淺析發電機密封油運行方式及對機組氫氣品質的影響

曹軼翔

摘 要：發電機密封油系統是氫冷發電機的重要輔助系統，是保證發電機內氫氣品質的重要環節，本文著重闡述密封油系統不同的運行方式對機內氫氣品質產生不同的影響，并且指出了密封油系統在運行過程中的重點注意事項。

關鍵詞：密封油；氫氣品質；注意事項

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.21.053

發電機密封油系統是氫冷發電機的重要輔助系統，對發電機的安全穩定運行起著至關重要的作用。某電廠有4臺600MW燃煤汽輪發電機組，發電機為氫冷發電機。為此，發電機配備了氫、油、水系統。發電機的轉子繞組是用氫氣系統來冷卻，定子繞組是由定子冷卻水以及氫氣共同冷卻，密封油系統是用來密封發電機軸端，防止發電機內部氫氣逸出以及外部空氣串入發電機內，以保證發電機組在運行中，內部有一定壓力和純度的氫氣以及在氣體置換過程中不會形成易爆的氫氣、空氣混合物。在其運行中若控制不好或操作不當，將會對發電機內的氫氣純度和壓力造成影響，進而影響機組的正常運行。甚至可能造成設備損壞和人員傷亡，從而危害機組的安全運行，給企業造成較大的經濟損失。

發電機密封油系統主要分單流環式、雙流環式和三流環式。本文著重分析此電廠單流環式密封油系統的四種運行方式及其對機組氫氣品質的影響和密封油系統在運行中的注意事項。

1 發電機密封油系統

發電機的密封油來自于汽輪機潤滑油，在密封油系統投入運行之前必須確保汽輪機潤滑油系統正常穩定運行，真空油箱中的浮球閥控制潤滑油補油量，從而控制真空油箱中的油位。兩臺交流密封油泵和一臺直流事故密封油泵保證了密封油的正常供油，密封油通過油泵升壓后，先后經過濾網和油氫壓差閥后進入發電機汽端和勵端的密封瓦中，發電機兩段的密封油回油分別通過空側和氫側，回到空氣抽出槽，匯入汽輪機潤滑油回油。其中，氫側回油在進入空氣抽出槽之前，先后進入回油擴大槽和浮子油箱，以對密封油中溶解的氫氣進行分離。

發電機密封油系統見圖1。

2 密封油系統的運行方式以及對機組氫氣品質的影響

發電機密封油共有正常運行、直流密封油泵供油、汽輪機潤滑油系統供油、密封油系統獨立循環等四種運行方式。

（1）在機組正常運行時，用一臺主密封油泵來供油，由主機潤滑油系統提供油源。即主機潤滑油系統→密封油真空油箱→主密封油泵→差壓閥→發電機密封瓦→空氣抽出槽（氫側回油至密封回油擴大槽→浮子油箱→空氣抽出槽）→主機潤滑油回油套管。

在密封油系統正常運行過程中，主密封油泵出口母管上的差壓閥（差壓調節器）可以自動維持油氫壓差值0.056±0.02MPa，防止發電機內氫氣外泄及外部空氣串入發電機內部，保證發電機內氫氣壓力和純度。

單流環密封油系統的油凈化是由真空裝置來完成，真空裝置是由真空泵、真空油箱和再循環泵組成。在正常運行中，補充到真空油箱中的潤滑油往往含有水分和空氣，真空油箱就可以把這些水分和空氣分離出來，通過密封油真空系統路排至廠房外，防止密封油中的水分和空氣對發電機內氫氣品質造成影響。

密封油真空裝置可以保持真空油箱中一定的真空度，分離出油中的水分和空氣并排出。補充進真空油箱的密封油和通過密封油循環泵進行再循環的密封油，都通過多個噴頭進入真空油箱，這樣可以加快水分和空氣的分離。

總體來說，在此運行方式下，對于保證發電機內氫氣純度是效果最好的。

（2）當出現密封油系統兩個主油泵都發生故障，或者浮球閥發生故障等真空油箱需要退出進行檢修等情況時，密封油系統的運行方式為：主機潤滑油系統→密封油直流油泵→差壓閥→發電機密封瓦→空氣抽出槽 （氫側回油至密封回油擴大槽→浮子油箱→空氣抽出槽）→主機潤滑油回油套管。

在此運行方式下，密封油得不到密封油真空裝置的凈化，油中的水分和空氣有可能會串入發電機內部，影響氫氣品質。所以，應加強對氫氣純度的監測，如果發電機內氫氣出現明顯下降的情況，應該定期（一般8小時一次）進行補排氫，同時也應加強對直流電源的監視。

（3）當兩臺交流密封油泵和直流密封油泵全部無法運行時，密封油系統應該采用潤滑油系統直接供油的方式（也稱作第三油路）：主機潤滑油系統→→差壓閥→發電機密封瓦→空氣抽出槽（氫側回油至密封回油擴大槽→浮子油箱→空氣抽出槽）→主機潤滑油回油套管。

在此運行方式下，發電機密封油由潤滑油系統供油，由于沒有油泵的增壓，供給油壓有限，應快速排氫至在20～50kPa，直至密封油壓可以對機內氫氣進行有效密封。同時由于氫氣量有限，無法對發電機進行有效冷卻，也應快速降低機組負荷。

另外，當發電機長期處于空氣狀態時（如長期停機需定期盤車），如密封瓦需要供油，按此運行方式向密封瓦供油最為經濟。此時應調節潤滑油供密封油閥門，避免閥門開度過大造成發電機進油。

（4）當汽輪機潤滑油系統停止運行，密封油系統也可獨立循環運行。運行流程為：密封油真空油箱→主密封油泵→差壓閥→發電機密封瓦→空氣抽出槽（氫側回油至密封回油擴大槽→浮子油箱→空氣抽出槽）→真空油箱。

此運行方式可以保證發電機內氫氣壓力，但是由于此類潤滑油系統沒有冷卻裝置，在單獨運行時密封油得不到冷卻，所以不可長期以此方式運行。同時應保證密封油真空裝置投運，以保證回油順暢。

3 密封油系統在運行中的注意事項

（1）只要內部有需要密封的氣體，或者汽輪發電機組大軸需要轉動，均需要投運密封油系統。一般情況系，密封油壓高于機內氫壓0.056±-0.02MPa最為適宜。

（2）油氫壓差值需要改變時，應重新對差壓閥的彈簧進行調整。

（3）在直流密封油泵供油運行狀態下，如果主密封油泵短時間內無法恢復，應關閉真空油箱補油門，退出密封油真空系統運行。

（4）密封油主油泵、真空油箱或者浮球閥故障等需要檢修時，都應該用直流密封油泵進行供油。

（5）如果真空泵無法投運、主密封油泵供油時，也應定期對發電機進行補排氫，保證發電機內氫氣純度，同時加強對密封真空油箱油位的監視，如果不能保證穩定油位，應改為直流密封油泵供油，退出真空油箱運行。

（6）當交、直流密封油泵全部故障不能投運時，應立即采用第三油路供油，排氫以降低發電機內壓力至0.05MPa以下，同時降低機組負荷。同時，應打開回油擴大槽上部的排氫管截止門，進行連續補排氫，保證發電機內氫氣純度。

（7）如果密封油回油擴大槽油位高，導致油水探測器報警，則最好退出浮子油箱主路運行，利用其旁路進行排油。可以通過密切監視旁路上的液位觀察窗來控制旁路閥開度，保證油位在觀察窗中部附近。如果油位過低或者旁路觀察窗內已經沒油，則可能導致氫氣外泄，進而導致發電機內氫壓快速下降；如果油位過高或者觀察窗內滿油，則可能導致發電機進油。與此同時，盡快對浮子進行處理，盡快投用浮子油箱。

（8）在啟停機過程中，發電機內壓力低于0.05MPa左右時，浮子油箱有可能會出現排油不通暢的情況，甚至有可能滿油，只要回油擴大槽下的油水探測器內沒有油出現，則說明密封油回油利用回油擴大槽與空氣抽出槽之間的高度差，流回了潤滑油回油套管。但是在此種情況下，依然要加強對發電機油水探測器的監視，一旦有油，立即進行排放，防止發電機進油。隨著機內壓力逐漸升高，浮子油箱的排油就會逐漸順暢。

（9）真空油箱異常及其處理方法。a.油箱真空低。有可能是由真空系統由漏點或者真空泵出力不足引起。需要找出并消除漏點或者解決真空泵出力低的缺陷。b.油箱油位偏高。主要是由浮球閥動作不暢引起，需要退出真空油箱運行并對浮球閥進行檢修。如真空油箱不能退出，可以暫時通過控制進油閥門開度來人工控制補油量。c.油箱油位低。主要是由浮球閥出口噴嘴堵塞或者浮球閥動作不暢引起。這兩種原因都需要退出密封油真空系統運行，（如機組需要密封油供油，可用直流密封油泵供油方式），并對其進行檢修。此外，如果發電機密封瓦間隙異常增加，密封油供油量就會增大，也會導致此問題的發生，此情況可對密封瓦總油量進行再次測算，通過與原始數據對比，判斷密封瓦是否出現間隙異常增大的情況。如果確認是此原因，則須待停機大修時，換新密封瓦。

（10）油氫壓差低及其處理辦法：主要是由濾網堵塞、壓差閥跟蹤不好、差壓表不準等原因引起。根據發生原因，可通過調試壓差閥、清洗濾網、重新校驗差壓表等方法進行解決。

（11）在機組運行過程中，要保證密封油真空油箱負壓在適當的范圍內，因為真空度過高會引起的油中的水分飽和溫度降低，產生大量泡沫，進而造成密封油泵抽空氣、管道振動、出口母管油壓下降、備用泵聯啟以及油箱油位波動等異常現象。

4 結 論

綜上所述，密封油的正常運行對發電機內氫氣品質有著至關重要的作用，在運行中需要重點關注需要特別注意的問題。同時，影響氫氣品質的因素也是多方面的，需要從保證系統正常穩定運行、差壓閥調節精度、軸瓦間隙調整、油凈化裝置等多方面下手。這樣才能從根本上保證發電機的安全穩定運行。

參考文獻：

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