(huán)內(nèi)壓力，調(diào)整汽、勵(lì)密封瓦內(nèi)氫側(cè)油環(huán)內(nèi)壓力與空側(cè)油環(huán)壓力差不大于±50mm水柱,氫側(cè)密封油回油到密封油箱，密封油箱油位通過(guò)空側(cè)密封油泵出口補(bǔ)油或向空側(cè)密封油泵入口排油來(lái)控制。
2 雙流密封油結(jié)構(gòu)汽輪發(fā)電機(jī)補(bǔ)氫量大及進(jìn)油的原因分析
2.1實(shí)際運(yùn)行中很難控制空側(cè)密封油和氫側(cè)密封油壓力的平衡
按照雙流密封油結(jié)構(gòu)密封瓦設(shè)計(jì)原理來(lái)講，只有維持密封瓦內(nèi)空側(cè)密封油與氫側(cè)密封油壓力基本相等，減少空、氫側(cè)密封油的交換，才能防止空側(cè)油系統(tǒng)中夾帶的空氣等進(jìn)入氫側(cè)密封油系統(tǒng)。但實(shí)際運(yùn)行中由于設(shè)備結(jié)構(gòu)等方面很難控制空側(cè)密封油和氫側(cè)密封油壓力的平衡。
當(dāng)空側(cè)密封油壓力大于氫側(cè)密封油壓力時(shí)，空側(cè)密封油在密封瓦內(nèi)向氫側(cè)竄油，空側(cè)密封油夾帶的空氣等進(jìn)入氫側(cè)密封油。當(dāng)氫側(cè)密封油壓力大于空側(cè)密封油壓力時(shí)，氫側(cè)密封油在密封瓦內(nèi)向空側(cè)竄油，這樣將引起氫側(cè)密封油箱油位降低，氫側(cè)密封油箱浮球閥將打開(kāi)，空側(cè)密封油泵出口的壓力油通過(guò)浮球閥補(bǔ)入氫側(cè)密封油箱。因此，無(wú)論空側(cè)密封油壓力大于氫側(cè)密封油壓力，還是氫側(cè)密封油壓力大于空側(cè)密封油壓力，都將使從軸承回油來(lái)的空側(cè)密封油夾帶的油煙、水氣等通過(guò)與氫側(cè)密封油交換而進(jìn)入氫側(cè)密封油系統(tǒng)，再通過(guò)密封油內(nèi)油檔被發(fā)電機(jī)吸入發(fā)電機(jī)內(nèi)，造成發(fā)電機(jī)內(nèi)氫氣污染，氫氣純度下降，補(bǔ)氫量增大。
造成空側(cè)密封油和氫側(cè)密封油壓力不平衡主要有兩個(gè)原因，其一是氫側(cè)密封油系統(tǒng)的平衡閥調(diào)節(jié)精度差。目前平衡閥要求的精度為±50毫米水柱（±490Pa），在運(yùn)行中，由于平衡閥活塞和油缸之間間隙較小，稍有雜質(zhì)可能造成活塞的運(yùn)動(dòng)阻力增大，甚至卡死，致使平衡閥調(diào)節(jié)精度變差，不能有效維持空、氫側(cè)密封油壓力的平衡，進(jìn)而造成氫氣污染、增大補(bǔ)氫量增大。
造成空側(cè)密封油和氫側(cè)密封油壓力不平衡的第二個(gè)主要原因是空、氫側(cè)密封油壓力的測(cè)量誤差。機(jī)組運(yùn)行中只有維持密封瓦與轉(zhuǎn)軸之間的油壓平衡，才能減少空、氫側(cè)密封油的互相竄動(dòng)，但由于設(shè)備結(jié)構(gòu)的原因，目前只能測(cè)量密封瓦上的空、氫側(cè)密封油進(jìn)油處的壓力作為平衡閥的調(diào)節(jié)信號(hào)，因此必然造成測(cè)量誤差，平衡閥不能有效維持空、氫側(cè)密封油壓力的平衡，從而引起發(fā)電機(jī)補(bǔ)氫量增大。
2.2密封瓦與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子間隙增大
從密封瓦與轉(zhuǎn)軸間沿轉(zhuǎn)軸的軸向流向空側(cè)和氫側(cè)的油流稱(chēng)為軸向流動(dòng)，當(dāng)空、氫側(cè)密封油壓差保持一定時(shí)，空、氫側(cè)密封油的交換量與密封瓦的間隙的成正比。對(duì)于300MW汽輪機(jī)，密封瓦直徑間隙為0.15-28mm，當(dāng)運(yùn)行中密封瓦間隙從0.15mm增大到0.28mm時(shí)，密封油流量將大大增加，而由于空、氫側(cè)密封油之間不可避免的存在壓差，密封油流量的增加將導(dǎo)致空、氫側(cè)密封油的交換量成倍增加，空側(cè)密封油中攜帶的空氣、水分等通過(guò)交換進(jìn)入氫側(cè)密封油中，再通過(guò)氫側(cè)密封油與氫氣的接觸進(jìn)入到發(fā)電機(jī)氫氣中污染氫氣，降低氫氣純度。密封油量的增大將會(huì)造成靜壓回油管路不暢，發(fā)電機(jī)氫側(cè)回油腔室（消泡箱）油位升高到超過(guò)軸頸最低位置時(shí)，將造成發(fā)電機(jī)進(jìn)油。
2.3發(fā)電機(jī)密封油溫度高
密封油的粘度隨油溫的升高而降低，在同樣的流通面積內(nèi)，要維持一定的密封油壓力，當(dāng)密封油溫度高時(shí)，就需要較大流量的密封油。同樣密封油溫度的升高，將導(dǎo)致密封瓦間隙增大，這同樣需要增大密封油流量才能維持一定的密封油壓力。發(fā)電機(jī)制造廠一般規(guī)定氫冷發(fā)電機(jī)空、氫側(cè)密封油溫度正常值在27-50℃之間。對(duì)于300MW汽輪發(fā)電機(jī)集裝式密封油系統(tǒng)，其空、氫側(cè)密封油系統(tǒng)的冷油器的出口油溫油一個(gè)退水調(diào)節(jié)門(mén)控制，一般維持在42℃左右。油溫在42℃時(shí)的粘度比27℃時(shí)小，要維持一定的密封油壓，則需要較大的密封油流量。同樣，由于密封油溫的升高，密封瓦的內(nèi)徑將增大，這樣要保證發(fā)電機(jī)內(nèi)氫氣不外泄，同樣需要增大密封油流量來(lái)維持一定的壓力。因此密封油溫度過(guò)高將導(dǎo)致密封油流量增大，按照2.2條的分析，同樣會(huì)引起發(fā)電機(jī)內(nèi)氫氣純度下降或發(fā)電機(jī)進(jìn)油。
2.4排煙風(fēng)機(jī)出力小
從300MW汽輪發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng)看，空側(cè)密封油泵油源取自氫油分離器，氫油分離器的排煙風(fēng)紀(jì)主要作用是抽出空側(cè)油中的微量氫氣，以免氫氣隨潤(rùn)滑油回到主油箱。增大氫油分離器排煙風(fēng)機(jī)的出力，使氫油分離器形成大的負(fù)壓，使空側(cè)油中的空氣會(huì)同氫氣一起被抽出，這樣，將減少空側(cè)密封油中空氣含量，按照2.1條的分析（發(fā)電機(jī)氫氣污染主要是空側(cè)密封油攜帶的空氣等通過(guò)與氫側(cè)密封油交換進(jìn)入氫側(cè)密封油，再通過(guò)氫側(cè)密封油與氫氣交換污染氫氣），將減少氫氣污染。
3 防止發(fā)電機(jī)進(jìn)油、降低氫氣污染，減少補(bǔ)氫量的措施
3.1保證密封瓦與轉(zhuǎn)軸的適合的間隙
3.1.1保證檢修時(shí)密封瓦間隙符合要求
對(duì)于300MW汽輪機(jī)，要求密封瓦與轉(zhuǎn)軸直徑間隙為0.105-205mm，檢修時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)保證密封瓦間隙符合要求，并盡量靠近下限，這樣即能減少密封油流量，又能防止因密封瓦間隙過(guò)小而產(chǎn)生的密封瓦溫高、密封瓦磨損甚至發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸震動(dòng)過(guò)大等缺陷。
3.1.2采用高精度密封油濾網(wǎng)
現(xiàn)300MW密封油系統(tǒng)的空氫側(cè)密封油均采用刮片式濾網(wǎng)，但實(shí)際上這種刮片式濾網(wǎng)只能起算作粗濾網(wǎng)，不能有效過(guò)濾掉密封油中的微小顆粒。正是由于密封油流中的微小顆粒與密封瓦及軸頸的相對(duì)流動(dòng)產(chǎn)生的研磨，加劇了密封瓦與軸頸的磨損，導(dǎo)致了運(yùn)行密封瓦間隙的增大。據(jù)悉國(guó)外已淘汰刮片式濾網(wǎng)，國(guó)內(nèi)有電廠以過(guò)濾精度0.01mm或以下的纖維濾網(wǎng)替代刮片式濾網(wǎng)的運(yùn)行實(shí)例。
3.2提高平衡閥的調(diào)節(jié)精度和運(yùn)行可靠性
提高平衡閥的調(diào)節(jié)精度可有效減少空、氫側(cè)密封油的竄動(dòng)量，防止氫氣污染�？蓮囊韵�2方面進(jìn)行：
3.2.1防止平衡閥卡澀，調(diào)節(jié)失靈
3.2.1.1檢修后密封油系統(tǒng)運(yùn)行初期，可采取用平衡閥旁路閥手動(dòng)調(diào)節(jié)，防止檢修后因系統(tǒng)不清潔造成的平衡閥部件卡澀。
3.2.1.2采用新型平衡閥
據(jù)悉國(guó)內(nèi)某單位研制成功了閥芯連續(xù)旋轉(zhuǎn)的平衡閥，這種平衡閥采用密封油做為動(dòng)力油推動(dòng)閥芯以一定速度旋轉(zhuǎn)，可防止密封油中雜質(zhì)造成閥芯卡澀。
3.2.2檢修后進(jìn)行平衡閥調(diào)節(jié)試驗(yàn)，保證空、氫側(cè)密封油壓力平衡
平衡閥的目的是控制密封瓦內(nèi)空、氫側(cè)密封油環(huán)內(nèi)的空、氫密封油不交換，基于這個(gè)原理，可關(guān)閉密封油箱補(bǔ)、排油門(mén)，觀察并根據(jù)密封油箱油位變化對(duì)平衡閥進(jìn)行調(diào)整，最終使密封油箱油位基本穩(wěn)定，達(dá)到減少空、氫側(cè)密封油在密封瓦內(nèi)交換的目的。通過(guò)試驗(yàn)可找出規(guī)律，在機(jī)組正常運(yùn)行中，根據(jù)密封油箱是在補(bǔ)油或排油，微調(diào)平衡閥，同樣可減少空、氫側(cè)密封油在密封瓦內(nèi)交換。
3.3控制密封油的溫度
可進(jìn)行密封油溫在標(biāo)準(zhǔn)要求范圍內(nèi)上下限之間變動(dòng)的試驗(yàn)，在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸振動(dòng)不增大的情況下，盡量保持密封油溫在標(biāo)準(zhǔn)的低限運(yùn)行，從而達(dá)到減少密封油流量減少發(fā)電機(jī)進(jìn)油和降低氫氣污染的目的。
3.4提高排煙風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓
提高氫油分離器排煙風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓可提高氫油分離器的負(fù)壓、減少空側(cè)密封油中的含空氣量和含水量，從而減少因空、氫側(cè)密封油交換對(duì)氫氣的污染。
4 結(jié)論
總上所述，針對(duì)發(fā)電機(jī)存在的氫氣污染、發(fā)電機(jī)進(jìn)油缺陷，根據(jù)雙流環(huán)密封油系統(tǒng)的特點(diǎn)，采取相應(yīng)的防范對(duì)策，可有效減少發(fā)電機(jī)氫氣污染和進(jìn)油缺陷，提高發(fā)電機(jī)運(yùn)行的安全可靠性。 |
