王停戈
摘 要:本文介紹了東方電氣集團(tuán)發(fā)電機(jī)組常規(guī)配套的發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng)的組成及功能,通過(guò)對(duì)密封油浮子油箱系統(tǒng)安全性和事故案列的分析,提出了密封油浮子油箱系統(tǒng)的優(yōu)化措施,可有效提高密封油系統(tǒng)運(yùn)行的安全性。
關(guān)鍵詞:密封油;浮子油箱;浮球閥;發(fā)電機(jī)進(jìn)油;跑氫
引言
1.發(fā)電機(jī)密封油浮子油箱系統(tǒng)簡(jiǎn)介
1.1密封油系統(tǒng)介紹
目前國(guó)內(nèi)大容量火力發(fā)電機(jī)組發(fā)電機(jī)普遍采用水氫氫冷卻系統(tǒng)即定子線圈采用水冷,定子鐵芯、轉(zhuǎn)子采用氫氣冷卻,而發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng)就是專用于向發(fā)電機(jī)密封瓦供油,且使油壓高于發(fā)電機(jī)內(nèi)氣壓(氫壓)一定數(shù)量值,以防止發(fā)電機(jī)氫氣沿轉(zhuǎn)軸與密封瓦之間的間隙向外泄漏,同時(shí)也防止油壓過(guò)高而導(dǎo)致發(fā)電機(jī)大量進(jìn)油。東方電氣集團(tuán)發(fā)電機(jī)組常規(guī)配套的發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng)采用單流環(huán)形式,主要由密封瓦、真空油箱、交流主密封油泵、直流事故密封油泵、差壓調(diào)節(jié)閥、回油擴(kuò)大槽、浮子油箱、空氣抽出槽、真空泵、再循環(huán)泵及相應(yīng)的連接管道、閥門及測(cè)點(diǎn)組成,系統(tǒng)如圖1所示。
1.2浮子油箱系統(tǒng)介紹
浮子油箱系統(tǒng)作為密封油系統(tǒng)的重要組成部分,常規(guī)采用單臺(tái)浮子油箱并設(shè)手動(dòng)旁路的運(yùn)行方式(如圖2所示)。浮子油箱接收來(lái)自回油擴(kuò)大槽的氫側(cè)回油,氫側(cè)回油進(jìn)入浮子油箱后使油中的氫氣進(jìn)一步分離出來(lái)。浮子油箱上部通過(guò)平衡閥(排氣閥)與回油擴(kuò)大槽氣側(cè)相連,通過(guò)發(fā)電機(jī)內(nèi)氣體的靜壓使浮子油箱中的油排出至空氣抽出槽。浮子油箱進(jìn)出口設(shè)有手動(dòng)閥,內(nèi)部裝有自動(dòng)控制液位的機(jī)械式浮球閥,使油箱中油位控制在一定范圍內(nèi),外部還設(shè)有手動(dòng)旁路以及觀察窗,當(dāng)發(fā)電機(jī)氣體置換或機(jī)內(nèi)氣壓低回油不暢時(shí)需切旁路手動(dòng)控制油位。
由上述介紹可看出,浮子油箱起到保證密封油系統(tǒng)回油通暢以及防止氫氣通過(guò)回油管路外泄的作用。若浮子油箱油位調(diào)節(jié)不好,浮子油箱油位過(guò)高,可能造成氫側(cè)排油不暢,導(dǎo)致發(fā)電機(jī)進(jìn)油;而浮子油箱油位過(guò)低可能使“油封”遭到破壞導(dǎo)致跑氫,故浮子油箱系統(tǒng)在保證發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng)安全運(yùn)行上起著至關(guān)重要的作用。
2.浮子油箱系統(tǒng)安全性分析
正常運(yùn)行中,浮子油箱液位通過(guò)浮球閥進(jìn)行調(diào)節(jié)。東方電氣集團(tuán)發(fā)電機(jī)常規(guī)配套單流環(huán)密封油系統(tǒng)浮子油箱中采用的是機(jī)械式浮球閥,其浮子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制造工藝存在較多隱患:(1)浮球閥水平安裝,使活塞和導(dǎo)向活塞間有一個(gè)向下的重力,容易造成活塞和導(dǎo)向活塞卡澀;(2)浮球閥活塞和導(dǎo)向活塞及配合襯套沒(méi)有進(jìn)行任何硬化處理,質(zhì)地較軟容易拉傷活塞和導(dǎo)向活塞;(3)浮球閥調(diào)節(jié)線普遍性差,運(yùn)行時(shí)動(dòng)作頻繁且幅度較大;(4)由于浮子油箱空間限制,浮球閥活塞直徑小,間隙設(shè)計(jì)較小;(5)浮子油箱容積設(shè)計(jì)較小,儲(chǔ)存、緩沖的裕度不夠,短時(shí)間內(nèi)油箱的液位就會(huì)發(fā)生突變等。
而當(dāng)浮球閥故障后,設(shè)備的在線維修亦存在重大安全隱患。在線維修需要打開(kāi)旁路閥進(jìn)行回油,隔離浮子油箱并對(duì)其進(jìn)行氫氣置換、氮?dú)饣蚨趸即祾?,操作人員手動(dòng)控制旁路閥開(kāi)度。旁路閥手動(dòng)調(diào)節(jié)難度大,稍有不慎,就會(huì)造成發(fā)電機(jī)內(nèi)氫壓下降、跑氫或者密封油回油不暢、回油擴(kuò)大槽滿油甚至發(fā)電機(jī)進(jìn)油等惡劣后果。在發(fā)電機(jī)氣體置換或啟停機(jī)期間發(fā)電機(jī)內(nèi)氣體壓力低時(shí)亦需要操作人員通過(guò)手動(dòng)調(diào)節(jié)旁路閥來(lái)控制密封油回油,特別是機(jī)內(nèi)氣壓低時(shí),若旁路手動(dòng)門開(kāi)啟不及時(shí)既有發(fā)電機(jī)進(jìn)油的危險(xiǎn)。此外,密封油浮子油箱常規(guī)未配置遠(yuǎn)傳液位監(jiān)視裝置,不利于運(yùn)行人員對(duì)異常及事故的及時(shí)發(fā)現(xiàn)及處理。
發(fā)電機(jī)氣體置換(機(jī)內(nèi)氣體壓力低)時(shí)旁路調(diào)節(jié)不當(dāng)造成發(fā)電機(jī)進(jìn)油和密封油浮球閥卡澀、調(diào)節(jié)性能差都是許多電廠所遇到過(guò)的密封油系統(tǒng)典型故障,例如:(1)鄒縣電廠#5、#6 600MW機(jī)組均出現(xiàn)密封油浮球閥卡澀,造成密封油擴(kuò)大槽滿油,發(fā)電機(jī)進(jìn)油,主油箱油位下降;(2)寧德電廠#1 660MW機(jī)組因?yàn)楦∽佑拖涓∏蜷y卡澀在較大開(kāi)位,造成浮子油箱油封迅速破壞,氫氣沿浮子油箱漏至空氣抽出槽,由于短時(shí)間內(nèi)漏氫量較大,防爆風(fēng)機(jī)不能及時(shí)將漏氫全部排出,空氣抽出槽內(nèi)氫氣通過(guò)兩端回油管道返回至發(fā)電機(jī)汽、勵(lì)兩端,再通過(guò)發(fā)電機(jī)大端蓋從軸端外漏,遇發(fā)電機(jī)碳刷或摩擦產(chǎn)生明火,機(jī)組緊急停機(jī);(3)國(guó)電南寧電廠#1 660MW機(jī)組啟停機(jī)氣體置換時(shí),多次因浮子油箱旁路門調(diào)節(jié)不當(dāng)造成發(fā)電機(jī)進(jìn)油。
上述可看出,常規(guī)配置的發(fā)電機(jī)密封油浮子油箱系統(tǒng)安全隱患大,對(duì)此,針對(duì)幾種優(yōu)化方案進(jìn)行分析對(duì)比。
3.浮子油箱系統(tǒng)方案分析對(duì)比
3.1 常規(guī)方案
(1)系統(tǒng)配置:常規(guī)浮子油箱加手動(dòng)旁路。
(2)優(yōu)點(diǎn):密封油系統(tǒng)常規(guī)配置,無(wú)附加投資。
(3)缺點(diǎn):密封油浮球閥調(diào)節(jié)線性差、有卡澀的風(fēng)險(xiǎn);氣體置換和機(jī)內(nèi)氣壓低時(shí)需手動(dòng)開(kāi)啟旁路門進(jìn)行調(diào)節(jié);浮球閥故障在線檢修需專人持續(xù)對(duì)旁路門進(jìn)行手動(dòng)調(diào)節(jié),調(diào)節(jié)難度大;無(wú)液位遠(yuǎn)傳監(jiān)視,不利于事故的及時(shí)發(fā)現(xiàn)與處理。
3.2 優(yōu)化方案一
(1)系統(tǒng)配置:浮子油箱配帶遠(yuǎn)傳信號(hào)液位計(jì),信號(hào)引入DCS遠(yuǎn)程監(jiān)視。
(2)優(yōu)點(diǎn):投資小,浮子油箱液位實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)視,便于運(yùn)行人員的監(jiān)視以及對(duì)故障的及時(shí)處理。
(3)缺點(diǎn):密封油浮球閥調(diào)節(jié)線性差、有卡澀的風(fēng)險(xiǎn);氣體置換和機(jī)內(nèi)氣壓低時(shí)需手動(dòng)開(kāi)啟旁路門進(jìn)行調(diào)節(jié);浮球閥故障在線檢修需專人持續(xù)對(duì)旁路門進(jìn)行手動(dòng)調(diào)節(jié),調(diào)節(jié)難度大。
3.3 優(yōu)化方案二
(1)系統(tǒng)配置:浮子油箱擴(kuò)容,采用大容量浮子油箱加手動(dòng)旁路,并配液位遠(yuǎn)傳裝置。
(2)優(yōu)點(diǎn):增加油箱容積,便于合理布置內(nèi)部設(shè)備與安裝接口,減小進(jìn)油對(duì)浮球閥的沖擊影響;浮子油箱容積大,浮球閥調(diào)節(jié)更緩慢平穩(wěn),油封破壞與浮子油箱滿油反應(yīng)時(shí)間增加,可靠性增加;液位實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)視,便于運(yùn)行人員的監(jiān)視以及對(duì)故障的及時(shí)處理。
(3)缺點(diǎn):氣體置換和機(jī)內(nèi)氣壓低時(shí)需手動(dòng)開(kāi)啟旁路門進(jìn)行調(diào)節(jié);浮球閥故障在線檢修需專人持續(xù)對(duì)旁路門進(jìn)行手動(dòng)調(diào)節(jié),調(diào)節(jié)難度大;投資增加。endprint
3.4 優(yōu)化方案三
(1)系統(tǒng)配置:雙浮子油箱并列運(yùn)行,并配液位遠(yuǎn)傳裝置,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3所示。正常運(yùn)行時(shí)雙浮子油箱同時(shí)投入,并列運(yùn)行,連通閥開(kāi)啟。
(2)優(yōu)點(diǎn):雙浮子油箱并列運(yùn)行,浮子油箱油位變化緩慢,浮球閥調(diào)節(jié)更緩慢平穩(wěn),可靠性增加;浮子油箱及浮球閥在線檢修時(shí),另一浮子油箱可自動(dòng)單獨(dú)運(yùn)行,無(wú)需手動(dòng)調(diào)節(jié)旁路,安全性增加且節(jié)約人力;機(jī)組啟停機(jī)和氣體置換時(shí)可實(shí)現(xiàn)雙浮子油箱并列運(yùn)行全程自動(dòng)調(diào)節(jié),降低了發(fā)電機(jī)進(jìn)油的風(fēng)險(xiǎn),增加了其本質(zhì)安全性。
(3)缺點(diǎn):投資增大(附加投資大概20~25萬(wàn)元),系統(tǒng)布置更復(fù)雜。
3.5對(duì)比分析
常規(guī)配套的密封油系統(tǒng)浮子油箱未設(shè)液位遠(yuǎn)傳裝置,不利于運(yùn)行人員對(duì)浮子油箱油位的監(jiān)視,若浮子油箱油位異常時(shí)運(yùn)行人員不能及時(shí)的發(fā)現(xiàn)與處理,往往是回油擴(kuò)大槽油位高信號(hào)或漏氫信號(hào)報(bào)出才發(fā)現(xiàn)異常,造成了事故擴(kuò)大,安全可靠性較低。方案一增加了浮子油箱液位的遠(yuǎn)傳裝置,有利于運(yùn)行人員對(duì)浮子油箱液位的監(jiān)視及對(duì)異常的及時(shí)處理,降低了發(fā)電機(jī)進(jìn)油與跑氫的風(fēng)險(xiǎn),但機(jī)內(nèi)氣壓低時(shí)要旁路手動(dòng)調(diào)節(jié),需培訓(xùn)與增強(qiáng)運(yùn)行人員的調(diào)節(jié)能力,從而有效防止事故的發(fā)生。
方案二、三的優(yōu)化設(shè)計(jì)主要出于提高浮子油箱系統(tǒng)本質(zhì)安全性的考慮。方案二可有效增加浮球閥的使用壽命及減小浮球閥卡澀的機(jī)率,增加了浮子油箱運(yùn)行的可靠性,但與方案一同樣存在著旁路手動(dòng)調(diào)節(jié)的問(wèn)題。方案三采用雙浮子油箱并列運(yùn)行,實(shí)現(xiàn)了浮子油箱系統(tǒng)油位在機(jī)內(nèi)氣壓低(氣體置換)和單浮子油箱在線檢修時(shí)的全程自動(dòng)調(diào)節(jié),有效提高了浮子油箱系統(tǒng)的本質(zhì)安全可靠性,降低了發(fā)電機(jī)進(jìn)油及跑氫的事故機(jī)率,附加投資金額相應(yīng)增加。
4.結(jié)束語(yǔ)
綜上分析,方案二采用改進(jìn)型大容量浮子油箱并增加油位遠(yuǎn)傳裝置優(yōu)點(diǎn)明顯,系統(tǒng)安全性、可靠性增加,但未達(dá)到全面自動(dòng)化水平。方案三采用雙浮子油箱并列運(yùn)行,考慮到發(fā)電機(jī)氣體置換和低氣壓往往發(fā)生在機(jī)組啟停機(jī)階段,此時(shí)工作量大,自動(dòng)調(diào)節(jié)可有效節(jié)約人力,也降低了因操作不當(dāng)或操作不及時(shí)引起事故的風(fēng)險(xiǎn),雖然此方案附加投資大,但可有效提高密封油及浮子油箱系統(tǒng)的本質(zhì)安全性和可靠性,故推薦電廠發(fā)電機(jī)密封油采用雙浮子油箱系統(tǒng)。
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