淺析發(fā)電機(jī)密封油運(yùn)行方式及對(duì)機(jī)組氫氣品質(zhì)的影響

曹軼翔

摘 要：發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng)是氫冷發(fā)電機(jī)的重要輔助系統(tǒng)，是保證發(fā)電機(jī)內(nèi)氫氣品質(zhì)的重要環(huán)節(jié)，本文著重闡述密封油系統(tǒng)不同的運(yùn)行方式對(duì)機(jī)內(nèi)氫氣品質(zhì)產(chǎn)生不同的影響，并且指出了密封油系統(tǒng)在運(yùn)行過程中的重點(diǎn)注意事項(xiàng)。

關(guān)鍵詞：密封油；氫氣品質(zhì)；注意事項(xiàng)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.21.053

發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng)是氫冷發(fā)電機(jī)的重要輔助系統(tǒng)，對(duì)發(fā)電機(jī)的安全穩(wěn)定運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用。某電廠有4臺(tái)600MW燃煤汽輪發(fā)電機(jī)組，發(fā)電機(jī)為氫冷發(fā)電機(jī)。為此，發(fā)電機(jī)配備了氫、油、水系統(tǒng)。發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組是用氫氣系統(tǒng)來冷卻，定子繞組是由定子冷卻水以及氫氣共同冷卻，密封油系統(tǒng)是用來密封發(fā)電機(jī)軸端，防止發(fā)電機(jī)內(nèi)部氫氣逸出以及外部空氣串入發(fā)電機(jī)內(nèi)，以保證發(fā)電機(jī)組在運(yùn)行中，內(nèi)部有一定壓力和純度的氫氣以及在氣體置換過程中不會(huì)形成易爆的氫氣、空氣混合物。在其運(yùn)行中若控制不好或操作不當(dāng)，將會(huì)對(duì)發(fā)電機(jī)內(nèi)的氫氣純度和壓力造成影響，進(jìn)而影響機(jī)組的正常運(yùn)行。甚至可能造成設(shè)備損壞和人員傷亡，從而危害機(jī)組的安全運(yùn)行，給企業(yè)造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。

發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng)主要分單流環(huán)式、雙流環(huán)式和三流環(huán)式。本文著重分析此電廠單流環(huán)式密封油系統(tǒng)的四種運(yùn)行方式及其對(duì)機(jī)組氫氣品質(zhì)的影響和密封油系統(tǒng)在運(yùn)行中的注意事項(xiàng)。

1 發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng)

發(fā)電機(jī)的密封油來自于汽輪機(jī)潤滑油，在密封油系統(tǒng)投入運(yùn)行之前必須確保汽輪機(jī)潤滑油系統(tǒng)正常穩(wěn)定運(yùn)行，真空油箱中的浮球閥控制潤滑油補(bǔ)油量，從而控制真空油箱中的油位。兩臺(tái)交流密封油泵和一臺(tái)直流事故密封油泵保證了密封油的正常供油，密封油通過油泵升壓后，先后經(jīng)過濾網(wǎng)和油氫壓差閥后進(jìn)入發(fā)電機(jī)汽端和勵(lì)端的密封瓦中，發(fā)電機(jī)兩段的密封油回油分別通過空側(cè)和氫側(cè)，回到空氣抽出槽，匯入汽輪機(jī)潤滑油回油。其中，氫側(cè)回油在進(jìn)入空氣抽出槽之前，先后進(jìn)入回油擴(kuò)大槽和浮子油箱，以對(duì)密封油中溶解的氫氣進(jìn)行分離。

發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng)見圖1。

2 密封油系統(tǒng)的運(yùn)行方式以及對(duì)機(jī)組氫氣品質(zhì)的影響

發(fā)電機(jī)密封油共有正常運(yùn)行、直流密封油泵供油、汽輪機(jī)潤滑油系統(tǒng)供油、密封油系統(tǒng)獨(dú)立循環(huán)等四種運(yùn)行方式。

（1）在機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，用一臺(tái)主密封油泵來供油，由主機(jī)潤滑油系統(tǒng)提供油源。即主機(jī)潤滑油系統(tǒng)→密封油真空油箱→主密封油泵→差壓閥→發(fā)電機(jī)密封瓦→空氣抽出槽（氫側(cè)回油至密封回油擴(kuò)大槽→浮子油箱→空氣抽出槽）→主機(jī)潤滑油回油套管。

在密封油系統(tǒng)正常運(yùn)行過程中，主密封油泵出口母管上的差壓閥（差壓調(diào)節(jié)器）可以自動(dòng)維持油氫壓差值0.056±0.02MPa，防止發(fā)電機(jī)內(nèi)氫氣外泄及外部空氣串入發(fā)電機(jī)內(nèi)部，保證發(fā)電機(jī)內(nèi)氫氣壓力和純度。

單流環(huán)密封油系統(tǒng)的油凈化是由真空裝置來完成，真空裝置是由真空泵、真空油箱和再循環(huán)泵組成。在正常運(yùn)行中，補(bǔ)充到真空油箱中的潤滑油往往含有水分和空氣，真空油箱就可以把這些水分和空氣分離出來，通過密封油真空系統(tǒng)路排至廠房外，防止密封油中的水分和空氣對(duì)發(fā)電機(jī)內(nèi)氫氣品質(zhì)造成影響。

密封油真空裝置可以保持真空油箱中一定的真空度，分離出油中的水分和空氣并排出。補(bǔ)充進(jìn)真空油箱的密封油和通過密封油循環(huán)泵進(jìn)行再循環(huán)的密封油，都通過多個(gè)噴頭進(jìn)入真空油箱，這樣可以加快水分和空氣的分離。

總體來說，在此運(yùn)行方式下，對(duì)于保證發(fā)電機(jī)內(nèi)氫氣純度是效果最好的。

（2）當(dāng)出現(xiàn)密封油系統(tǒng)兩個(gè)主油泵都發(fā)生故障，或者浮球閥發(fā)生故障等真空油箱需要退出進(jìn)行檢修等情況時(shí)，密封油系統(tǒng)的運(yùn)行方式為：主機(jī)潤滑油系統(tǒng)→密封油直流油泵→差壓閥→發(fā)電機(jī)密封瓦→空氣抽出槽 （氫側(cè)回油至密封回油擴(kuò)大槽→浮子油箱→空氣抽出槽）→主機(jī)潤滑油回油套管。

在此運(yùn)行方式下，密封油得不到密封油真空裝置的凈化，油中的水分和空氣有可能會(huì)串入發(fā)電機(jī)內(nèi)部，影響氫氣品質(zhì)。所以，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)氫氣純度的監(jiān)測，如果發(fā)電機(jī)內(nèi)氫氣出現(xiàn)明顯下降的情況，應(yīng)該定期（一般8小時(shí)一次）進(jìn)行補(bǔ)排氫，同時(shí)也應(yīng)加強(qiáng)對(duì)直流電源的監(jiān)視。

（3）當(dāng)兩臺(tái)交流密封油泵和直流密封油泵全部無法運(yùn)行時(shí)，密封油系統(tǒng)應(yīng)該采用潤滑油系統(tǒng)直接供油的方式（也稱作第三油路）：主機(jī)潤滑油系統(tǒng)→→差壓閥→發(fā)電機(jī)密封瓦→空氣抽出槽（氫側(cè)回油至密封回油擴(kuò)大槽→浮子油箱→空氣抽出槽）→主機(jī)潤滑油回油套管。

在此運(yùn)行方式下，發(fā)電機(jī)密封油由潤滑油系統(tǒng)供油，由于沒有油泵的增壓，供給油壓有限，應(yīng)快速排氫至在20～50kPa，直至密封油壓可以對(duì)機(jī)內(nèi)氫氣進(jìn)行有效密封。同時(shí)由于氫氣量有限，無法對(duì)發(fā)電機(jī)進(jìn)行有效冷卻，也應(yīng)快速降低機(jī)組負(fù)荷。

另外，當(dāng)發(fā)電機(jī)長期處于空氣狀態(tài)時(shí)（如長期停機(jī)需定期盤車），如密封瓦需要供油，按此運(yùn)行方式向密封瓦供油最為經(jīng)濟(jì)。此時(shí)應(yīng)調(diào)節(jié)潤滑油供密封油閥門，避免閥門開度過大造成發(fā)電機(jī)進(jìn)油。

（4）當(dāng)汽輪機(jī)潤滑油系統(tǒng)停止運(yùn)行，密封油系統(tǒng)也可獨(dú)立循環(huán)運(yùn)行。運(yùn)行流程為：密封油真空油箱→主密封油泵→差壓閥→發(fā)電機(jī)密封瓦→空氣抽出槽（氫側(cè)回油至密封回油擴(kuò)大槽→浮子油箱→空氣抽出槽）→真空油箱。

此運(yùn)行方式可以保證發(fā)電機(jī)內(nèi)氫氣壓力，但是由于此類潤滑油系統(tǒng)沒有冷卻裝置，在單獨(dú)運(yùn)行時(shí)密封油得不到冷卻，所以不可長期以此方式運(yùn)行。同時(shí)應(yīng)保證密封油真空裝置投運(yùn)，以保證回油順暢。

3 密封油系統(tǒng)在運(yùn)行中的注意事項(xiàng)

（1）只要內(nèi)部有需要密封的氣體，或者汽輪發(fā)電機(jī)組大軸需要轉(zhuǎn)動(dòng)，均需要投運(yùn)密封油系統(tǒng)。一般情況系，密封油壓高于機(jī)內(nèi)氫壓0.056±-0.02MPa最為適宜。

（2）油氫壓差值需要改變時(shí)，應(yīng)重新對(duì)差壓閥的彈簧進(jìn)行調(diào)整。

（3）在直流密封油泵供油運(yùn)行狀態(tài)下，如果主密封油泵短時(shí)間內(nèi)無法恢復(fù)，應(yīng)關(guān)閉真空油箱補(bǔ)油門，退出密封油真空系統(tǒng)運(yùn)行。

（4）密封油主油泵、真空油箱或者浮球閥故障等需要檢修時(shí)，都應(yīng)該用直流密封油泵進(jìn)行供油。

（5）如果真空泵無法投運(yùn)、主密封油泵供油時(shí)，也應(yīng)定期對(duì)發(fā)電機(jī)進(jìn)行補(bǔ)排氫，保證發(fā)電機(jī)內(nèi)氫氣純度，同時(shí)加強(qiáng)對(duì)密封真空油箱油位的監(jiān)視，如果不能保證穩(wěn)定油位，應(yīng)改為直流密封油泵供油，退出真空油箱運(yùn)行。

（6）當(dāng)交、直流密封油泵全部故障不能投運(yùn)時(shí)，應(yīng)立即采用第三油路供油，排氫以降低發(fā)電機(jī)內(nèi)壓力至0.05MPa以下，同時(shí)降低機(jī)組負(fù)荷。同時(shí)，應(yīng)打開回油擴(kuò)大槽上部的排氫管截止門，進(jìn)行連續(xù)補(bǔ)排氫，保證發(fā)電機(jī)內(nèi)氫氣純度。

（7）如果密封油回油擴(kuò)大槽油位高，導(dǎo)致油水探測器報(bào)警，則最好退出浮子油箱主路運(yùn)行，利用其旁路進(jìn)行排油?？梢酝ㄟ^密切監(jiān)視旁路上的液位觀察窗來控制旁路閥開度，保證油位在觀察窗中部附近。如果油位過低或者旁路觀察窗內(nèi)已經(jīng)沒油，則可能導(dǎo)致氫氣外泄，進(jìn)而導(dǎo)致發(fā)電機(jī)內(nèi)氫壓快速下降；如果油位過高或者觀察窗內(nèi)滿油，則可能導(dǎo)致發(fā)電機(jī)進(jìn)油。與此同時(shí)，盡快對(duì)浮子進(jìn)行處理，盡快投用浮子油箱。

（8）在啟停機(jī)過程中，發(fā)電機(jī)內(nèi)壓力低于0.05MPa左右時(shí)，浮子油箱有可能會(huì)出現(xiàn)排油不通暢的情況，甚至有可能滿油，只要回油擴(kuò)大槽下的油水探測器內(nèi)沒有油出現(xiàn)，則說明密封油回油利用回油擴(kuò)大槽與空氣抽出槽之間的高度差，流回了潤滑油回油套管。但是在此種情況下，依然要加強(qiáng)對(duì)發(fā)電機(jī)油水探測器的監(jiān)視，一旦有油，立即進(jìn)行排放，防止發(fā)電機(jī)進(jìn)油。隨著機(jī)內(nèi)壓力逐漸升高，浮子油箱的排油就會(huì)逐漸順暢。

（9）真空油箱異常及其處理方法。a.油箱真空低。有可能是由真空系統(tǒng)由漏點(diǎn)或者真空泵出力不足引起。需要找出并消除漏點(diǎn)或者解決真空泵出力低的缺陷。b.油箱油位偏高。主要是由浮球閥動(dòng)作不暢引起，需要退出真空油箱運(yùn)行并對(duì)浮球閥進(jìn)行檢修。如真空油箱不能退出，可以暫時(shí)通過控制進(jìn)油閥門開度來人工控制補(bǔ)油量。c.油箱油位低。主要是由浮球閥出口噴嘴堵塞或者浮球閥動(dòng)作不暢引起。這兩種原因都需要退出密封油真空系統(tǒng)運(yùn)行，（如機(jī)組需要密封油供油，可用直流密封油泵供油方式），并對(duì)其進(jìn)行檢修。此外，如果發(fā)電機(jī)密封瓦間隙異常增加，密封油供油量就會(huì)增大，也會(huì)導(dǎo)致此問題的發(fā)生，此情況可對(duì)密封瓦總油量進(jìn)行再次測算，通過與原始數(shù)據(jù)對(duì)比，判斷密封瓦是否出現(xiàn)間隙異常增大的情況。如果確認(rèn)是此原因，則須待停機(jī)大修時(shí)，換新密封瓦。

（10）油氫壓差低及其處理辦法：主要是由濾網(wǎng)堵塞、壓差閥跟蹤不好、差壓表不準(zhǔn)等原因引起。根據(jù)發(fā)生原因，可通過調(diào)試壓差閥、清洗濾網(wǎng)、重新校驗(yàn)差壓表等方法進(jìn)行解決。

（11）在機(jī)組運(yùn)行過程中，要保證密封油真空油箱負(fù)壓在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)，因?yàn)檎婵斩冗^高會(huì)引起的油中的水分飽和溫度降低，產(chǎn)生大量泡沫，進(jìn)而造成密封油泵抽空氣、管道振動(dòng)、出口母管油壓下降、備用泵聯(lián)啟以及油箱油位波動(dòng)等異?，F(xiàn)象。

4 結(jié) 論

綜上所述，密封油的正常運(yùn)行對(duì)發(fā)電機(jī)內(nèi)氫氣品質(zhì)有著至關(guān)重要的作用，在運(yùn)行中需要重點(diǎn)關(guān)注需要特別注意的問題。同時(shí)，影響氫氣品質(zhì)的因素也是多方面的，需要從保證系統(tǒng)正常穩(wěn)定運(yùn)行、差壓閥調(diào)節(jié)精度、軸瓦間隙調(diào)整、油凈化裝置等多方面下手。這樣才能從根本上保證發(fā)電機(jī)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

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