探究發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng)排油箱運(yùn)行方式

楊寧毛　巍嶺　趙云鵬

摘要：在設(shè)備運(yùn)行過程中，不可避免的出現(xiàn)故障，導(dǎo)致運(yùn)行狀態(tài)偏離。發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng)的功能是通過向發(fā)電機(jī)密封件供給潤滑油的方式防止發(fā)電機(jī)內(nèi)的氫氣從動靜密封處漏出，并防止氫氣受到密封油中所夾帶空氣的污染，保證發(fā)電機(jī)內(nèi)的氫氣純度，從而為氫氣冷卻發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子建立安全條件。在發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng)中，浮球閥為連桿結(jié)構(gòu)，同時處于高溫油中，屬于易故障的設(shè)備，而對于發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng)需要處理的兩個重要問題——實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)內(nèi)部氫氣密封和防止發(fā)電機(jī)內(nèi)部進(jìn)油，都與浮球閥有著直接的聯(lián)系。一旦浮球閥失效，如果處理不及時，將導(dǎo)致嚴(yán)重后果。為了減緩設(shè)備故障導(dǎo)致的后果，在考慮現(xiàn)有條件的基礎(chǔ)上，可以充分利用密封油系統(tǒng)設(shè)計上的冗余，以不同的系統(tǒng)運(yùn)行方式來達(dá)到這一目的。結(jié)合系統(tǒng)正常運(yùn)行方式，闡述了發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng)浮球閥卡澀，無法關(guān)閉，浮球閥連桿松脫，無法開啟等調(diào)試過程出現(xiàn)的問題。

關(guān)鍵詞：密封油系統(tǒng)；閥門失效；運(yùn)行方式

1發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng)簡介

發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng)的功能是通過向發(fā)電機(jī)密封件供給潤滑油的方式防止發(fā)電機(jī)內(nèi)的氫氣從動靜密封處漏出，并防止氫氣受到密封油中所夾帶空氣的污染，保證發(fā)電機(jī)內(nèi)的氫氣純度，從而為氫氣冷卻發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子建立安全條件。

發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng)和發(fā)電機(jī)氫氣供應(yīng)系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)定子冷卻水系統(tǒng)一樣均是發(fā)電機(jī)輔機(jī)相關(guān)系統(tǒng)，在發(fā)電機(jī)正常工作中起著重要的作用，并且這幾個系統(tǒng)之間也是相互關(guān)聯(lián)的。發(fā)電機(jī)在工作時，實(shí)現(xiàn)機(jī)械能與電能轉(zhuǎn)換的過程中，轉(zhuǎn)子和定子線圈會產(chǎn)生大量的熱量，氫氣作為一種很好的冷卻劑被用來將這些熱量傳遞出去，以保證發(fā)電機(jī)的正常工作。發(fā)電機(jī)氫氣供應(yīng)系統(tǒng)負(fù)責(zé)向發(fā)電機(jī)提供作為冷卻劑的氫氣；發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng)負(fù)責(zé)為發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動的軸和靜止的機(jī)殼部分之間的環(huán)形間隙提供壓力密封油，以防止發(fā)電機(jī)內(nèi)部氫氣的外泄。密封油在保證氫氣密封的同時，應(yīng)盡量保持低壓，以防止密封油進(jìn)入發(fā)電機(jī)內(nèi)部。

發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng)運(yùn)行過程中，需要考慮的根本問題就是實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)內(nèi)部氫氣密封和防止發(fā)電機(jī)內(nèi)部進(jìn)油。

2發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng)浮球閥失效典型事件

現(xiàn)場在不同機(jī)組上分別發(fā)生過一起發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng)回油箱排油閥失效的事件，兩起事件在顯露系統(tǒng)潛在的風(fēng)險時，也給系統(tǒng)運(yùn)行方式帶來較大的挑戰(zhàn)。

2.1密封油系統(tǒng)排油箱管系

機(jī)組密封油系統(tǒng)排油箱分為正常排油箱和緊急排油箱，油箱閥門為2進(jìn)3出式：2個進(jìn)油截止閥，2個排放浮球閥和1個排放截止閥。其中，浮球閥用于排油箱自動控制，排放截止閥用2個排放浮球閥均失效時手動控制。

2.2浮球閥卡澀，無法關(guān)閉

1號機(jī)組汽輪機(jī)非核沖轉(zhuǎn)前，給發(fā)電機(jī)內(nèi)部充入冷卻空氣時（此次非核沖轉(zhuǎn)不采用氫氣冷卻發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子），發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)勵側(cè)密封瓦處有油煙冒出，同時發(fā)電機(jī)內(nèi)部空氣壓力最高只能保持約140kPa，每到140kPa壓空就從發(fā)電機(jī)軸承箱開口處泄出。該事件的發(fā)生直接導(dǎo)致無法進(jìn)行發(fā)電機(jī)整體氣密性試驗，制約非核沖轉(zhuǎn)的進(jìn)行。如果正常運(yùn)行時出現(xiàn)此情況，會使氫氣大量外泄，后果不堪設(shè)想。在隨后的檢查中，發(fā)現(xiàn)緊急回油箱浮球閥卡澀，無法自動關(guān)閉。由于閥門不能關(guān)閉，布置在不同高度上的管系形成U型管。發(fā)電機(jī)內(nèi)部初始充壓時，發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng)回油管線為滿油狀態(tài)，當(dāng)壓力達(dá)到一定值時，便會將U型管中密封油排盡（至潤滑油系統(tǒng)），導(dǎo)致發(fā)電機(jī)內(nèi)部充壓縮空氣壓力快速降低。

2.3浮球閥連桿松脫，無法開啟

2號機(jī)組在汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)至額定轉(zhuǎn)速，做并網(wǎng)前準(zhǔn)備時，汽輪發(fā)電機(jī)組因發(fā)電機(jī)漏液液位過高跳機(jī)。幸于現(xiàn)場處理及時，未造成發(fā)電機(jī)內(nèi)部進(jìn)油或者發(fā)電機(jī)繞組絕緣降低等嚴(yán)重后果；在對原因進(jìn)行分析后，檢查發(fā)現(xiàn)正?；赜拖涓∏蜷y連桿松脫，無法開啟。事件的大致過程推斷如下：由于正?；赜拖涓∏蜷y無法開啟，同時，緊急排油箱未投，密封回油在正?；赜拖錆M油后，便開始在回油管道中積累，流向發(fā)電機(jī)漏液檢測裝置，相繼觸發(fā)發(fā)電機(jī)漏液液位高、發(fā)電機(jī)漏液液位過高，導(dǎo)致汽輪發(fā)電機(jī)跳機(jī)。

3浮球閥失效與系統(tǒng)運(yùn)行方式

兩起事件的直接原因都是浮球閥失效，兩種閥門失效狀態(tài)對應(yīng)兩種風(fēng)險：浮球閥一直開，密封油失去密封效果，氫氣泄漏；浮球閥一直關(guān)，密封回油受阻，發(fā)電機(jī)進(jìn)油風(fēng)險。為了達(dá)到風(fēng)險控制，減少浮球閥失效的直接后果，可以通過調(diào)整正常排油箱和緊急排油箱的投運(yùn)狀態(tài)來實(shí)現(xiàn)。

3.1系統(tǒng)啟動

發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng)在初始啟動時，由汽輪機(jī)潤滑油系統(tǒng)供油，在這種情況下，油溫較低，密封油黏性較大；回油管線充滿油，運(yùn)動阻力大；回油完全依靠重力回流，動力不足。發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng)回油管線單列運(yùn)行時，可能出現(xiàn)回油不暢的問題。因此，在啟動時，為了保證不出現(xiàn)排油不暢問題，將圖1中所示的3個排放閥全部開啟。當(dāng)發(fā)電機(jī)內(nèi)部壓力升到約60kPa（底限是排油箱高報消失）時，將排放截止閥關(guān)閉，避免壓力波動導(dǎo)致氫氣泄漏，同時退出緊急排油箱運(yùn)行。

3.2系統(tǒng)正常運(yùn)行

在密封油系統(tǒng)正常運(yùn)行時，正常排油箱投運(yùn)是毫無爭議的，緊急排油箱是否投運(yùn)，需要權(quán)衡風(fēng)險。

若投運(yùn)緊急排油箱，將增加系統(tǒng)運(yùn)行的設(shè)備。正如浮球閥會出現(xiàn)失效一樣，任何一個設(shè)備都有失效的可能。增加運(yùn)行設(shè)備，無疑會增大失效的風(fēng)險。與氫氣相連的設(shè)備失效，都將增大氫氣泄露的風(fēng)險。從好的一面看，投運(yùn)緊急排油箱能夠增加密封油在排油箱中的表面積，有利于密封油中的氫氣析出。

若不投運(yùn)緊急排油箱，根據(jù)2號機(jī)組在進(jìn)行汽輪機(jī)額定轉(zhuǎn)速平臺發(fā)電機(jī)漏液液位高跳機(jī)事件的經(jīng)驗反饋，正常排油箱（與緊急排油箱體積相等）僅能容納3分鐘的排放量，滿油后，5分鐘左右，漏液監(jiān)測裝置就會進(jìn)油。從故障發(fā)生，到觸發(fā)跳機(jī)信號，只有不到10分鐘的時間來處理這種緊急情況。

在考慮到，2號機(jī)組處于第一個燃料循環(huán)周期，現(xiàn)場故障維修工作較多，同時運(yùn)行隊伍尚且年輕化，經(jīng)驗不夠豐富，對于這種有時限且存在重大風(fēng)險的故障處理可能不夠果斷。在經(jīng)過討論后，決定將排油箱兩列全部投運(yùn)。

4結(jié)語

發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng)在調(diào)試過程遇到的問題絕不僅僅只是排油箱運(yùn)行方式的選擇，但是這種綜合分析以及風(fēng)險權(quán)衡，卻能把這個系統(tǒng)的功能完整表現(xiàn)出來。機(jī)組調(diào)試得出的運(yùn)行方式，是否是最終的長期運(yùn)行方式也未可知。風(fēng)險隨著環(huán)境的改變而變化，需要在不斷的經(jīng)驗反饋中摸索總結(jié)。