汽輪機密封油系統異常分析及處理

吳強

(湖南華電長沙發電有限公司,湖南長沙 410203)

1 存在的問題

湖南華電長沙發電有限公司#2汽輪機密封油系統近期出現了一些異常情況,表現在:氫氣純度不合格,補排氫量大,純度維持在96%左右運行;密封油真空油箱真空不合格,真空高于-85kPa時,分散控制系統(DCS)顯示真空油箱液位低,密封油泵出口管道振動大;密封油真空箱內油中含有大量的氣泡。

2 密封油真空裝置介紹

汽輪機密封油系統原理如圖1所示。

2.1 真空裝置

真空裝置主要是指真空油箱、真空泵和再循環泵,它們是單流環式密封油系統中的油凈化設備。

2.2 真空油箱

在正常工作(此處指交流主密封油泵投入運行)的情況下,軸承潤滑油不斷補充到真空油箱中,潤滑油中含有的空氣和水分在真空油箱中被分離出來,通過真空泵和真空管路被排至廠房外,從而使進入密封瓦的油得以凈化,防止空氣和水分對發電機內的氫氣造成污染。真空油箱的油位由箱內裝配的浮球閥進行自動控制,浮球閥的浮球隨油位高低而升降,從而調節浮球閥的開度,使補油速度得到控制,真空油箱中的油位也隨之受到控制。真空油箱的主要附件還有液位信號器,當油位高或低時,液位信號器將發出報警信號。液位信號器輸出連續的模擬量信號到機組DCS,以便于運行人員監視。

真空泵不間斷地工作,保持真空油箱中的真空度,同時將空氣和水分(水蒸氣)抽出并排放掉。為了加速空氣和水分從油中釋放,真空油箱內部設置有多個噴頭,補充油進入真空油箱通過補油管端的噴頭,再循環油通過再循環管端的噴頭而被擴散,加速氣、水從油中分離。系統還配置了1臺再循環油泵用于正常運行,通過管路使真空油箱中的油形成一個局部循環回路,經處于高度真空狀態下的真空箱頂部設置的噴頭降壓噴霧,從而析出油中的水分和氣體,不斷排到主廠房外,起到了循環處理作用,從而使油得到更好的凈化。

密封油真空箱的油位同樣也是由浮球閥控制的。油位逐漸上升時,浮球閥逐漸關小直至全關;油位逐漸降低時,浮球閥逐漸開大直至全開。當浮球閥故障時,易出現油位失控的現象,此時可通過開關手動補油門來暫時維持合適的油位。

3 #2機組密封油系統異常情況及分析

汽輪機氫氣系統主要運行參數見表1,#2機組內氫氣純度、露點分析報告見表2,#2機組近期補氫量統計見表3。

表1 汽輪機氫氣系統主要運行參數

從表2、表3可以看出:

(1)2008年9月25日、26日補氫量較大,氫氣純度不合格。9月25日補氫量為67.93m3;9月26日補氫量為86.138m3;

“喲，你包里有什么寶貝東西？讓我看看！”說著，一杭繞到雪螢身后，笑著去奪她的包。雪螢蹲在地上，把包緊緊護在胸前，生氣地說：“你干什么？！”一杭自討沒趣，撇了撇嘴，走到離雪螢幾米外的地方坐下來，拾起土坷垃往遠處扔。

(2)自#2機組開機以來(從2008年9月18日截止到9月26日),補氫量逐漸增大,氫氣純度逐漸降低至不合格。

表3 #2機組近期補氫量統計

表2 #2機組內氫氣純度、露點分析報告

續表

(3)2008年9月27日以后補氫量逐漸減少,氫氣純度維持在96%左右。調整措施為9月27日4時開大真空泵入口門,提高密封油真空油箱真空在-80 kPa。因繼續提高密封油真空油箱真空至-85kPa時,密封油箱DCS顯示油位過低(就地實際液面不低),密封油泵出口管道將產生振動,為保證系統正常運行,調整密封油真空油箱真空在-80kPa。

(4)從2008年9月27日至10月5日,總補氫量為147.612m3,日均補氫量為16.401m3,達到正常日均耗氫量要求標準。

(5)從表2可以看出,氫氣露點均合格,氫氣干燥器運行正常,定期排水量也較少。

4 #2機組密封油系統異常情況原因分析

發電機內氫氣純度必須維持在98%左右,氫氣純度低,一是影響冷卻效果,二是增加通風損耗。氫氣純度低于報警值95%不能繼續正常運行,至少不能滿負荷運行。當純度低于95%時,要進行排氫再補充操作,直至純度合格。采用真空凈油型密封油系統的發電機,由于供給的密封油經過真空凈化處理,所含空氣和水分甚微,所以,機內氫氣純度可以保持在較高的水平。只有在真空凈油設備故障的情況下,才會使機內氫氣純度下降較快。

通過對#1機組和#2機組密封油真空油箱內部觀察,發現#2機組密封油真空油箱內頂部的噴頭有堵塞現象,降壓噴霧不良,沒有形成與#1機組一樣的傘狀噴霧,而是靠玻璃窗觀察孔左側末端噴嘴呈線性流出,油中的水分和氣體不能良好析出,進而使密封油真空油箱內的油中含有大量氣泡。從玻璃窗觀察孔觀察,#1機組密封油真空油箱內上部僅有30 mm左右氣泡層,而#2機組密封油真空油箱內整個玻璃窗觀察孔都是氣泡層,油得不到良好的凈化,污染氫氣,使氫氣純度降低。

密封油真空油箱內油中的氣泡隨著真空油箱內壓力的降低(提高真空)而體積增大,油層表面上的氣泡破裂,氣體析出,通過密封油真空泵排出,從而使凈化效果得到一定的改善,2008年9月27日4時開大真空泵入口門,提高密封油真空油箱真空在-80kPa后,補氫量逐漸減少,氫純維持在96%左右的原因。但僅靠油層表面氣泡破裂,氣體析出量有限,不能從根本上解決問題。要根本解決問題,應清理或更換噴頭,形成良好的降壓噴霧,使水分和氣體充分析出。

密封油真空油箱內油中含有大量的氣泡,而真空油箱的實際油位由箱內裝配的浮球閥進行自動控制。通過觀察發現,真空油箱的實際油位沒有變化(稍高于玻璃窗觀察孔的中分面),但由于油中含有大量的氣泡,使得真空油箱內油的“密度”降低,從而使得測量油位降低。密封油真空油箱內油中的氣泡隨著真空油箱內壓力的降低(提高真空)而體積增大,從而使測量油位進一步降低。密封油真空油箱內油位必須控制在真空油箱水平中心線及以上60mm范圍之內。若油位偏低,使油泵“氣蝕”量增大,從而使輸出壓力和流量下降,甚至沒有輸出流量。同時,由于油中含有大量的氣泡,使出口管道產生振動,這也是當開大真空泵入口門且在提高密封油真空油箱真空時,出口管道產生振動甚至聯動備用泵的原因。

另外,密封瓦的間歇增大,使密封油供油量增大、油泵“氣蝕”量增大、出口管道產生振動。

5 #2機組密封油系統運行建議

(1)維持密封油真空油箱真空在-80kPa,真空油箱的油位高于435mm。進行機內排污、補氫,以保持機內氫氣純度(這一點至關重要)。還應對真空油箱的油位進行密切監視,如無法維持允許的油位,則應停運主密封油泵,改用事故密封油泵供油。同時關小真空泵入口門,降低真空油箱的真空,提高真空油箱的油位,待油位滿足主密封油泵運行要求后,再停運事故密封油泵,用主密封油泵供油。逐步調整真空油箱的真空,至油位滿足主密封油泵運行要求為止。

(2)待#2機組停機后,清理或更換真空油箱內的再循環油管端和補油管端的噴頭,全面檢查密封油真空裝置,進行密封油系統的調試,使系統運行正常。

(3)若系統還不能正常運行,則需測量密封瓦的總油量,測量結果與原始記錄相對照即可判斷密封瓦間隙是否非正常增大。如得到確認,則需更換新密封瓦。

6 #2機組密封油系統異常情況的處理

#2機組停機后,真空油箱內的再循環油管端和補油管端的噴頭進行了清理或更換,全面檢查了密封油真空裝置,真空油箱的浮球閥抬高了3cm。#1、#2機組停運期間對比測量了密封瓦的氫側總油量,在相同工況下,#2機組密封瓦的氫側總油量比#1機組密封瓦的氫側總油量大1/3左右。

#2機組消缺啟動后密封油系統運行情況:

(1)自#2機組開機以來(2008年12月1日開始統計到12月8日),氫氣純度逐漸降低。由于運行時間短,不能判斷是否會降至96%以下。

(2)密封油真空油箱真空不合格,在真空高于-85kPa左右時,DCS顯示真空油箱液位低,密封油泵出口管道振動大。

(3)密封油真空箱內油中含有大量的氣泡。

(4)#1、#2機組停運期間對比測量了密封瓦的氫側總油量,在相同工況下,#2機組密封瓦的間隙比#1機組密封瓦的間隙大。

#2機組消缺啟動后,補氫量及機內氫氣純度、露點分析報告見表4。

表4 #2機組消缺啟動后,補氫量及機內氫氣純度、露點分析報告

7 結論

#2機組停機后,真空油箱內的再循環油管端和補油管端的噴頭進行了清理或更換,全面檢查了密封油真空裝置,真空油箱的浮球閥抬高了3cm。采取以上措施后,#2機組密封油系統機內氫純得到了一定的改善。但是,#2機組密封油系統異常問題沒有得到根本的解決,有待調整密封瓦的間隙合格或換用新密封瓦后,才能徹底解決問題。