雙流環(huán)式密封油系統(tǒng)改造降低發(fā)電機補氫量的研究

王 真

（華電章丘發(fā)電有限公司，濟南 250200）

雙流環(huán)式密封油系統(tǒng)改造降低發(fā)電機補氫量的研究

王 真

（華電章丘發(fā)電有限公司，濟南 250200）

針對氫冷火力發(fā)電機組氫氣純度下降快，不但造成補氫量大，而且氫氣純度不合格，將會直接影響機組的安全。本文從密封油系統(tǒng)著手進(jìn)行分析，找出了密封油平衡閥、差壓閥調(diào)節(jié)不靈敏或卡澀原因，并增加密封油提純裝置。通過對密封油系統(tǒng)技術(shù)改造，完成了對策實施，并且驗證了改造后的氫氣純度。

氫氣純度；補氫量；雙流環(huán)式密封油系統(tǒng)；密封油提純裝置

1 引言

華電章丘發(fā)電有限公司#4發(fā)電機組采用氫氣作為冷卻介質(zhì)，因為氫氣導(dǎo)熱性好、比重小、擴散快。為了保障機組穩(wěn)定、可靠、安全、經(jīng)濟運行，必須保證發(fā)電機組內(nèi)氫氣純度符合標(biāo)準(zhǔn)。

發(fā)電機氫氣純度下降快，不但造成補氫量大，氫氣純度不合格，將會直接影響機組的安全。如果氫氣純度下降至爆炸范圍內(nèi)，極易造成發(fā)電機組氫氣爆炸；如果發(fā)電機氫氣純度降低1%，通風(fēng)摩擦損耗將增加11%。由于摩擦損耗的存在會使發(fā)電機內(nèi)構(gòu)件局部過熱導(dǎo)致發(fā)電機效率的降低。另外空氣中含有氮氣，還會造成絕緣老化以及鐵芯及其金屬部件腐蝕；還會造成油進(jìn)入發(fā)電機，如果未及時排出，油在發(fā)電機內(nèi)蒸發(fā)產(chǎn)生油煙蒸汽也造成很大的危害。 所以治理發(fā)電機氫氣純度降低過快和降低補氫量的問題勢在必行、刻不容緩。

2 密封油系統(tǒng)原理及現(xiàn)狀分析

氫氣的密封采用雙流環(huán)式氫油密封系統(tǒng)。運行中額定氫氣壓力為0.31MPa，氫氣純度大于96%。發(fā)電機密封油供油系統(tǒng)為集裝式，由氫側(cè)和空側(cè)兩個各自獨立又互有聯(lián)系的油路組成，它們同時向雙流環(huán)式密封瓦供油。空側(cè)為開式循環(huán)，氫側(cè)為閉式循環(huán)。系統(tǒng)供油直接由汽機潤滑油回油母管U型管供給。運行中油氫差壓維持0.084MPa，空氣側(cè)密封油差壓小于±490Pa。在實際運行中，由于密封油系統(tǒng)竄油和油溫高等問題，#4發(fā)電機氫氣純度下降較快，采取多種辦法調(diào)整后效果不佳，目前平均補氫量為19m3/d，高于發(fā)電機廠家說明書給定的日均漏氫量8 m3/d。

3 發(fā)電機補氫量增大的原因及處理

3.1 氫氣中含有空氣的原因及措施

空氣進(jìn)入的主要方式有壓縮空氣與氫系統(tǒng)連接處閥門不嚴(yán)、發(fā)電機密封瓦空氫側(cè)竄油、混油，密封油箱長期補油或排油運行。機組停機后采用抽真空法進(jìn)行發(fā)電機氣體置換，退氫后期用壓縮空氣進(jìn)行死角排污，因為壓縮空氣的壓力高于氫壓，所以閥門不嚴(yán)會使壓縮空氣進(jìn)入氫系統(tǒng)。在壓縮空氣與氫氣系統(tǒng)連接處加裝堵板，防止壓縮空氣進(jìn)入氫氣系統(tǒng)。

機組大修期間，密封油系統(tǒng)中裝設(shè)了ZKJK-60Ⅱ型發(fā)電機氫氣提純裝置，改裝置根據(jù)油與水的沸點不同，通過加裝真空泵利用薄膜蒸發(fā)原理，使罐內(nèi)的真空不斷降低，油和水汽混合物中水汽的蒸汽分壓，達(dá)到脫水、脫汽及破乳化的效果，通過精密過濾器，濾除掉油中的顆粒雜質(zhì)，從而達(dá)到油的精密凈化的目的。

3.2 密封瓦處空氫側(cè)密封油竄流的原因及處理措施

油氫壓差過高或過低、平衡閥跟蹤不好或工作失常、平衡閥空側(cè)、氫測壓力取樣管中的壓力損失不同及密封油瓦間隙過大，均可能造成密封瓦處空氫側(cè)密封油竄流。由于竄流的存在使空側(cè)密封油溶解的空氣經(jīng)密封瓦竄流至氫測密封油箱，析出后進(jìn)入發(fā)電機，造成發(fā)電機氫氣純度下降。

對發(fā)電機密封瓦進(jìn)行檢查，嚴(yán)格按照發(fā)電機密封瓦檢修工藝標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢修，調(diào)整密封瓦徑向總間隙、密封瓦油擋間隙以及擋油板間隙在標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)，安裝好后檢查密封瓦的靈活性，活動自如降低密封瓦處的竄油。

3.3 密封油空、氫側(cè)平衡閥調(diào)節(jié)的影響及處理

通過運行精細(xì)調(diào)整，降低空、氫側(cè)密封油差壓。調(diào)整前密封油空側(cè)壓力高于氫側(cè)壓力。這樣溶于油中的空氣與氫氣接觸，導(dǎo)致氫氣純度下降。調(diào)整后氫側(cè)密封油壓力高于空側(cè)，氫側(cè)始終向空側(cè)竄油，保證氫氣純度。通過對發(fā)電機密封油系統(tǒng)調(diào)整分析發(fā)現(xiàn)，通過精細(xì)調(diào)整氫側(cè)密封油泵再循環(huán)手動門，使平衡閥指針顯示值偏向氫側(cè)200Pa時，氫側(cè)密封油箱補油、排油浮子閥溫度都較低，空氫側(cè)油壓正好達(dá)到平衡狀態(tài)，減少系統(tǒng)竄油量。

加強油箱放水管理，嚴(yán)格執(zhí)行主油箱及在線濾油機放水定期工作。對密封油平衡閥進(jìn)行換型。由于系統(tǒng)自帶平衡閥工作不穩(wěn)定，易出現(xiàn)調(diào)節(jié)不靈敏及卡澀現(xiàn)象，大修中更換為新型的YPF—1型差壓閥。新平衡閥采用了杠桿式配重裝置來平衡由活塞及閥芯的自重對平衡精度的影響，改進(jìn)后增加了可調(diào)節(jié)裝置，使該閥能夠可靠的跟蹤并平衡空側(cè)系統(tǒng)油壓。當(dāng)密封瓦間隙大于設(shè)計值時通過調(diào)節(jié)平衡閥的出口油壓，減小密封瓦氫空兩側(cè)的串量。

3.4 密封油油氫差壓閥對氫氣純度影響及處理

油氫差壓是指空側(cè)密封油與氫氣的差壓，維持油氫差壓是由差壓閥來完成的。如果差壓閥工作不正常將直接導(dǎo)致油氫差壓過高或過低，同時由于氫側(cè)密封油壓是跟蹤空側(cè)密封油壓的，因此差壓閥工作不正常會使氫側(cè)油壓波動，也就引起平衡閥做出相應(yīng)的跟蹤調(diào)整從而加速了空氫側(cè)的竄油可能，甚至當(dāng)氫側(cè)油壓過高時，氫側(cè)密封油將通過油擋進(jìn)入發(fā)電機內(nèi)，造成發(fā)電機進(jìn)油。

3.5 密封油溫度對氫氣純度影響及措施

發(fā)電機密封油系統(tǒng)冷卻水為閉式水，夏季工況閉式水溫度最高達(dá)到42℃，冷卻效果較差，密封油溫度最高達(dá)59℃，超過規(guī)程規(guī)定的43～49℃。油溫越高油中所攜帶的氣體越容易析出，從而使氫純度下降。另外，油溫的變化也會使密封瓦與軸承之間的間隙改變，從而使油的竄油量變化影響到氫氣純度。

將空氫側(cè)密封油冷卻器進(jìn)行改造：通過增大空氫測密封油冷油器換熱功率，改造冷卻水來源，由閉式水改為溫度更低的工業(yè)水，增強冷卻效果。經(jīng)過以上技改和調(diào)整，夏季工況密封油最高溫度由59℃降至52℃，不僅使密封油冷卻效果提高，而且有效降低了氫氣純度下降速度。

4 實施后的效果

通過本課題小組的努力，發(fā)電機氫氣純度始終維持98.55%以上。補氫量由19m3/d下降至3m3/d。機組運行的安全性得到了保證，每年可獲得的經(jīng)濟效益是34.05萬元，安全效益和經(jīng)濟效益顯著，本成果在氫冷發(fā)電機組中具備很廣泛的推廣性。

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.20.006

王真（1986-），男，山東安丘人，學(xué)士學(xué)位，主要從事汽輪發(fā)電機檢修工作。