發(fā)電機密封油系統(tǒng)及其運行

謝尉揚

（浙江省電力建設(shè)有限公司，浙江 寧波 315010）

大容量火力發(fā)電機普遍采用氫氣作為冷卻介質(zhì)。因氫氣易燃易爆，為防止發(fā)電機內(nèi)的氫氣從轉(zhuǎn)軸伸出處向外泄漏，發(fā)電機定子端部設(shè)計有專門的密封瓦裝置，配備密封油箱、密封油泵、過濾器、調(diào)節(jié)閥、冷卻器以及控制測量儀表等設(shè)備，形成發(fā)電機密封油系統(tǒng)。密封油系統(tǒng)必須進行正確的設(shè)計、安裝、運行和維護，只有達到設(shè)計參數(shù)，才能實現(xiàn)預(yù)定的功能，否則會對發(fā)電機造成損害。如出現(xiàn)發(fā)電機內(nèi)部進油、密封瓦及轉(zhuǎn)軸磨損、軸承振動、漏氫、氫氣純度降低、氫氣濕度升高等問題。以下對密封系統(tǒng)各部份的作用及運行中應(yīng)注意的問題作一分析。

1 發(fā)電機密封油系統(tǒng)

1.1 密封油系統(tǒng)功能

發(fā)電機密封油系統(tǒng)的基本功能是向密封瓦提供高于氫氣壓力、溫度合適并且干凈的密封油，用于密封瓦的潤滑和密封，以防止發(fā)電機內(nèi)的氫氣通過轉(zhuǎn)軸向外泄漏。密封油系統(tǒng)具備油氫差壓調(diào)節(jié)功能、油溫調(diào)節(jié)功能和過濾功能。為防止油中的氣體和水分被帶入到發(fā)電機內(nèi)，還設(shè)計了油中氣體和水分的脫除或隔離功能。

1.2 密封瓦結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)配置

發(fā)電機端部的密封瓦結(jié)構(gòu)有單流環(huán)、雙流環(huán)以及三流環(huán)等類型。

單流環(huán)密封瓦結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)配有密封油真空箱、密封油泵、密封油再循環(huán)泵、過濾器、冷卻器、差壓調(diào)節(jié)閥、真空泵、氫側(cè)回油分離箱、排煙風(fēng)機等設(shè)備，通過霧化噴嘴，密封油在真空油箱內(nèi)預(yù)先進行真空處理，除去油中的氣體和水分，再用于發(fā)電機密封，因而防止了油中的氣體和水分被帶入到發(fā)電機內(nèi)部。單流環(huán)密封油系統(tǒng)由于氫側(cè)和空側(cè)的回油都從潤滑油進行補油，因而密封油溫度基本上與潤滑油的供油溫度一致，有時可不設(shè)冷卻器。為了保證真空系統(tǒng)工作的可靠性，有時也配置2臺密封油真空泵相互備用。為防止密封瓦在運行中卡澀，有的廠家還設(shè)計了密封瓦側(cè)向注油管路，并通過調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)注油量，以確保密封瓦始終處于浮動狀態(tài)。

雙流環(huán)密封瓦結(jié)構(gòu)配有氫側(cè)和空側(cè)2個密封油循環(huán)系統(tǒng)，分別配有密封油回油箱、密封油泵、冷卻器、過濾器、調(diào)節(jié)閥等設(shè)備，空側(cè)密封油回油系統(tǒng)還配有排煙風(fēng)機。2個系統(tǒng)分別進行供油和回油，通過差壓調(diào)節(jié)閥和平衡閥的調(diào)節(jié)，維持發(fā)電機油氫差壓的穩(wěn)定以及空側(cè)和氫側(cè)密封油壓的平衡。如果平衡閥工作狀態(tài)理想，氫側(cè)和空側(cè)的密封油之間不存在竄流，氫側(cè)的密封油系統(tǒng)則相對獨立封閉，外界的氣體和水分被隔離而不會帶入到發(fā)電機內(nèi)部。

三流環(huán)密封瓦結(jié)構(gòu)的密封油系統(tǒng)結(jié)合了雙流環(huán)密封系統(tǒng)與單流環(huán)密封系統(tǒng)的特點，既可防止氫側(cè)和空側(cè)密封油之間的竄流，又對供給中間一道密封的密封油進行真空脫氣處理，因而能達到理想的密封和脫氣效果，但系統(tǒng)較為復(fù)雜。

2 運行參數(shù)對功能的影響

2.1 油氫差壓

油氫差壓是最重要的運行參數(shù)，也是確保發(fā)電機密封功能的關(guān)鍵。由于密封瓦結(jié)構(gòu)以及內(nèi)部間隙不同，各廠家選取的油氫差壓控制值也不相同。如西屋技術(shù)的雙流環(huán)密封瓦結(jié)構(gòu)，油氫差壓取0.084 MPa；GE技術(shù)的單流環(huán)密封瓦結(jié)構(gòu)，油氫差壓取0.049 MPa；西門子技術(shù)的單流環(huán)密封瓦結(jié)構(gòu)，油氫差壓取0.12 MPa；ABB技術(shù)的三流環(huán)密封瓦結(jié)構(gòu)，油氫差壓取0.049 MPa。

機組運行時，油氫差壓值要維持穩(wěn)定，太大可能造成發(fā)電機進油，太小又可能發(fā)生發(fā)電機漏氫。有些廠家為提高運行可靠性，還專門配備了2套差壓調(diào)節(jié)閥。由于活塞式結(jié)構(gòu)可能發(fā)生卡涉失靈，目前差壓調(diào)節(jié)閥通常采用波紋管式或膜片式結(jié)構(gòu)。在安裝時要注意油壓及氫壓信號反饋管路的布置，保證該反饋管路內(nèi)能充滿液體，否則可能引起調(diào)節(jié)性能的波動。

2.2 油箱真空

對于單流環(huán)密封瓦結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)，如果要充分發(fā)揮密封油的真空凈化功能，必須重視密封油真空箱的真空度。僅就脫除氣體而言，由于氣體在液體中的溶解度與壓力成正比，真空度越高溶解在密封油中的氣體就越容易析出。另一方面，要想通過真空方法除去溶解在密封油中的水分，必須使真空度達到相應(yīng)溫度下水分的飽和蒸汽壓力。如通常情況下密封油油箱的溫度為50℃，該溫度下水的飽和蒸汽壓力為12.4 kPa，此時只有密封油真空箱的絕對壓力低于12.4 kPa，才有可能使水分直接蒸發(fā)而被除去。

例如，某電廠1臺600 MW發(fā)電機采用單流環(huán)密封結(jié)構(gòu)，密封油真空箱正常運行壓力為6.7 kPa，遠(yuǎn)低于油箱中水分的飽和蒸汽壓力，因而發(fā)電機氫氣濕度一直保持良好。另1臺1000 MW單流環(huán)密封結(jié)構(gòu)發(fā)電機，密封油真空箱正常工作壓力為66 kPa，該壓力下飽和水的溫度約為88℃，而實際上密封油油箱的溫度為47℃，因而在此壓力下密封油中的水分無法被脫除。該機組在首次啟動時就出現(xiàn)氫氣濕度不合格情況，將氫氣干燥器的干燥劑全部更換后才使氫氣濕度合格，但仍沒有從根本上解決問題。

有些廠家在設(shè)計時僅考慮到真空除氣功能，未考慮密封油箱在高真空狀態(tài)下的脫水功能，因而將密封油泵與密封油箱布置在同一標(biāo)高，如果現(xiàn)場想提高密封油箱的真空度，還要考慮密封油泵的汽蝕余量是否足夠，否則可能引起密封油泵的汽蝕、振動和噪音等問題。

2.3 供油溫度

密封油的供油溫度是十分重要的運行參數(shù)，設(shè)置冷卻器可以調(diào)整密封油溫度，油溫一般設(shè)定在40～50℃。油的溫度決定其粘度，并且影響到密封瓦的間隙，密封瓦的單側(cè)間隙通常在0.010～0.015 cm，油溫升高將降低油的粘度，增大密封瓦間隙，直接提高密封油的流量，而過大的流量容易引起發(fā)電機進油。油溫降低時粘度增大，可能引起密封瓦的摩擦，造成發(fā)電機軸承振動，尤其是雙流環(huán)結(jié)構(gòu)的密封瓦，不恰當(dāng)?shù)挠蜏貙φ駝佑休^明顯影響。

2.4 油箱油位

密封油系統(tǒng)中每個油箱的油位通常由浮子閥或氣動閥調(diào)節(jié)控制，并設(shè)有油位觀察裝置，有些還有油位報警裝置。對于雙流環(huán)密封系統(tǒng)，油箱的油位太低將影響密封油泵的運行，油位太高可能造成發(fā)電機內(nèi)部進油。對于單流環(huán)密封系統(tǒng)，除上述影響外，真空油箱的油位一旦偏高，會影響除氣脫水效果，而氫側(cè)回油分離箱的油位如果太低，還可能引起發(fā)電機氫氣泄漏。

運行中應(yīng)密切關(guān)注密封油過濾器，既要防止差壓超標(biāo)，又要防止濾網(wǎng)破損。雙流環(huán)密封系統(tǒng)中平衡閥的性能十分重要，關(guān)系到氫側(cè)密封油系統(tǒng)能否真正獨立封閉運行。其跟蹤精度決定了氫側(cè)與空側(cè)密封油之間的竄流量，竄流量越少隔離效果就越好，帶入發(fā)電機內(nèi)的氣體和水分也就越少。

3 結(jié)語

發(fā)電機密封油系統(tǒng)關(guān)系發(fā)電機運行的安全，其主要作用是防止發(fā)電機內(nèi)部的氫氣外泄，兼具對密封油的溫度調(diào)節(jié)和過濾、脫除氣體及水分或隔離功能。為實現(xiàn)這些功能，油氫差壓、密封油箱真空度、密封油溫度等重要運行參數(shù)必須得到保證。該系統(tǒng)的正確配置、運行以及良好的維護將直接影響到密封油系統(tǒng)功能的實現(xiàn)，并避免一些潛在的危害。

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