氫冷發電機雙流環密封油系統若干問題淺析

苗曉冬

摘 要：發電機是電廠電能轉換的總出口，其冷卻方式一直是業內關注的話題，本文主要就水氫氫冷卻方式的發電機運行中雙流環密封油系統的若干問題進行討論分析，論述密封油系統的作用。

關鍵詞：氫冷發電機；雙環流式密封瓦；問題淺析

中圖分類號：TM31 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）24-0158-02

1 概述

氫氣作為一種良好的了冷卻介質，在發電機的冷源中得到廣泛應用，為避免運行中發生“氫爆”，必須對氫氣采取可靠的密封措施，密封油系統一方面給密封瓦提供冷卻和潤滑的密封油，另一方面主要用于密封氫氣，控制漏氫量。根據密封瓦的形式，密封油系統可分為單流環和雙流環密封兩種，本文將著重介紹雙流環密封油系統，雙流環密封油系統的油路由空、氫兩側共同組成，將油供至環形密封油槽，在日常運行中，需要注意維持氫油差壓，以防止氫氣外泄，本文將就雙流環密封油系統的簡介、密封油各系統的作用、事故處理、溫度對密封油系統的影響等若干問題進行討論分析。

2 密封油系統簡介

2.1 密封油系統組成

密封油供油控制站（seal oil supply control unit）：內含2臺交流密封油泵、1臺直流油泵、1臺再循環油泵、真空油箱、真空泵、密封油過濾器、差壓閥、密封油儀表信號箱、浮子油箱、擴大槽、空氣抽出槽、排煙風機。

2.2 密封油系統主要運行技術參數

密封油油質：同汽機潤滑油；密封瓦進油溫度：25-50℃；密封瓦出油溫度：≤70℃；密封瓦油壓大于機內氫壓：0.056±0.02（MPa）；密封瓦需油量：汽端92L/min；勵端92L/min。

3 調試中密封油系統的若干問題分析

3.1 氫側密封油系統油位分析

氫側密封油油位依靠氫側回油控制箱調節，運行中必須保持一定的油位，氫側回油控制箱由液位計、液位高低壓報警裝置、箱體、補排油控制閥門等組成。運行中油位波動的情況經常出現，當氫側密封油油位高時，此時排油控制閥自動開啟，將多余的油排至空側位置；當氫側密封油油位低時，此時補油控制閥自動開啟，將空側密封油補至氫側。因此上述過程是一個動態平衡的過程，正常運行中的氫側密封油的油位是一個固定的區間，但是在調試過程中發生了氫側密封油油位無法維持的情況，運行中氫側密封油經常發生滿油事故，我們對該異常情況進行了分析：初步判斷時控制補排油的球閥失靈，但是經開箱檢查后發現該球閥動作靈活，可有效控制補排油閥門。

3.2 平衡閥調節異常

在雙流環密封油系統中，有一個原件的作用無可替代，它就是平衡閥，它發揮著控制氫油差壓的作用，氫油差壓是密封油系統的在日常運行監視、熱工保護中最重要的一項指標。在調試工作中出現了氫油差壓不可調節的現象，我們通過多次對平衡螺釘進行調整，結合多年的運維經驗卻始終出現氫側油壓大于空側油壓的情況，初步判斷為表計導管內有空氣，經放氣后還是沒有效果。

3.3 油泄漏至發電機

正常運行中，發電機進油危害巨大：1）油進入發電機內部后，可能導致發電機絕緣老化、絕緣腐蝕破損、繞組發熱損壞等事故；2）油在發電機內部熱量的作用下可能氣化，可能會發生爆炸，進而引發氫爆，這對發電機而言無疑是災難性的。

3.4 整改方案

（1）調試前認真對密封油管路進行檢查，防止因前期管路接錯、管路內有異物、差壓閥故障、平衡閥質量不合格等導致后期運行中密封油系統異常運行。（2）建立密封油系統各設備、管道、重要原件的全生命周期管理標準，采取狀態檢修和定期檢修結合的方式，加強對設備隱患和缺陷的治理力度，防止隱患、缺陷發展為事故。（3）對密封油系統相關的各種報警裝置定期校驗，確保各報警裝置運行良好，及時發現異常情況，為事故處理贏得時間。（4）加強人員培訓，提高全體人員操作技能和事故處置能力，杜絕誤操作。

4 溫度對密封油系統的影響

4.1 氫側密封油流量計算

發電機制造廠一般規定氫冷發電機空、氫側密封油溫度正常值在40℃左右。而我廠六臺機組密封油溫度大大超過了正常值，氫側密封油溫度在60℃左右.空側密封油溫度在50℃左右，現對40℃和60℃時氫側密封油經過密封瓦的流量進行計算如下：

由#22號透平油的油粘溫圖可以查出：

0E=540 0E60=2.25

0E40—#22透平油在40℃時的恩氏粘度；

0E60—#22透平油在60℃時的恩氏粘度。

根據恩氏粘度的定義上式可表達成：

0E40==5 （1）

0E60==2.25 （2）

t40、t60、t蒸餾水分別表示200厘米3該流體在自重作用下流過直徑為2.8毫米小孔所需的時間。

將式（1）和（2）相比可得：

==2.7

上式中的環境是相同的，時間之比就是速度之比，即：

=

v40—密封油在40℃時的流速；

v60—密封油在60℃時的流速。

那么根據流量公式可以表達成：

=·=

Q40—密封油在40℃時的流量；

Q60—密封油在60℃時的流量；

A—管道的截面積。

因為管路相同所以：

=

那么在40℃時候氫側密封瓦的流量是多少呢？

Qv40=·A0

=0.7××

=58.72

—流量系數，一般取0.5-0.7；

A0—密封瓦的泄油面積；

△p—密封油經過密封瓦前后的壓差；endprint

—密封油的密度；

那么可以算出60℃時氫側密封瓦的流量：

Qv60=2.75×8.72=158.56

平衡閥的流量調節范圍是（20-100）；

經計算顯示：當氫側密封油在60℃時，氫側密封瓦的流量正常工作流量超出了平衡閥的調節范圍。

4.2 空側密封油的計算

現對40℃和50℃時空側密封油經過密封瓦的流量進行計算如下：

由#22號透平油的油粘溫圖可以查出：

0E40=5

0E50=3.25

0E40——#22透平油在40℃時的恩氏粘度；

0E50——#22透平油在50℃時的恩氏粘度。

根據恩氏粘度的定義上式可表達成：

0E40==5 （1）

0E50==3.25 （2）

將式（1）和（2）相比可得：

==1.54

上式中的環境是相同的，時間之比就是速度之比，即：

=

那么根據流量公式可以表達成：

=·=

因為管路相同所以：

=

那么在50℃時候空側密封瓦的流量是多少呢？

Qv40=·A0

=0.7××

=158.56

密封瓦間隙若取0.30mm，經計算：

Qv40=234

—流量系數，一般取0.5-0.7；

A0—密封瓦的泄油面積；

Δp—密封油經過密封瓦前后的壓差；

—密封油的密度；

那么可以算出50℃時空側密封瓦的流量：

QV50=158.56×1.54=244.18

密封瓦間隙在0.30mm時，空側密封瓦的流量達到359.33 。

綜上計算可以看出，當空側密封油在50℃時，空側密封瓦的流量正常工作流量244超出密封油泵額定輸出流量（217）和壓差閥的額定流量（20—240）。

4.3 密封油流量過大的整改方案

1）在密封油系統加裝冷油器，使密封油溫度在規定范圍內運行。2）提高軸頸表面粗糙度，加強油質監督，防止密封瓦磨損。

5 結語

本文主要就發電機雙環密封油的一些問題進行了分析，并提出了解決問題的辦法，淺析了發電機雙環密封油系統在日常運行中的作用和注意事項。

參考文獻

[1]錢燕.氫冷發電機雙流環密封油系統分析及處理措施[J].陜西電力，2008，36（3）：18-22.endprint