發(fā)電機(jī)密封油真空泵旋片損壞的分析

張海豐，許紅衛(wèi)，王占東

(1.遼寧東科電力有限公司 遼寧 沈陽 110179；2.中國能源工程股份有限公司 北京 100037；3.沈陽沈海熱電有限公司 遼寧 沈陽 110094)

0 概述

由于氫氣具有密度小、傳熱系數(shù)大、導(dǎo)熱能力強(qiáng)、絕緣性能好、電離現(xiàn)象微弱等優(yōu)點(diǎn)，目前大型的汽輪發(fā)電機(jī)組均采用氫氣對發(fā)電機(jī)進(jìn)行冷卻；同時(shí)氫氣具有易燃易爆、滲透性強(qiáng)等缺點(diǎn)，所以設(shè)計(jì)有發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng)用以密封氫氣[1]。發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng)的作用就是將發(fā)電機(jī)內(nèi)的氫氣與外界隔絕,既不讓氫氣逸出,保證安全,也不讓空氣進(jìn)入發(fā)電機(jī)內(nèi),保證氫氣純度[2]。某國外火力發(fā)電廠新建2×660 MW超超臨界燃煤工程一號(hào)機(jī)組采用的發(fā)電機(jī)為某公司生產(chǎn)的型號(hào)為QFSN-660-2的水氫氫冷式發(fā)電機(jī)，密封油系統(tǒng)為單流環(huán)式。密封油泵將密封油從密封油真空油箱抽出，經(jīng)過密封油冷卻器、濾網(wǎng)和壓差閥然后進(jìn)入到發(fā)電機(jī)兩端的密封環(huán)。密封油從密封環(huán)支座上的密封環(huán)室通過環(huán)上的徑向孔和環(huán)形槽注入密封間隙并從密封環(huán)的空側(cè)和氫側(cè)油路排出。空側(cè)回油回流至密封油儲(chǔ)油箱，再排放至密封油真空油箱；氫側(cè)回油回流至氫側(cè)油箱，再排放至密封油真空油箱。真空油箱連接有真空泵，真空泵能夠使真空油箱內(nèi)的密封油保持在負(fù)壓狀態(tài)，抽出密封油與氫氣和空氣接觸時(shí)吸收的大部分氣體，從而在很大程度上避免發(fā)電機(jī)內(nèi)氫氣純度降低。發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng)具體的流程見圖1。

圖1 密封油系統(tǒng)流程示意圖

1 故障現(xiàn)象及原因分析

2019年09月05日，該機(jī)組發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試和試運(yùn)行，密封油真空油箱真空控制在-40 kPa左右。密封油系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行幾天后，發(fā)現(xiàn)密封油真空油箱的真空值突然下降至-23 kPa。就地檢查密封油系統(tǒng)運(yùn)行無異常，因此，分析可能是密封油真空泵工作異常導(dǎo)致真空油箱的真空值下降。密封油真空泵入口連接在真空油箱，入口管路安裝有凝結(jié)阱，用以減少進(jìn)入真空泵內(nèi)的蒸汽；出口安裝有排氣過濾器，用以減少油蒸汽的釋放。就地隔離密封油真空泵，拆開真空泵進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)密封油真空泵內(nèi)的旋片損壞，并且真空泵內(nèi)含水量較大；同時(shí)打開密封油真空泵出口的排氣過濾器排污閥，發(fā)現(xiàn)積水量也較大。通過對檢查結(jié)果進(jìn)行分析，認(rèn)為真空泵旋片損壞的可能原因有兩種：1)當(dāng)?shù)靥幱跓釒У貐^(qū)且靠海，空氣中含水量較大，因此密封油真空泵抽送的氣體內(nèi)含蒸汽量較大，超過了真空泵的蒸汽壓強(qiáng)允許極限(水蒸氣≤25 mbar)，蒸汽在密封油真空泵體內(nèi)壓縮時(shí)凝結(jié)成液體，導(dǎo)致真空泵內(nèi)的旋片損壞。2)由于檢查發(fā)現(xiàn)真空泵出口排氣過濾器內(nèi)凝結(jié)液較多，因此可能部分凝結(jié)液回流入密封油真空泵內(nèi)，導(dǎo)致真空泵內(nèi)的旋片損壞。

鑒于以上的分析結(jié)果，對密封油真空泵的旋片進(jìn)行更換，并對泵體和出口排氣過濾器進(jìn)行徹底排污。處理完畢后再次啟動(dòng)密封油真空泵，密封油真空油箱的真空恢復(fù)正常。并安排專人定期進(jìn)行出口排氣過濾器的排污，以防止排氣過濾器的液位過高。在真空泵恢復(fù)運(yùn)行后的數(shù)天之內(nèi)沒有再出現(xiàn)問題，則說明真空泵損壞的原因與抽送氣體的含蒸汽量無關(guān)，真空泵旋片損壞的原因是出口排氣過濾器液位過高，凝結(jié)液回流至真空泵而導(dǎo)致真空泵旋片損壞。

經(jīng)過一段時(shí)間后，密封油真空油箱的真空值再次出現(xiàn)下降。打開檢查密封油真空泵，發(fā)現(xiàn)與第一次出現(xiàn)的問題現(xiàn)象相同：真空泵旋片再次損壞，同時(shí)出口排氣過濾器的積水量仍較大。參考第一次的分析和處理情況，認(rèn)為這次密封油真空泵旋片損壞的原因仍舊是真空泵出口排氣過濾器的液位過高，凝結(jié)液回流至真空泵內(nèi)導(dǎo)致真空泵旋片損壞。但是排氣過濾器液位為什么會(huì)偏高，需要進(jìn)行進(jìn)一步的分析。

圖2所示為密封油真空泵的流程示意圖。圖中的②為真空泵出口排氣過濾器，設(shè)計(jì)有排污手動(dòng)閥，排污至就地排污口。密封油真空泵設(shè)計(jì)安裝在汽機(jī)房的0 m工作層，密封油排煙風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)安裝在汽機(jī)房的14 m工作層，排煙風(fēng)機(jī)入口為250～500 Pa的負(fù)壓，因此密封油真空泵出口也為負(fù)壓區(qū)。這樣就導(dǎo)致了真空泵出口排氣過濾器在手動(dòng)排污時(shí)排污不暢，稍有不慎便容易引發(fā)真空泵出口排氣過濾器液位偏高，大大增加了排氣過濾器內(nèi)凝結(jié)液回流入真空泵內(nèi)的風(fēng)險(xiǎn)。

圖2 密封油真空泵流程示意圖

2 處理結(jié)果

針對密封油真空泵出口排氣過濾器排污不暢的問題，同時(shí)考慮到該排氣過濾器內(nèi)部正常運(yùn)行時(shí)為負(fù)壓，因此需要對該排氣過濾器的排污管道進(jìn)行技術(shù)改造，確保在不影響排氣過濾器出口管道負(fù)壓的情況下，同時(shí)能夠滿足排氣過濾器排污通暢。最后決定在排氣過濾器排污閥后的管道上增加一個(gè)水封，這個(gè)水封由一段排污管道構(gòu)成，且安裝位置低于排氣過濾器。詳細(xì)的改造情況見圖3。改造后的排污管道由于增加了水封，水封在正常運(yùn)行情況下對排污管道形成密封，這樣就保證了排氣過濾器出口管道的負(fù)壓不受影響；同時(shí)當(dāng)排氣過濾器內(nèi)積液增加時(shí)，積液會(huì)通過排污管道排放至水封內(nèi)，再通過水封排放出去，保證了排氣過濾器內(nèi)液位不會(huì)偏高。

圖3 凝結(jié)阱排污改造示意圖

經(jīng)過排氣過濾器排污管道的改造，密封油真空泵更換旋片后再次啟動(dòng)，密封油系統(tǒng)運(yùn)行一直穩(wěn)定，沒有再出現(xiàn)旋片損壞的問題，說明在排氣過濾器排污管道上增加水封的改造是成功的。

3 結(jié) 論

發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng)是汽輪發(fā)電機(jī)組的一個(gè)重要組成部分，為發(fā)電機(jī)的穩(wěn)定和安全運(yùn)行提供重要的保障。在發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng)調(diào)試和試運(yùn)行期間，通過對密封油真空泵旋片損壞問題的分析和處理，使該問題得到徹底解決，確保了發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng)可靠穩(wěn)定地運(yùn)行，并為其他同類型機(jī)組的相關(guān)調(diào)試工作提供借鑒。