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發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng)介紹及發(fā)電機(jī)進(jìn)油分析

2009-03-19

國(guó)華粵電臺(tái)山發(fā)電有限公司發(fā)電部
　　 針對(duì)上海汽輪發(fā)電機(jī)有限公司生產(chǎn)的國(guó)產(chǎn)600MW汽輪發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行介紹，以及發(fā)電機(jī)內(nèi)部進(jìn)油的原因分析和相應(yīng)的防范措施，系統(tǒng)改造。
　　關(guān)鍵詞：發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng)；發(fā)電機(jī)內(nèi)部進(jìn)油的原因；防范措施；系統(tǒng)改造
　　1　前言
　　采用氫氣冷卻的汽輪發(fā)電機(jī)必須由密封油對(duì)其端部進(jìn)行密封，即保證發(fā)電機(jī)內(nèi)部氫氣不外泄，又防止空氣和潮氣進(jìn)入發(fā)電機(jī)。國(guó)華粵電臺(tái)山發(fā)電有限公司1、2號(hào)機(jī)組采用的上海汽輪發(fā)電機(jī)有限公司生產(chǎn)的國(guó)產(chǎn)600MW汽輪發(fā)電機(jī)，其密封油系統(tǒng)采用雙流環(huán)式密封瓦結(jié)構(gòu)，密封效果好，調(diào)節(jié)范圍寬，是非常成熟的產(chǎn)品。但是如果對(duì)其結(jié)構(gòu)不甚了解，操作不當(dāng)也可能造成發(fā)電機(jī)內(nèi)部進(jìn)油事故。特別是在發(fā)電機(jī)內(nèi)部無(wú)壓的情況下，密封油箱油位不易控制，密封油極易沿軸向進(jìn)入發(fā)電機(jī)內(nèi)部。發(fā)電機(jī)內(nèi)部進(jìn)油是惡性事故，應(yīng)該引起高度的重視。下面就對(duì)發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng)，發(fā)電機(jī)內(nèi)部進(jìn)油原因及防范措施做以介紹。
　　2　密封油系統(tǒng)介紹
　　上海汽輪發(fā)電機(jī)有限公司生產(chǎn)的國(guó)產(chǎn)600MW汽輪發(fā)電機(jī)組的密封油系統(tǒng)采用雙流環(huán)式密封瓦。由于氫冷發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子軸必須穿過(guò)發(fā)電機(jī)的端蓋，因此這部分成了氫內(nèi)冷發(fā)電機(jī)密封的關(guān)鍵。密封油分為空側(cè)和氫側(cè)兩個(gè)油路將油供給軸密封瓦上的兩個(gè)環(huán)狀配油槽，油沿轉(zhuǎn)軸軸向穿過(guò)密封瓦內(nèi)徑與轉(zhuǎn)軸之間的間隙流出。如果這兩個(gè)油路中的供油油壓在密封瓦處恰好相等，油就不會(huì)在兩個(gè)配油槽之間的間隙中竄流，通常只要密封油壓始終保持高于機(jī)內(nèi)氣體壓力，便可防止氫氣從發(fā)電機(jī)內(nèi)逸出。空側(cè)油路供給的油則將沿軸和密封瓦之間的間隙流往軸承側(cè)，并同軸承回油一起進(jìn)入空側(cè)密封油箱，從而防止了空氣與潮氣侵入發(fā)電機(jī)內(nèi)部。氫側(cè)密封油則沿軸和密封瓦之間的間隙流往發(fā)電機(jī)內(nèi)側(cè)，落入消泡箱，Z后回到氫側(cè)密封油箱。
　　空側(cè)油路：由空側(cè)交流密封油泵從空側(cè)回油箱取得油源，將一部分油泵入油冷卻器、濾油器注入密封瓦的空側(cè)，另一部分油經(jīng)過(guò)差壓閥流回到油泵進(jìn)油側(cè)。通過(guò)差壓閥將調(diào)節(jié)空側(cè)密封油壓力始終保持在高出發(fā)電機(jī)內(nèi)氣體壓力0.084Mpa的水平上。另外空側(cè)配有直流密封油泵備用。
　　氫側(cè)油路：氫側(cè)密封油路中的油泵從氫側(cè)密封油箱取得油源。它把一部分油經(jīng)過(guò)油冷卻器、濾油器、平衡閥送往密封瓦的氫側(cè)，在油泵旁裝有再循環(huán)管道，通過(guò)再循環(huán)管上的節(jié)流閥對(duì)氫側(cè)密封油壓進(jìn)行粗調(diào)。氫側(cè)油路的油壓則通過(guò)平衡閥進(jìn)行細(xì)調(diào)，并使之自動(dòng)跟蹤與空側(cè)密封油壓差保持±0.49kPa，以達(dá)到基本平衡的目的。另外氫側(cè)密封油設(shè)有兩臺(tái)交流油泵，正常運(yùn)行中一臺(tái)運(yùn)行一臺(tái)備用。
　　消泡箱：從密封瓦氫側(cè)出來(lái)的油先流到消泡箱中，在那里氣體得以從油中擴(kuò)容逸出，消泡箱裝于發(fā)電機(jī)下半端蓋中，通過(guò)直管溢流裝置使消泡箱中的油位不至于過(guò)高。消泡箱汽、勵(lì)端個(gè)有一個(gè)。在消泡箱中各裝有一個(gè)浮子式液位高報(bào)警器，當(dāng)箱內(nèi)油位過(guò)高到一定程度時(shí)，就發(fā)出消泡箱油位高報(bào)警，使運(yùn)行人員能及時(shí)處理，從而防止密封油流入發(fā)電機(jī)內(nèi)部（見(jiàn)圖1）。


　　空側(cè)密封油箱油位控制：空側(cè)密封油箱通過(guò)U形管與主機(jī)潤(rùn)滑油回油管道連接，發(fā)電機(jī)端部支持軸承潤(rùn)滑油回油與空側(cè)密封油回油匯集到空側(cè)密封油箱，大部分油通過(guò)U形管依靠重力作用自動(dòng)溢流到潤(rùn)滑油回油管路，保持油箱中油位正常，因此空側(cè)密封油箱不需要進(jìn)行油位監(jiān)視，另一部分油作為空側(cè)密封油源在空側(cè)油路中循環(huán)。此油路把潤(rùn)滑油系統(tǒng)與密封油系統(tǒng)聯(lián)系在一起，即使密封油系統(tǒng)無(wú)油情況下，只要潤(rùn)滑油系統(tǒng)啟動(dòng)后十幾秒針，就會(huì)將密封油系統(tǒng)注滿油。
　　氫側(cè)密封油箱油位控制：氫側(cè)密封油箱是氫側(cè)油路的儲(chǔ)油箱，在運(yùn)行中必須保持一定的油位。由于在密封瓦中空、氫側(cè)油壓做不到的平衡，故空、氫側(cè)仍有少量的油相互竄動(dòng)，這樣長(zhǎng)期積累，就可能使氫側(cè)油路中的油量發(fā)生增減變化，氫側(cè)密封油箱起到控制補(bǔ)、排油作用。它主要依靠浮子式補(bǔ)、排油閥門完成，當(dāng)油箱內(nèi)油位升高，浮子上移，排油門打開(kāi)，將多余的油排入空側(cè)油路；當(dāng)油箱內(nèi)油位降低，浮子下移，補(bǔ)油門打開(kāi)，空側(cè)密封油向氫側(cè)密封油箱補(bǔ)油，從而達(dá)到油位保持在一定范圍內(nèi)。密封油箱補(bǔ)油閥和排油閥上還設(shè)有強(qiáng)制開(kāi)啟、關(guān)閉手輪，以便人為參與調(diào)節(jié)油箱油位。
　　密封油備用油源：空側(cè)密封油備用油源由三部分組成，所以發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng)有非常可靠的油源，一般不會(huì)造成斷油事故。
　　路備用油源是高壓備用油源，即來(lái)自汽輪機(jī)軸頭同軸的潤(rùn)滑油高壓油泵或高壓密封油泵，密封油裝置高壓備用密封油入口壓力不低于0.9Mpa，正常運(yùn)行時(shí)備用油差壓調(diào)節(jié)閥自動(dòng)斷開(kāi)，一旦空側(cè)油源發(fā)生故障，密封油壓力降低到比發(fā)電機(jī)內(nèi)部壓力高0.056Mpa時(shí)，備用油差壓閥自動(dòng)打開(kāi)保持密封油壓力比氫壓高0.056Mpa。
　　第二備用油源為空側(cè)直流密封油泵，如果主油源和高壓備用油源都停止供油時(shí)，當(dāng)密封油壓力降低到比發(fā)電機(jī)內(nèi)氣體壓力僅高0.035Mpa時(shí)，發(fā)出密封油供油壓力低報(bào)警，并自動(dòng)啟動(dòng)備用直流密封油泵，使密封油壓力恢復(fù)并保持高于發(fā)電機(jī)內(nèi)壓力0.084Mpa。
　　第三備用油源為低壓備用油源，它來(lái)自汽輪機(jī)低壓潤(rùn)滑油。該油源入口壓力應(yīng)不低于0.2Mpa，由于這路油源壓力較低，它只能保證大軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)密封瓦不發(fā)生磨損事故，所以當(dāng)其它油源都失去后應(yīng)立即停止機(jī)組運(yùn)行，將發(fā)電機(jī)氫壓降低到0.014Mpa以下，以免氫氣外溢，發(fā)生著火、爆炸事故。
　　3　密封油系統(tǒng)進(jìn)油分析
　　發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng)差壓閥能夠自動(dòng)保持空側(cè)密封油壓大于發(fā)電機(jī)內(nèi)部壓力0.084Mpa，油壓跟隨氫壓的變化而變化，機(jī)組正常運(yùn)行中，在設(shè)備正常情況下，一般不易出現(xiàn)問(wèn)題，而在機(jī)組停機(jī)，發(fā)電機(jī)進(jìn)行排氫工作后，極易造成發(fā)電機(jī)進(jìn)油事故。在使用國(guó)產(chǎn)600MW汽輪發(fā)電機(jī)組的吳涇電廠、聊城電廠以及我臺(tái)電公司都發(fā)生過(guò)發(fā)電機(jī)進(jìn)油情況，而且都發(fā)生在發(fā)電機(jī)未充壓的情況下。
　　要了解發(fā)電機(jī)進(jìn)油原因，首先要了解氫側(cè)密封油箱的補(bǔ)、排油原理，機(jī)組正常運(yùn)行中發(fā)電機(jī)內(nèi)部壓力為0.4Mpa，而氫側(cè)密封油箱上部是與發(fā)電機(jī)內(nèi)部連通的，所以氫側(cè)密封油箱上部壓力等于發(fā)電機(jī)內(nèi)部壓力。空側(cè)密封油壓始終保持大于發(fā)電機(jī)內(nèi)部壓力0.084Mpa，當(dāng)氫側(cè)密封油箱油位下降時(shí)，空側(cè)密封油隨時(shí)對(duì)氫側(cè)密封油箱進(jìn)行補(bǔ)油，保持正常油位；當(dāng)氫側(cè)密封油箱油位升高時(shí)，排油閥打開(kāi)，將油排入空側(cè)密封油箱，即使空側(cè)密封油箱安裝位置比氫側(cè)密封油箱高，但氫側(cè)密封油箱內(nèi)部壓力等于發(fā)電機(jī)內(nèi)部壓力為0.4Mpa，而空側(cè)密封油箱壓力約等于大氣壓力，所以油在壓差作用下很容易排入空側(cè)，保持油位正常。
　　當(dāng)停機(jī)后發(fā)電機(jī)內(nèi)部壓力降至零時(shí)，由于氫側(cè)密封油箱內(nèi)壓力隨著發(fā)電機(jī)內(nèi)部壓力降低到大氣壓力，而空側(cè)密封油箱位置高于氫側(cè)密封油箱，即使排油閥打開(kāi)也不能將油壓入空側(cè)，反而造成空側(cè)密封油反流入氫側(cè)密封油系統(tǒng)，以達(dá)到油位的平衡，使氫側(cè)密封油油位達(dá)到空側(cè)密封油箱油位標(biāo)高，此時(shí)由于油位高排油閥保持全開(kāi)，造成空、氫側(cè)密封油連通。設(shè)計(jì)時(shí)特將空側(cè)密封油箱安裝高度在消泡箱下約1m處，所以即使氫側(cè)密封油箱滿油，也不會(huì)造成消泡箱滿油，當(dāng)油位高于空側(cè)密封油箱油位時(shí)，油還會(huì)在重力作用下壓回空側(cè)，不會(huì)造成發(fā)電機(jī)進(jìn)油情況。
　　發(fā)電機(jī)進(jìn)油的途徑是消泡箱滿油后從軸端擋油板處竄入發(fā)電機(jī)內(nèi)部（如圖1所視），只要消泡箱油位正常，發(fā)電機(jī)就不會(huì)進(jìn)油。消泡箱滿油主要是供油量大于排油量：一、當(dāng)停機(jī)后發(fā)電機(jī)內(nèi)部壓力降至零時(shí)，密封油差壓閥調(diào)節(jié)品質(zhì)變差，油氫壓差增大，使密封油沿軸向向發(fā)電機(jī)內(nèi)側(cè)泄油量增多，氫側(cè)密封油回油量增大，此時(shí)如果增多到大于向空側(cè)密封油溢流量時(shí)（靠靜壓溢流流速較慢），就會(huì)造成消泡箱滿油。即使停止空側(cè)密封油泵，由于低壓備用油源壓力在0.2Mpa，如果備用差壓閥調(diào)節(jié)性能不好情況下，也可能造成發(fā)電機(jī)進(jìn)油。二、排油量減小，如果強(qiáng)制關(guān)閉氫側(cè)密封油箱的排油門，多余的油不能排走，就會(huì)造成消泡箱滿油。有時(shí)為了保持氫側(cè)密封油箱可見(jiàn)油位，強(qiáng)制關(guān)閉補(bǔ)、排油門，即使在所有密封油泵全部停止時(shí)，只要潤(rùn)滑油系統(tǒng)運(yùn)行也可能造成消泡箱滿油，所以排油閥強(qiáng)制手輪無(wú)特殊操作時(shí)一定不能關(guān)閉。
　　4　密封油系統(tǒng)改造
　　當(dāng)發(fā)電機(jī)內(nèi)部未充壓的情況下，氫側(cè)密封油箱滿油是很正常的情況，此時(shí)只能保持消泡箱油位正常。隨著發(fā)電機(jī)氫置換升壓后，氫側(cè)密封油箱油位會(huì)緩慢下降到正常油位，并保持正常油位。但是在發(fā)電機(jī)不充壓的情況下將氫側(cè)密封油箱油位降至正常，或維持可見(jiàn)油位運(yùn)行就不能做到了。
　　目前臺(tái)電公司已對(duì)原系統(tǒng)稍加改造，（如圖1所視"改造管路"）在氫側(cè)供油油路上加一根Φ25mm管路到空側(cè)管路，中間加一手動(dòng)門，以實(shí)現(xiàn)上述功能。機(jī)組正常運(yùn)行中，將此手動(dòng)門關(guān)閉，保持原設(shè)計(jì)運(yùn)行方式。發(fā)電機(jī)排氫后，可稍開(kāi)手動(dòng)門，使一小部分油排入空側(cè)，以消除軸端處空側(cè)油向氫側(cè)偶然竄入的油量，氫側(cè)油量減少時(shí)補(bǔ)油閥會(huì)自動(dòng)補(bǔ)油，保持油位正常。
　　當(dāng)氫側(cè)密封油箱油位已經(jīng)升高至不可見(jiàn)時(shí)，要想將油位降至正常，必須開(kāi)啟此新增手動(dòng)門，同時(shí)關(guān)閉氫側(cè)密封油箱排油閥強(qiáng)制關(guān)閉手輪（隔絕空氫側(cè)油路的連通），還要保證氫側(cè)油壓稍高于空側(cè)油壓。稍后油位會(huì)緩慢降至正常油位，當(dāng)降至稍低油位后不再繼續(xù)下降后，必須開(kāi)啟補(bǔ)、排油閥的強(qiáng)制手輪。
　　5　發(fā)電機(jī)進(jìn)油的防范措施
　　(1)保持油氫差壓閥工作可靠，油氫差壓在正常范圍內(nèi)。
　　(2)保證氫側(cè)密封油箱補(bǔ)、排油閥的四個(gè)強(qiáng)制手輪都在打開(kāi)狀態(tài)。
　　(3)調(diào)節(jié)氫側(cè)密封油泵再循環(huán)門，保持氫側(cè)密封油壓稍高于空側(cè)密封油壓。
　　(4)發(fā)電機(jī)內(nèi)部無(wú)壓情況下投密封油系統(tǒng)時(shí)應(yīng)將改造管路排油手動(dòng)閥稍開(kāi)，保持氫側(cè)油路連續(xù)少量向空側(cè)排油。
　　(5)保證消泡箱液位高報(bào)警可靠，報(bào)警后能及時(shí)發(fā)現(xiàn)處理。
　　(6)保證發(fā)電機(jī)底部檢漏計(jì)報(bào)警可靠，報(bào)警后能及時(shí)發(fā)現(xiàn)處理。
　　(7)潤(rùn)滑油系統(tǒng)投運(yùn)時(shí)經(jīng)常巡視消泡箱油位正常。
　　6　結(jié)論
　　發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，但是只要掌握了其工作原理以及進(jìn)油的原因，就能應(yīng)用自如，更能避免發(fā)電機(jī)內(nèi)部進(jìn)油事故的發(fā)生。