汽轮发电机组双流环密封油系统浅究

发表时间:2020/1/13   来源:《基层建设》2019年第28期   作者:宋志恒
[导读] 摘要:文章以汽轮发电机组双流环密封油系统为研究对象,从多个维度展开探讨,以供参考。
        湛江中粤能源有限公司  524000
        摘要:文章以汽轮发电机组双流环密封油系统为研究对象,从多个维度展开探讨,以供参考。
        关键词:汽轮发电机组;双流环;密封油系统
        一、双流环密封油系统工作原理
        发电机密封油系统的任务是为发电机提供清洁的、一定温度和压力的密封油。双流环式密封油系统的油路分为空侧、氢侧两条油路,分别将密封油送到空、氢侧密封瓦中。瓦内有空、氢侧两个环状配油槽,氢侧密封油流向氢侧配油槽,空侧密封油流向空侧配油槽,油流沿转轴轴向穿过密封瓦内径与转轴之间的间隙流出,形成密封回路。如果空、氢侧油路的供油压力在密封瓦处恰好相等,油就不会在两条配油槽之间窜流,只要密封油压始终高于机内气体压力,便可防止发电机内氢气从机内逸出(见图 1)。
       
        图1  氢侧密封油流程示意图
        当发电机内氢气压力发生变化时,首先压差阀的压差感应机构感受到氢油压差的变化,然后调节压差阀的开度,空侧密封油压跟踪氢气压力的变化,接着平衡阀感受到空侧密封油压变化的信号后,调节平衡阀的开度,氢侧密封油压也随之变化。平衡阀的主要作用是自动维持密封瓦氢侧和空侧油压相等,自动调节氢侧密封瓦供油压力,跟踪空侧密封油压力变化而变化;并保证空、氢侧密封油压差小于0.5kap。
        二、双流环密封油系统特点
        1.三向密封瓦提供二个独立循环的密封油源。
        2.保证密封油油压高于机内气体压力某一个规定值,并确保密封瓦内氢侧与空侧油压相等,其压差限定在允许变动的范围之内。
        3.通过热交换器冷却密封油,从而带走因密封瓦与轴之间的摩擦损耗而产生的热量,确保瓦温与油温控制在要求的范围之内。
        4.通过滤油器,去除油中杂物,保证密封油的清洁度。
        5.通过发电机消泡箱和氢侧回油控制箱,释放掉溶于密封油中的饱和氢气。
        6.空侧油路备有多路备用油源,以确保发电机安全、连续运行。
        7.利用压差开关、压力开关及压差变送器等,自动监测密封油系统的运行。
        8.空、氢侧各装有一套加热器,以保证密封油的运行油温始终保持于所要求的范围之中。
        9.密封油系统大部分部件集中安装于一块底板中,便于运行巡检和维修。
        三、密封油备用油源
        1.空侧密封油油源
        主工作油源∶空侧密封油正常工作油源由交流密封油泵提供,出口压力0.8Mpa。第一备用油源∶是由汽机主油泵来的2.1MPa高压油经过减压阀降压至0.88Mpa供空侧密封油。当空侧作油源发生故障、氢油压差降到0.056MPa时,备用压差阀自动打开,由它建立稳定高于发电机内氢压0.056MPa的油压。第二备用油源∶是由汽机主油箱上的高压启动油泵提供。当氢油压差降到0.056MPa时,则由高压启动油泵提供密封油。第三备用油源∶是由直流密封油泵提供。当氢油压差降到0.035MPa时,延时5秒压力开关闭合联启直流密封油泵,使密封油压力恢复,并保持高出发电机内氢压0.084MPa。第四备用油源:由主机交流润滑油泵供给。提供的油压较低,正常0.035~0.105MPa。此时必须将氢气压力降到0.014MPa。
        2.氢侧密封油油源
        氢侧密封油正常工作油源由交流密封油泵供给,在交流密封油泵故障时,由直流密封油泵提供密封用油。
        四、密封油系统的异常运行及故障处理
        1.空侧密封油压下降
        (1)发现空侧密封油压下降,应检查空侧密封油泵出口压力和母管压力,若是滤网堵塞引起母管压力下降,应立即旋转清洗,如堵塞严重应将备用滤网投运,将原运行滤网隔离,并联系检修处理;若是备用泵出口逆止门不严或再循环手动门误开造成母管压力下降,应立即将备用泵出口逆止门或再循环手动门关闭,然后联系检修处理。
        (2)若是空侧密封油泵故障引起母管压力下降,检查备用油源投入正常,注意备用差压阀动作正常,油—氢差压保持在0.056MPa,如油—氢差压不能维持,继续下跌至0.035MPa,则注意直流密封油泵自动投入,否则应立即手操启动直流密封油泵运行。直流密封油泵启动后,注意维持油—氢差压0.084MPa。
        (3)若空侧交、直流密封油泵和高压备用油源短时间无法恢复,密封油源仅为主机交流润滑油泵供应,应将发电机内氢压降至0.014MPa或更低。同时应作故障停机处理。
        2.氢侧密封油压下降
        (1)发现氢侧密封油压下降,应检查氢侧密封油泵出口压力和母管压力,若是滤网堵塞引起母管压力下降,应立即旋转清洗,如堵塞严重应将备用滤网投运,将原运行滤网隔离,并联系检修处理;若是备用泵出口逆止门不严或再循环手动门误开造成母管压力下降,应立即将备用泵出口逆止门或再循环手动门关闭,然后联系检修处理。
        (2)若是氢侧交流油泵故障,当氢侧交流油泵出入口差压降至0.035MPa时,氢侧备用交流油泵应自起,否则手起,维持密封油空—氢侧差压在±490Pa。
        (3)若氢侧密封油泵均故障停用,机组仍可维持运行,但应严密监视发电机氢气纯度不低于90%,同时应加强补氢、尽快恢复氢侧密封油泵供油。密封油泵停运后,应加强对主油箱和密封油系统排烟机运行的检查,严禁停用排烟风机。
        3.工作参数故障
        因工作参数设置不当导致的补氢量大问题较为常见,原因也比较多样,包括排烟风机出力较小、密封油温度高、转子间隙过大等。排烟风机是发电机的附属工作系统之一,其工作带有独立性,但一般与发电机同步器启动。如600MW的汽轮机,在工作中,双流环密封油系统空侧密封油泵的油源为氢油分离器,该设备中的排烟风机出力过小,可能导致空侧油中存在少量氢气残留,甚至进入主油箱中。如果氢油分离器一端形成了负压,空气与氢气可能同步被吸出,会影响密封油中空气含量,导致补氢量增加[2]。密封油温度高主要影响其黏度,一般情况下,温度升高会导致密封油黏度下降,流动性升高,密封瓦出现间隙时,密封油无法及时进行封堵。转子间隙较大的问题,多见于密封瓦和发电机之间,二者同步工作时,要求氢侧的密封油保持压差,过大的转子间隙会破坏压差,导致空侧、氢侧密封油无法实现平衡,频繁交换。
        有效控制发电机双流环密封油系统的工作参数,是保证其能够规避风险、稳定作业的核心措施。包括密封油温度、排烟风机的风压等等。密封油的温度方面存在标准参数,大部分发电机制造厂一般规定氢冷发电机空、氢侧密封油温度正常值在27℃到50℃之间。在发电机投入作业前,要求对该参数进行调试,以设备的额定工作参数为基础(27℃到50℃),反复进行至少4次低负载实验,每次持续20分钟左右,测定密封油的温度,将4次实验的数据进行汇总,求取平均值和均差,确定其最大温度不超过50℃,同时不存在明显的水汽增加、密封瓦波动问题,才能准予使用。排烟风机的风压控制也遵循同类原则,原理上看,增加的风压能够改善发电机双流环密封油系统的工作能力,但过大的风压也会增加系统作业的消耗,且由于发电机本身是持续工作的,这种消耗持续积累也会降低系统作业的经济性。要求在发电机使用前,结合设计参数和额定标准,首先进行风压测试,了解空侧密封油、氢侧密封油之间是否平衡,捕捉样本测定其含水量和含气量,重点测定氢气纯度信息,严格避免空侧和氢侧的密封油交换问题。如果测定其含水量、含气量异常,或氢气纯度降低,应做进一步检修。
        参考文献:
        [1]朱小勇.发电机双流环密封油系统分析[J].防护工程,2017(5)
        [2]罗松秀.汽轮发电机组双流环密封油系统分析[J].价值工程,2018(17)
        [3]刘河,张海峰.国产600 MW 机组密封油系统常见缺陷原因分析及处理方法[J].汽轮机技术,2009(4)
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