大型氫冷汽輪發電機密封油系統改型設計的分析

殷樹民(哈爾濱電機廠有限責任公司,黑龍江哈爾濱 150040)

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大型氫冷汽輪發電機密封油系統改型設計的分析

殷樹民
(哈爾濱電機廠有限責任公司,黑龍江哈爾濱 150040)

【摘 要】電力是現代工業生產、社會生活的基礎,隨著電力需求的持續上漲,發電機組規模的不斷增大,提升系統可靠性、保障系統安全,已經成為發電企業的共識,每一個細小環節都將對系統產生影響,都需要加以關注。本文著重介紹大型氫冷汽輪發電機密封油系統的改型設計,圍繞管路設計、流量選擇、自動調節元件的改進進行闡述,望可供參考。

【關鍵詞】氫冷汽輪發電機 密封油系統 改型設計

1 大型氫冷汽輪發電機密封油系統的組成

密封油系統是維持發電機安全運轉的重要保障，不僅可防止發電機內壓力氣體沿轉軸逸出，還可起到一定的換熱功能，有效避免氣體污染，其結構如圖一所示。

系統正常運行時密封油泵從密封油箱中抽出密封油，經由冷卻器和濾油器送至軸封，密封油通過軸與密封環空隙基本以等量狀態分別流向氫氣側與空氣側，氫氣側密封油先匯聚到發電機前室再到氫側回油箱。一般系統中的密封油泵不止一個，當主密封油泵發生故障時備用油泵便會自動進入工作狀態保障系統正常運轉。浮球閥是監測密封郵箱內油位狀態的裝置，當油位低于預定值時可從貯油箱與氫側回油箱中引出油進行補充，壓差調節閥則置于空氣側密封油泵的進出油口，可調節密封油壓，保證空側氣體壓力始終高于發電機內氣體壓力。平衡法置于氫側密封油泵出口處，監測空側、氫側壓差，并使其維持在±490Pa范圍內。

2 大型氫冷汽輪發電機密封油系統的改型設計

2.1 氫冷汽輪發電機密封油系統實例基本狀況

氫冷汽輪發電機密封油系統管路與管徑設計已有諸多研究，當系統內油流量變化時，管道直徑也應隨之變化。本文中所舉實例為100MW機組，對其軸密封油系統進行的管路改進工作包括以下方面:①空側密封油管道直徑由45mm擴大至60mm，氫側密封油管道直徑由25mm擴大至40mm；②提高系統運行的可靠性，將空側密封油系統中壓力調節閥與油泵的連接方式由串聯改為并聯；③為解決發電機內部壓力低于0.03Mpa時的密封油箱排油不暢問題，在氫側進油管路上引出一條分油管路至汽機主油箱，若密封油箱處于滿油狀態，則手動強制排油；④密封油系統所有設備部件集中于規格為3000mm×2600mm×2240mm的地板上，中間設有供檢查使用的寬480mm的通道。

2.2 氫冷汽輪發電機密封油系統油泵流量選擇

密封油泵流量從氫側與空側兩部分考慮，若氫側額定流量設為Q1，為留出一定富余量，油泵流量選為Q1的1.5倍，具體型號可選擇體積小巧、噪音低、效率高的3G42×4A型三螺桿泵；若空側密封油額定流量設為Q2，密封油泵可選擇3G42×2型，其流量為(Q1+Q2)的1.5倍。經過這一改進措施，空側密封流量增加，密封油系統流量儲備充足，即使氫側油泵出現故障，也不會直接影響到機組運行，提高了系統的穩定性與可靠性。

2.3 氫冷汽輪發電機密封油系統自動調節元件改進設計

氫冷汽輪發電機密封油系統中的自動調節元件，均為密封油系統中的關鍵點，研究其改進設計對于提高系統性能而言至關重要，本文將選取代表性元件加以說明。

(1)ZTQ型轉動式壓力調節閥。壓力調節閥又稱壓差調節閥，是大型氫冷汽輪發電機密封油系統中的關鍵控制元件，其變化與發電機內氫氣壓強同步并可自動調節空側密封油壓力，使壓差維持在0.049Mpa的固定值，其與空側密封油泵并聯，由測量與執行機構兩部分組成，本例改進設計中將原有的配重片式改為不銹鋼波紋管及彈簧組合結構，可實現開度調節改善壓力調節閥工作不順暢的問題。經過改善，在發電機組運行過程中也允許調整氫、油壓差值，但壓差保持恒定，解決了漏油、跑氫問題，系統的安全性得到提升。

(2)XP型平衡閥。平衡閥可跟蹤壓力調節閥，消除氫側、空側兩邊油壓的相互影響，并在雙流環瓦內形成比機內氫氣壓力高出0.05Mpa的壓力油膜，確保氫氣與外界空氣隔絕。本例改進設計中，將平衡閥測量部分中的大活塞和執行機構中的閥芯、閥套導向部分加長4mm，將大活塞與閥芯之間改為螺紋加鎖子連接方式，閥芯采用雙向流量控制以保證受力平衡。平衡閥整體材質采用鈦合金不銹鋼，解決銹蝕問題，閥體反應靈敏，與壓力調節閥形成良好隨動。

(3)浮球閥。本例改進中將其直徑由160mm增加至240mm。工作壓力由0.4MPa增加至0.6MPa，靈敏度得以提升。在氫側密封油箱內放置一個補油浮球閥和一個排油浮球閥，整體為一級放大針形流量控制，利用自重與浮力差調節開口度，運行安全可靠。

(4)AF741-40安全閥。為提高系統安全性能，本例選擇高靈敏度彈簧微啟式安全閥，其主要零部件材料與改進后的XP型平衡閥相同，均為鈦合金不銹鋼，油壓力整定范圍在(0.7±0.03)至(1.5± 0.03)Mpa，置于密封油系統氫側、空側及備用油源旁路，可有效解決管路過壓問題，不泄油、不震動，提升了系統穩定性與可靠性。

大型氫冷汽輪發電機在整個機組中承擔著重要角色，系統運行人員必須秉承高度負責的態度，對其運行狀況進行監測，及時排查故障、避免事故發生，研發人員應不斷加強改進設計，提高機組運行性能，為繁榮電力事業做出貢獻。

參考文獻:

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