消除發電機密封油系統差壓閥閥芯脫落

季建宇

（江蘇華電揚州發電有限公司汽機分部，江蘇 揚州 225007）

1 機組概況

汽輪機接受自鍋爐來的高溫高壓蒸汽，對汽輪機葉片進行噴射蒸汽，推動汽輪機旋轉，通過聯軸器帶動發電機同步高速旋轉，轉子高速旋時會產生很多熱量，大型發電機一般采用氫-氫冷卻或水-氫冷形式，用氫氣來冷卻發電機轉子和定子，發電機外殼與端蓋組成密閉空間，發電機轉子從端蓋中間穿出，轉子與端蓋間密封采用密封瓦結構，發電機密封油系統高壓油向密封瓦中間油槽提供油源，高壓密封油高于氫氣壓力一定數值，高壓油流從密封瓦油槽內向兩側泄壓，從而隔斷發電機內氫氣向外泄漏，防止發電機內氫氣向外泄漏。

發電機密封瓦采用單流環結構型式時，一般密封油系統設置成真空凈油型系統，系統中的真空凈油裝置可有效吸除密封油中的水、氣、汽，從而減輕發電機內氫氣的污染。真空凈油裝置一般由真空油箱、油噴嘴、密封油真空泵組成，作為密封油系統附屬系統。

密封油控制裝置中的主要設備有：一臺排氫調節油箱、一臺真空油箱、兩臺主密封油泵(交流泵)、一臺事故密封油泵(直流泵)、一臺密封油真空泵、一只主壓差閥(交流泵出口)、一只備用壓差閥(直流泵出口)、一只主油泵溢流閥、一只再循環油路溢流閥、一只事故油泵溢流閥、兩臺密封油換熱器(板式)、一套密封油濾油器、真空油箱液位計(帶液位開關和變送器)、排氫調節油箱液位計(帶液位開關和變送器)、密封油溫監測表計(溫度計、鉑熱電阻及溫度開關)、儀表箱(包括壓力及差壓表計、壓力及差壓開關、壓力及差壓變送器，以及儀表閥組)、端子箱、閥門以及連接管路等。

密封油正常運行回路： 循環油箱儲油管 →真空油箱→主密封油泵→主差壓閥→冷卻器→過濾器→發電機密封瓦→分兩路，一路從密封瓦氫側排油：氫側排油消泡箱(發電機內側)→排氫調節油箱→回真空油箱；另一路從密封瓦空側排油：空側排油箱（與發機軸承回油共用）→循環密封油儲油箱→主油箱。另有一平衡油回路防止密封瓦卡澀，從主密封油泵出口→平衡油過濾器→密封瓦→循環密封油儲油箱→主油箱。

密封油真空凈油回路：由真空油箱來的油經主密封油泵，提高油壓后進入主密封油泵出口管，經再循環門，由真空油箱內噴嘴噴出，在真空油箱中析出的水氣汽由密封油真空泵抽出，經管道排向大氣。

系統正常工作時，交流主密封油泵投入正常運行情況下，來自循環密封油儲油箱的補油不斷地進入到真空油箱中，補油中含有的空氣和水份在真空油箱中被分離出來，通過真空泵抽出，并經過真空管路被排至廠房外，從而使進入密封瓦的油得以凈化，防止空氣和水份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，這樣使得補油速度得以控制，真空油箱中的油位也隨之受到控制。

密封油真空泵不間斷地工作，保持真空油箱中的真空度。同時，將空氣和水份(水蒸汽)抽出并排放掉。為了加速空氣和水份從油中釋放，真空油箱內部設置有多個噴頭，補充進入真空油箱的油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。

2 差壓閥結構原理

2.1 應用原理

現場采用977HP型油氫差壓調節閥，作為發電機密封油系統差壓閥，是通過氫壓與彈簧壓力之和同密封油壓進行比較，當有壓差時，閥桿產生上下運動，改變閥口的開度，使壓差閥出口流量及壓力發生相應變化關系，并最終實現壓力平衡。此時氫壓與油壓的壓差ΔP相對恒定，通過調節彈簧預緊力可實現對壓差值ΔP進行調整。該閥的壓差調節范圍為0.4～1.4bar。

2.2 工作原理

氫壓通過外部控制管線引入主膜片上方，密封油壓作經外部控制管線引入主膜片的下方。當氫壓升高時彈簧帶動膜片和閥桿組合件下移，閥口開度增大，壓差閥出口流量增加致使密封油壓增大，直到在設置的壓差值ΔP附近達到平衡為止。

反之當氫壓降低時彈簧帶動膜片和閥桿組合件上移，閥口開度減小，壓差閥出口流量減小致使密封油壓減小，直到在設置的壓差值ΔP附近達到平衡為止。

2.3 閥門描述

977HP差壓調節閥主要用于發電機組密封油系統為調節發電機密封瓦處油、氫壓差而設計的。通過兩根引壓管將發電機密封瓦處的油壓和氫壓反饋到壓差閥。不管氫壓力如何變化，977HP壓差閥的平衡系統都能自動調節閥口的開度準確地控制壓差閥出口流量最終實現油、氫壓差的平衡。

2.4 助推系統

977系列帶有一個平衡膜片和輔助系統，當調節閥處于關閉狀態時，入口壓力作用在閥片的上方并通過閥籠頂部的孔作用在平衡膜片的下方。同時，出口壓力作用在閥片的下方，并通過閥片上的槽和閥桿及閥桿套中間的一個環型空間形成的通道作用在平衡膜片的上方。閥片開啟時，來自入口處的介質通過閥片流向出口處。在閥片下方靠近作用閥片的地方流量非常小。由于流道中的介質流速使壓力減小，因此作用在閥片附近的油壓高于在流動通道中的壓力。閥片附近較高的壓力通過作用閥片和閥桿與閥桿套間的環形空隙作用在平衡膜片上。

作用在平衡膜片上的油壓有助于閥片的下移并補償彈簧與膜片的作用效應。這將增大調節閥的幅度變化范圍并改進它的工作性能。

3 現場故障

燃氣機組雙班運行，機組備用時，密封瓦用油較少，密封瓦回油量少，回油溫度下降，造成真空油箱油位下降，真空油箱浮球閥不能及時跟蹤，有時達到低油位報警，一般情況下，開啟事故油泵，補充真空油箱油位。

近期，發現差壓閥異常，密封油壓偏高，差壓閥不能控制密封油壓。手動調整差壓閥預緊彈簧，密封油壓無變化。開啟差壓閥旁路閥，關閉差壓閥前后截止閥，差壓閥切出運行。

4 原因分析

1）密封油泵出口溢流閥油壓控制在0.95MPa，而事故油泵出口溢流閥油壓控制在1.15MPa，當事故油泵開啟后，差壓閥迅速關閉。2）差壓閥閥座及閥籠是鋁制品，閥芯由閥桿、閥桿套、閥板組、作用閥片、墊圈、E型墊圈、插銷、防過壓螺母組成，閥桿、閥壓套、閥板組、墊圈、E型墊圈、插銷、防過壓螺母為不銹鋼材質，作用閥片是復合塑料件，強度較弱，為了保護閥籠和閥板組而設置，起到緩沖和保護作用。當差壓閥快速關閉時，作用閥片起緩沖作用。

5 改進方案

1）事故狀態下，啟動事故油泵后，安排差壓閥計劃，檢查差壓作用閥片是否受損，做到預先處理。2）為了真空油箱補油，開啟事故油泵，應先切出差壓閥運行，采用差壓閥旁路系統運行，減小差壓閥關閉時沖擊。3）閥門執行機構部分加限位裝置，將閥門下半部組裝完成，閥門密封位置對零，測量安裝墊圈與隔膜板距離，加工一環形筒體，一側加工外螺紋，環形筒體側加工若干孔，防止隔膜板上腔因加裝環形筒體后減小了氫側油壓作用力，重新加工安裝墊圈，內圈增加內螺紋，環形筒體與安裝墊圈相連，通過螺紋校準閥門零位后，用緊定螺釘將環形筒體固定，然后繼續安裝閥門其它部件，如彈簧、封閉套、調節螺釘等。

6 總結

差壓閥增加環形筒體限位裝置后，閥門關閉時，閥門作用閥片幾乎不受力，不容易被墊圈剪損。事故油泵啟動后，差壓閥迅速關閉時，由于安裝了限位裝置，有效避免了隔膜板下腔油壓升高后，閥芯上提后擠壓作用閥片，造成作用閥片損壞現象。