商建波

(大唐長春第三熱電廠,長春 130103)

軸端密封是氫冷技術應用的關鍵問題。為了達到有效密封,油壓應高于氫壓,同時油流也起到冷卻與潤滑密封瓦的作用。在正常運行時,發(fā)電機密封油系統(tǒng)可有效地密封發(fā)電機內(nèi)氫氣,但控制或操作不當,可造成密封油進入發(fā)電機。含水的油滴容易在發(fā)電機端部線棒絕緣和端部綁扎結構表面構成擊穿放電通道,也會使氫氣介電性能惡化,造成絕緣下降,威脅發(fā)電機的安全;密封油的泄漏和空、氫側的竄油,將潤滑油中的水分析出到氫氣中,增大了機內(nèi)氫氣的濕度,氫濕度的增高,也使電機的通風損耗加大,運行效率降低;空、氫側的竄油使?jié)櫥椭腥芙獾目諝馔ㄟ^油交換進入發(fā)電機氫氣系統(tǒng)中,導致氫氣純度降低,氫氣補排頻率高,影響了機組的經(jīng)濟運行。

大唐長春第三熱電廠1、2號發(fā)電機均為QFSN-350-2型,密封油系統(tǒng)于 2010年出現(xiàn)密封油箱油位不穩(wěn),機組檢修后在啟動過程中出現(xiàn)發(fā)電機大量進油的嚴重事故。導致此次事件的主要原因為：密封油投入時,氫側密封油位的補油浮子動作開啟,向油箱補油,油位升高至高油位時補油浮子拒關,密封油箱滿油,由回氫管進入發(fā)電機,最終造成發(fā)電機進油達1 t左右。

1 密封油系統(tǒng)及原理

1、2號發(fā)電機系統(tǒng)由密封油泵、冷油器、過濾器、油封箱、油-氣壓差閥、油壓平衡閥及連接管道、閥門等構成。汽輪發(fā)電機密封油系統(tǒng)為集裝式,由氫氣側和空氣側 2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?？諅让芊庥突芈酚善麢C潤滑油系統(tǒng)回油提供工作油源,氫側密封油泵從氫側回油箱取得油源。

采用了“雙流環(huán)式密封瓦”裝置油密封,安置于發(fā)電機兩端蓋內(nèi)側,通過軸頸與密封瓦之間的油膜阻止氫氣外逸。雙流即在環(huán)型密封瓦的內(nèi)徑烏金面上有 2道軸向排列環(huán)形油槽,分別為空側和氫側密封油槽,槽內(nèi)充滿密封油。它們是各自獨立的油路,平衡閥使2路油壓維持均衡,嚴格控制了2路油的互相串流。密封瓦環(huán)繞于軸頸,可以在軸頸上隨意徑向浮動,但為防止其隨軸轉(zhuǎn)動,在密封瓦上裝有圓鍵,使其定位于密封座內(nèi)?？?、氫側密封油分別通過壓力油管供應到空側油腔及氫側油腔,空側油腔中的密封油從垂直油道進入密封瓦的空側油槽,形成空側油膜,然后從左側出油;氫側油腔中的密封油從斜向油道進入密封瓦的氫側油糟,形成氫側油膜,然后從右側出油。由于空、氫側油槽中的油壓相等,油流在2個油槽之間的空間保持相對靜止,在密封瓦中間區(qū)段處就沒有油的交換,避免了由于油的吸附作用造成氫氣泄漏、純度降低。

空側密封油壓力由壓差閥自動跟蹤機內(nèi)氫氣壓力調(diào)節(jié),使得密封瓦處的空側密封油壓始終高出發(fā)電機內(nèi)氫壓 0．084 M Pa。氫側密封油壓力由平衡閥調(diào)整汽、勵密封瓦內(nèi)氫側油環(huán)內(nèi)壓力與空側油環(huán)壓力差不大于 490 Pa。

2 發(fā)電機進油原因分析

2．1 氫側回油箱油位控制不當

由于氫側回油箱油位控制不當,因滿油而溢入發(fā)電機內(nèi),也可能是因為密封瓦配油槽處油壓過高直接流入發(fā)電機內(nèi),因而氫側回油箱的液位控制及密封油壓力的調(diào)整是2個至關重要的問題。

發(fā)電機氫側回油箱內(nèi)裝有 2個上浮球閥,一個連接空側密封油油路中濾網(wǎng)的出口,為油箱的補油閥,另一個連接空側密封油泵的進口,為油箱的排油閥。一般情況下,2個浮球閥的上、下手動干預頂針退出,通過浮球?qū)崿F(xiàn)液位的自動控制。當氫側回油箱液位高時,浮球?qū)⑴庞烷y打開,使多余的油排到空側油路,再由空側回油箱回到主油箱;當氫側油箱油位低時,浮球?qū)⒀a油閥打開,使空側油補入。而當浮球閥失去自動調(diào)節(jié)作用時,則可通過浮球閥的上、下手輪實現(xiàn)補、排油閥的強開、強關。在氫壓較低的情況下,氫側回油箱在某一液位時,浮球的位置相同,但由于排油的壓差(約為氫壓減去空側油泵進口壓力)較低或補油的壓差(約為空側油濾網(wǎng)出口油壓減去氫壓)較高,使得排油量減少甚至不能排出,而補油量增大會使氫側回油箱油位保持在較高位置。因此,當氫壓較低時,氫側油箱將保持在滿油的油位,甚至可能出現(xiàn)消泡箱滿油,使得發(fā)電機存在進油的危險。

2．2 氫側回油箱油位自動控制失靈

氫側回油箱油位自動控制失靈,補油閥開啟在某一開度卡住或排油閥在較高油位時不能自動開啟,在空側密封油壓稍高于氫側密封油壓時,密封瓦處的油向氫側竄流而導致氫側回油箱的滿油,直至消泡箱滿油,最后進入發(fā)電機。

2．3 密封油壓自動控制失靈

密封油壓自動控制失靈,致使密封瓦處油壓過高直接竄入發(fā)電機,這種情況往往出現(xiàn)在系統(tǒng)已運行較長時間后的退氫過程中。密封油系統(tǒng)正常運行時,由于發(fā)電機內(nèi)氫壓較穩(wěn)定,空側密封油的差壓調(diào)節(jié)閥開啟在一定開度基本不變,氫側密封油的平衡閥也開啟在一定開度基本不變。若維持時間較長,差壓調(diào)節(jié)閥或平衡閥均可能卡澀。正常運行時氫壓額定值為 0．30 MPa,則空側密封油壓為0．384 M Pa,氫側油壓與空側油壓基本相同(空側密封油壓高于氫側密封油壓 0．001 M Pa)。

發(fā)電機退氫前的降氫壓過程中,因氫壓降低,空側主差壓調(diào)節(jié)閥需緩慢開大,以降低空側油壓;氫側平衡閥需緩慢關小,使氫側油壓相應下降。假設氫壓由0．30 MPa降至 0．05 MPa,若空側調(diào)節(jié)閥卡澀,則此時氫壓 0．05 M Pa,空、氫側密封油壓仍為0．384 MPa,因氫側油壓與氫壓相差過高 (約為0．378 MPa),油可能從氫側配油槽直接沖刷到檔油板而進入發(fā)電機。若氫側平衡閥卡澀,則此時氫壓0．05 MPa,空側油壓為 0．124 M Pa,氫側油壓仍為0．383 MPa,同樣也可因油氫差壓過高致使氫側油進入發(fā)電機內(nèi)。

2．4 風扇前的負壓區(qū)為油、油煙及水汽漏入發(fā)電機提供動力

國產(chǎn)350 MW發(fā)電機幾乎都采用壓入式通風方式,即冷風是被風扇壓入發(fā)電機內(nèi)部風路的,這種通風方式必然在發(fā)電機內(nèi)(密封瓦以內(nèi))風扇前形成負壓區(qū),雖然發(fā)電機端蓋上的油封結構設有甩油槽、油檔和回油腔,但畢竟負壓區(qū)的形成為油、油煙、水汽漏入發(fā)電機提供了動力。流經(jīng)密封瓦后的氫側回油中含有油煙和水汽,這些煙、汽在壓力油中被壓縮成氣泡,以泡沫的形式混雜在液體中,在回油腔(消泡箱)突然擴容、降壓,釋放出油中的氣泡,然而由于回油腔容積不足等原因,造成壓力油不能充分降壓,油中泡沫不能充分釋放,在回油管路形成氣塞,使油不能通暢地循環(huán)。

3 防止發(fā)電機進油的措施

3．1 發(fā)電機退氫時緩慢降氫壓

發(fā)電機退氫時氫壓緩慢下降,可以使差壓調(diào)節(jié)閥及平衡閥能及時跟蹤調(diào)節(jié),以保證合適的油氫差壓。若發(fā)現(xiàn)密封油油氫差壓或空、氫側密封油差壓不正常,則應停止降氫壓,并手動干預差壓調(diào)節(jié)閥或平衡閥。

3．2 保證液位報警裝置起作用

與發(fā)電機進油有關的液位報警裝置有 2個,一個是消泡箱的油位高報警,另一個是浮子式油水繼電器檢漏器的高液位報警。當消泡箱液位較高時,發(fā)電機仍未進油,但已存在進油的危險。若此時報警裝置能正常報警,則運行人員可及時強開氫側回油箱的排油閥,強關氫側回油箱的補油閥;若油位仍上升還可直接開啟消泡箱的放油閥,并迅速檢查相關參數(shù),做出相應的處理,即可避免發(fā)電機的進油。

浮子式油水繼電器檢漏器接于發(fā)電機的最低位置,若發(fā)電機內(nèi)進入油或水,流至液體檢漏器內(nèi),到一定高度即發(fā)出高液位報警,運行人員可以從底部放出油或水,再做出相應的處理。此時發(fā)電機內(nèi)已進入少量的油或水,但如果情況能得到控制,則不影響機組的正常運行。

3．3 加強降氫壓過程的監(jiān)視工作

在降氫壓的過程中,除監(jiān)視密封油油氫差壓、空氫側密封油差壓、氫側回油箱及消泡箱的油位以外,還應注意觀察空、氫側密封油泵出口油壓及主油箱油位的變化。發(fā)電機內(nèi)氫壓下降,密封瓦處空、氫側密封油壓均隨之下降,此時主差壓調(diào)節(jié)閥應逐漸開大,空側密封油泵出口油壓應下降。平衡閥應逐漸關小,氫側密封油泵出口油壓應上升,直至保持在其出口安全門的動作值以下。密封油系統(tǒng)啟動前系統(tǒng)充油由主油箱供給,系統(tǒng)檢修時放油也放入主油箱。若密封油進入發(fā)電機,主油箱的油位也將下降,所以監(jiān)視主油箱油位的變化,可以初步判斷出發(fā)電機是否進油及進油量的多少。

4 結束語

發(fā)電機運行時進油,將危及發(fā)電機的安全;停機后退氫時進油,將延長機組的停運檢修時間。擴大氫側回油箱的容積,使回油能充分降壓,徹底析出油中的氣泡,合理布置回油管路,注意坡度和轉(zhuǎn)角處,盡量避免有起伏和死角,消除回路中的氣堵現(xiàn)象,為回油的暢通創(chuàng)造條件。密封油系統(tǒng)操作時嚴格執(zhí)行操作票制度,提高檢修質(zhì)量,保證差壓閥、平衡閥、補排油浮子閥動作靈活、可靠、平穩(wěn)。只要多觀察、細分析、精心操作,發(fā)電機進油是可以避免的。