密封油提純裝置在630MW機(jī)組上的應(yīng)用

陶前超

摘 ?要：大型火力發(fā)電機(jī)組發(fā)電機(jī)一般采用水氫氫冷方式，發(fā)電機(jī)氫氣純度直接影響機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，本文結(jié)合某電廠密封油系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)備技術(shù)改造后發(fā)電機(jī)氫氣純度可維持在較高水平運(yùn)行的案例進(jìn)行了詳細(xì)分析，希望能為同類型需要提高或維持發(fā)電機(jī)氫氣純度的機(jī)組提供借鑒。

關(guān)鍵詞：發(fā)電機(jī);氫氣純度;密封油;提純裝置

發(fā)電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，由于各種原因會(huì)導(dǎo)致氫氣純度下降，不僅威脅發(fā)電機(jī)組的安全運(yùn)行，而且也降低了發(fā)電機(jī)的氫氣冷卻效率和發(fā)電機(jī)效率[1]。補(bǔ)換氫操作會(huì)大大增加運(yùn)行人員工作量。所以機(jī)組運(yùn)行時(shí)能夠長(zhǎng)時(shí)間維持發(fā)電機(jī)氫氣純度不低于合格標(biāo)準(zhǔn)十分重要。

1.設(shè)備簡(jiǎn)介

某電廠#1機(jī)組為上海汽輪發(fā)電機(jī)有限公司生產(chǎn)的QFSN-630-2三相同步發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)冷卻方式為水、氫、氫。由于發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子必須穿出發(fā)電機(jī)的端蓋，發(fā)電機(jī)機(jī)內(nèi)的氫氣可能由此向外泄漏，因此，必須向發(fā)電機(jī)密封瓦提供壓力略高于氫氣壓力的密封油，完成密封氫氣的任務(wù)。密封油進(jìn)入密封瓦后，經(jīng)密封瓦與發(fā)電機(jī)軸之間的密封間隙，沿軸向從密封瓦兩側(cè)流出，分為氫側(cè)油和空側(cè)油系統(tǒng)，密封油與氫氣接觸的一側(cè)油路稱為氫側(cè)密封油系統(tǒng)，密封油與空氣接觸的一側(cè)油路稱為空側(cè)密封油系統(tǒng)[2]。

1.1發(fā)電機(jī)氫氣純度下降的原因

發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，只要空氫側(cè)密封油壓力不平衡就會(huì)導(dǎo)致發(fā)電機(jī)氫氣純度下降。當(dāng)空側(cè)油壓力大于氫側(cè)油壓力時(shí)，空側(cè)油通過(guò)密封瓦竄入氫側(cè)油，空側(cè)油攜帶的空氣通過(guò)氫側(cè)油系統(tǒng)進(jìn)入發(fā)電機(jī);當(dāng)氫側(cè)油壓力大于空側(cè)油壓力時(shí)，氫側(cè)油通過(guò)密封瓦竄入空側(cè)油，氫側(cè)油箱液位會(huì)下降，含有大量空氣的空側(cè)油補(bǔ)入氫側(cè)油箱，使氫側(cè)密封油空氣含量增加。含有空氣的氫側(cè)密封油在密封瓦中析出空氣進(jìn)入發(fā)電機(jī)內(nèi)。

機(jī)組運(yùn)行中，由于密封瓦磨損，間隙過(guò)大，平衡閥品質(zhì)差，油壓信號(hào)不正常等原因，不可避免的造成空氫側(cè)密封油相互竄油。

該電廠在#1機(jī)組大小修期間，對(duì)密封油平衡閥，主差壓閥進(jìn)行了多次解體修整。但效果不太理想，氫氣純度下降速度依舊無(wú)變緩。

1.2設(shè)備運(yùn)行概況

該電廠要求發(fā)電機(jī)氫氣純度每周三化驗(yàn)一次，氫氣純度不合格<97%，則進(jìn)行換氫操作使純度合格，排出發(fā)電機(jī)底部純度較低的氫氣，然后再補(bǔ)入高純度氫氣。若發(fā)電機(jī)氫氣壓力小于365KPa，則進(jìn)行補(bǔ)氫操作。查詢?cè)搹S2020年3月至6月#1機(jī)組運(yùn)行期間補(bǔ)換氫臺(tái)賬。平均每個(gè)月?lián)Q氫4次，補(bǔ)氫2.25次，每5天就要進(jìn)行一次補(bǔ)換氫操作，每次換氫前發(fā)電機(jī)氫氣純度基本在96%左右，換氫一次約耗費(fèi)90 m3氫氣。基于上述情況，#1機(jī)組發(fā)電機(jī)氫氣純度常處于低標(biāo)準(zhǔn)值運(yùn)行，不但加大了運(yùn)行人員工作量，而且存在較大的安全風(fēng)險(xiǎn)及能耗損失。

2.密封油提純裝置的應(yīng)用

2020年9月份該電廠#1機(jī)組A修，在空側(cè)密封油出口母管至氫側(cè)油箱補(bǔ)油管路上增加了一套密封油提純裝置，連續(xù)不斷地對(duì)系統(tǒng)中的密封油進(jìn)行過(guò)濾，除去密封油所含雜質(zhì)，空氣，水份，從而維持發(fā)電機(jī)氫氣純度不下降。

2.1提純裝置工作原理

密封油經(jīng)過(guò)供油閥進(jìn)入真空油罐，根據(jù)水與油的沸點(diǎn)不同，利用薄膜蒸發(fā)原理，在真空罐內(nèi)的真空狀態(tài)下，不斷降低油和水汽混合物中水汽的蒸汽分壓，達(dá)到脫氣、脫水及破乳的目的;然后利用網(wǎng)組原理設(shè)計(jì)的精密過(guò)濾器，濾除油中的顆粒雜質(zhì)，達(dá)到油的精密凈化的目的，最后經(jīng)排油泵加壓后排出至氫側(cè)油箱。

凈油機(jī)運(yùn)行參數(shù)如下：額定凈油量60L/Min，出口油含水量不超過(guò)10ppm，油中含氣量小于<0.1%，過(guò)濾精度30um。

2.2提純裝置調(diào)試及運(yùn)行改進(jìn)

為了使提純裝置投運(yùn)后取得良好的效果，必須保證密封油系統(tǒng)勵(lì)端、汽端密封瓦處的氫側(cè)油壓高于空側(cè)油壓，使密封油系統(tǒng)氫側(cè)油箱處于補(bǔ)油狀態(tài)，否則提純裝置將起不到應(yīng)有的作用。具體操作如下：先調(diào)整氫側(cè)油泵出口再循環(huán)閥，使氫側(cè)油壓高于空側(cè)油壓0.12MPa，再調(diào)整平衡閥底部螺釘，使勵(lì)端、汽端密封瓦處的氫側(cè)油壓高于空側(cè)油壓30CM水柱。調(diào)整完成后可用手觸摸氫側(cè)油箱的補(bǔ)油管路和排油管路，補(bǔ)油管路應(yīng)是熱的，排油管路應(yīng)是涼的。

密封油提純裝置初步調(diào)試正常，在#1機(jī)組開機(jī)后便投入運(yùn)行，發(fā)電機(jī)氫氣純度可維持在97%以上運(yùn)行。查看2020年12月份#1機(jī)組補(bǔ)換氫臺(tái)賬。這個(gè)月補(bǔ)氫6次，每次耗氫約30m3，每月耗氫約180m3。經(jīng)對(duì)比改造前補(bǔ)氫臺(tái)賬，發(fā)現(xiàn)密封油提純裝置投入運(yùn)行后發(fā)電機(jī)氫氣壓力下降速度明顯增快。用氫氣泄漏檢測(cè)儀排查發(fā)現(xiàn)，空側(cè)密封油箱排煙風(fēng)機(jī)出口有較多氫氣分析原因是由于氫側(cè)密封油壓力始終大于空側(cè)密封油壓力，氫側(cè)密封油攜帶的氫氣竄入空側(cè)密封油，在空側(cè)油箱內(nèi)析出后被排煙風(fēng)機(jī)排出，使得發(fā)電機(jī)氫氣壓力下降加快。

后來(lái)咨詢廠家，調(diào)節(jié)使勵(lì)端、汽端密封瓦處的氫側(cè)油壓高于空側(cè)油壓20CM水柱，發(fā)電機(jī)氫壓下降明顯降緩，平均每月補(bǔ)氫3次即可，每月耗氫約95立方米，發(fā)電機(jī)氫氣純度仍可一直保持在97%以上。

該裝置投用后，降低了對(duì)平衡閥自身調(diào)節(jié)精度、平衡閥油壓信號(hào)等因素的要求，可長(zhǎng)期維持發(fā)電機(jī)氫氣純度在97%以上運(yùn)行，減少了發(fā)電機(jī)的換氫提純用氫量。

2.3提純裝置的故障維護(hù)

自#1機(jī)組密封油提純裝置投用以來(lái)，設(shè)備基本運(yùn)行正常，未出現(xiàn)需要隔離檢修的大故障。

3.經(jīng)濟(jì)效益

密封油提純裝置投運(yùn)之前平均每個(gè)月?lián)Q氫4次用氫量360m3，補(bǔ)氫2.25次，用氫量90m3，即平均每個(gè)月用氫量450m3;密封油提純裝置投運(yùn)之后，每個(gè)月的補(bǔ)氫量下降到95m3，即每個(gè)月節(jié)省氫氣355m3，氫氣若按每立方米20元價(jià)格計(jì)算，每個(gè)月節(jié)省7100元，每年節(jié)省8.52萬(wàn)元。

2003年美國(guó)《電力工程》就氫氣純度對(duì)發(fā)電機(jī)經(jīng)濟(jì)性的影響進(jìn)行了量化分析，根據(jù)關(guān)系曲線可以看出氫氣純度低于99%后風(fēng)摩損耗就開始增加。發(fā)電機(jī)容量越大，風(fēng)摩損耗越大。630MW機(jī)組風(fēng)摩損耗與純度的關(guān)系：純度下降1%，損耗增加240KW。氫氣純度從96%提升至97%，提升1%，燃料消耗不變的情況下，發(fā)電機(jī)效率增加240KW。上網(wǎng)電價(jià)按每千瓦時(shí)0.40元計(jì)，年運(yùn)行小時(shí)4000h計(jì)。全年#1機(jī)組節(jié)能費(fèi)用為：240×4000×0.40=38.4（萬(wàn)元）

因此，全年總共可以節(jié)約8.52+38.4=46.92萬(wàn)元

4.結(jié)束語(yǔ)

密封油提純裝置的應(yīng)用，解決了發(fā)電機(jī)氫氣系統(tǒng)的安全風(fēng)險(xiǎn)，降低了發(fā)電機(jī)的風(fēng)摩損耗，提高了發(fā)電機(jī)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，另一方面也減少了運(yùn)行人員的工作量。但該裝置投用時(shí)間并不是很長(zhǎng)，后期設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性以及故障維護(hù)還有待進(jìn)一步觀察。

參考文獻(xiàn)：

[1]宗士杰.發(fā)電廠電氣設(shè)備及運(yùn)行..北京;中國(guó)電力出版社.2006;113-116

[2]華東六省一市電機(jī)工程（電力）學(xué)會(huì).汽輪機(jī)設(shè)備及其系統(tǒng).北京;中國(guó)電力出版社.2006;171-271