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商丘裕東發(fā)電有限責(zé)任公司(以下簡稱裕東電廠)2x 300 Mw機(jī)組系國產(chǎn)引進(jìn)型QFSN一300—2型汽輪發(fā)電機(jī)組，其冷卻方式為水、氫、氫，即定子線圈水內(nèi)冷，轉(zhuǎn)子繞組和定子鐵芯采用氫冷。

1 裕東電廠雙流環(huán)密封油系統(tǒng)概況

1．1 密封油系統(tǒng)簡介

裕東電廠2×315Mw 水氫氫冷汽輪發(fā)電機(jī)組采用目前較成熟的雙流環(huán)密封油系統(tǒng)對發(fā)電機(jī)的氫氣進(jìn)行密封。該密封技術(shù)是比較完善的供油系統(tǒng)，其密封油系統(tǒng)分空側(cè)和氫側(cè)油路二個(gè)部分。

空側(cè)密封油抽路：由交流電動機(jī)驅(qū)動的空側(cè)密封油油泵，從空側(cè)回油箱取得油源，它把一部分油泵入油冷卻器、濾油器，然后注入密封瓦的空側(cè)，另一部分油則經(jīng)過差壓閥流回到油泵的進(jìn)油側(cè)。通過差壓調(diào)節(jié)閥將密封瓦處的空側(cè)密封油油壓始終保持在高出發(fā)電機(jī)機(jī)內(nèi)氣體壓力(84±8)kPa的水平上，另外空側(cè)密封油直流備用泵使油以相同方式循環(huán)。

氫側(cè)密封油油路：氫側(cè)密封油油路中的油泵從氫側(cè)控制箱取得油源。它把一部分油經(jīng)油冷卻器、濾油器、平衡閥泵往密封瓦的氫側(cè)。在油泵旁裝有旁路管道，通過節(jié)流閥對氫側(cè)油壓進(jìn)行粗調(diào)。氫側(cè)油路的油壓則通過平衡閥進(jìn)行細(xì)調(diào)，并使之自動跟蹤空側(cè)油壓，以達(dá)到基本相同的水平，密封油表盤上差壓計(jì)的壓力差要求不大于±490 Pa。另外氫側(cè)密封油直流備用油泵(并聯(lián)在交流油泵的兩端，使氫側(cè)直流油泵，以相同的方式循環(huán))。氫側(cè)密封油箱油位通過空側(cè)密封油泵出口補(bǔ)油或向空側(cè)密封油泵入口排油來控制。

1．2 雙流環(huán)密封油結(jié)構(gòu)汽輪發(fā)電機(jī)提純補(bǔ)氫量大的原因分析

通過對密封油系統(tǒng)的分析，氫側(cè)密封油與發(fā)電機(jī)內(nèi)冷卻用氫氣直接接觸，只要能保持空氫側(cè)密封油壓力完全相等，氫側(cè)密封油路完全獨(dú)立運(yùn)行，與空氣失去接觸機(jī)會，氫氣純度就不會下降。但是，空、氫側(cè)密封瓦油環(huán)間密封油總是存在或大或小的壓力差，不管是空側(cè)密封油在密封瓦內(nèi)向氫側(cè)竄油，或是氫側(cè)密封油在密封瓦內(nèi)向空側(cè)竄油，都存在含有空氣的密封油在進(jìn)行相互交換的現(xiàn)象，只是交換的位置不同而已，前者發(fā)生在密封瓦內(nèi)，后者發(fā)生在氫側(cè)密封油箱內(nèi)。在現(xiàn)場，通過對氫側(cè)密封油箱油位的升降及幅度的大小來判斷交換量的強(qiáng)弱。所有的交換最終通過氫側(cè)密封油與氫氣的接觸，密封油中的部分空氣析出造成氫氣純度下降，補(bǔ)氣量增大。

從設(shè)備結(jié)構(gòu)及工作原理分析，形成空側(cè)密封油和氫側(cè)密封油壓力不平衡有兩個(gè)主要原因，一是氫側(cè)密封油系統(tǒng)的平衡閥調(diào)節(jié)精度不是很高。雖然要求平衡閥的精度為±490 Pa，在結(jié)構(gòu)上通過控制平衡活塞的加工裝配精度(配合間隙)來保障，在實(shí)際運(yùn)行過程中，油中總是含有少量雜質(zhì)，造成活塞的運(yùn)動阻力增大，甚至卡澀，導(dǎo)致平衡閥調(diào)節(jié)精度變差，不能總是維持空、氫側(cè)密封油壓力差為標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，進(jìn)而造成氫氣污染、增大補(bǔ)氫量。

另一個(gè)原因是空、氫側(cè)密封油壓力的測量誤差。真實(shí)反映密封瓦內(nèi)油壓平衡的壓力測點(diǎn)從信號采集上有困難，現(xiàn)只能測量密封瓦上的空、氫側(cè)密封油進(jìn)油處的壓力作為平衡閥的調(diào)節(jié)信號。管路的布置及走向不可能完全相同，焊口的多少及焊口處局部阻力也不可能完全相同，最終導(dǎo)致測量存在誤差，反映在平衡閥上。就不能有效維持空、氫側(cè)密封油壓力的平衡，引起發(fā)電機(jī)補(bǔ)氫量增大。

因此，雙流環(huán)密封瓦的密封油系統(tǒng)空、氫側(cè)密封油壓力在運(yùn)行中很難達(dá)到真正平衡，導(dǎo)致空氣進(jìn)入氫氣系統(tǒng)，是氫冷發(fā)電機(jī)提純補(bǔ)氫量大的根本原因。

從原理上分析，可通過調(diào)節(jié)平衡閥，使氫側(cè)油箱油位無變化，達(dá)到真正的空氫側(cè)油壓的平衡，來達(dá)到最佳調(diào)節(jié)的目的，但這只是各參數(shù)穩(wěn)定工況下的點(diǎn)平衡。不過可以通過它，在一定時(shí)問段內(nèi)較好的平衡，作為我們提高氫氣純度調(diào)節(jié)手段的有效可用依據(jù)。

2 裕東電廠撐1、2發(fā)電機(jī)氫氣純度下降較快的原因分析

2．1 補(bǔ)氫量大的原因

氫冷發(fā)電機(jī)的氫氣系統(tǒng)中影響發(fā)電機(jī)氫氣純度的因素有以下幾個(gè)方面：(1)制氫站來氫的純度和濕度；(2)補(bǔ)氫管路中有壓縮空氣漏入；(3)發(fā)電機(jī)中氫氣濕度；(4)密封油系統(tǒng)空氫側(cè)竄油(上面分析的雙流環(huán)密封瓦結(jié)構(gòu)原因)；(5)氫氣純度的測量儀表有問題。

2．2 裕東電廠氫純運(yùn)行情況簡介

裕東電廠#2機(jī)組自2006年機(jī)組大修后一直存在為了提高氫氣純度而補(bǔ)氫量大的問題。進(jìn)入2008年8月以來，平均不到4天需排換氫氣(純度在96％時(shí)開始提純至98％)一次，補(bǔ)氫量每天達(dá)45 m，；氫純下降速度每天達(dá)0．6％，最快時(shí)一天達(dá)l％。

#1機(jī)組自2005年大修后平均l5天左右補(bǔ)氫一次，到2008年9月后，平均5天左右補(bǔ)氫一次，補(bǔ)氫量每天達(dá)20 m3；氫純下降速度每天達(dá)0．4％，最快時(shí)一天達(dá)0．6％。

大量的補(bǔ)排氫量造成制氫站的高負(fù)荷運(yùn)行和極大浪費(fèi)，且危及機(jī)組的安全和運(yùn)行經(jīng)濟(jì)。為了減少II'~F氫次數(shù)和補(bǔ)氫量，對氫油水系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，并觀察分析，開始對氫氣系統(tǒng)和密封油系統(tǒng)進(jìn)行排查，并對在線氫氣純度儀進(jìn)行校驗(yàn)，原因一一排查。最后只有第4條原因未能排除。

經(jīng)過跟蹤觀察發(fā)現(xiàn)平衡閥在參與調(diào)節(jié)過程中很不靈敏，氫側(cè)油箱進(jìn)排油管有時(shí)冷有時(shí)熱，油箱油位在120~200間每天擺動一兩次。

2．3 檢修內(nèi)容及發(fā)現(xiàn)的問題

2008年l1月對#2、l機(jī)組的氫側(cè)油路進(jìn)行調(diào)節(jié)觀察，并停運(yùn)檢修平衡閥、檢查油信號管等，發(fā)現(xiàn)如下問題：(1)#2機(jī)的油壓信號管的壓力閥門未全開；(2)#2、1機(jī)的密封油平衡閥的閥芯有卡澀現(xiàn)象；(3)#l機(jī)的主差壓閥在油溫高于46℃ 以上時(shí)，油氫差壓只能維持在O．07 MPa左右：(4)平衡閥的壓力信號管中油質(zhì)較差，有雜質(zhì)；(5)#l機(jī)組氫側(cè)油箱油位高，處于排油運(yùn)行狀態(tài)；(6)查大修的檢修記錄，#l機(jī)密封瓦間隙空側(cè)環(huán)0．37 mm、氫側(cè)環(huán)O．30 mm，#2機(jī)密封瓦間隙空側(cè)環(huán)O．30 mm、氫側(cè)環(huán)0．25 mm。查裕東電廠上海汽輪發(fā)電機(jī)QFSN一300—2型機(jī)組的圖紙，核對密封瓦的裝配技術(shù)要求，密封瓦與轉(zhuǎn)軸直徑間隙為0．15～0．28 mm。

2．4 防止氫純下降過快、減少補(bǔ)氫量的措施

(1)現(xiàn)在發(fā)電廠設(shè)備管理方面都推行狀態(tài)檢修，對于密封瓦的檢修通常只有在A、B級檢修時(shí)才進(jìn)行檢查。因此應(yīng)把握好檢修時(shí)機(jī)，嚴(yán)格按廠家的技術(shù)要求對密封瓦間隙進(jìn)行調(diào)整修復(fù)，并盡量靠近軸與瓦間隙技術(shù)指標(biāo)的下限，可以減少密封油流量，從總量上降低密封油中空氣攜帶量。

(2)保持密封油油質(zhì)。密封油刮片式濾網(wǎng)每班要定期清理一次，保證供油穩(wěn)定，減少油中雜質(zhì)。由于刮片式濾網(wǎng)不能有效過濾掉密封油中的微小顆粒，顆粒在密封油的攜帶下，進(jìn)入到密封瓦中，造成密封瓦磨損，軸頸被劃傷，在解體檢查時(shí)，通?？煽吹捷S徑和瓦的烏金層上有多道深度在0．O5～O．2O inm左右的溝道，致使密封瓦在運(yùn)行中實(shí)際間隙增大的原因。

因密封油系統(tǒng)相對封閉，在密封油箱上加裝在線油凈化裝置，保持油質(zhì)質(zhì)量和較低的水分及雜質(zhì)。防止平衡閥卡澀，調(diào)節(jié)失靈。

(3)提高平衡閥的調(diào)節(jié)精度和運(yùn)行可靠性，每次A、B級檢修后或日常點(diǎn)檢分析中發(fā)現(xiàn)氫純下降情況異常時(shí)，要求專業(yè)維護(hù)人員對平衡閥進(jìn)行調(diào)節(jié)，保證其調(diào)節(jié)動作靈活準(zhǔn)確，當(dāng)氫壓、油溫等變化時(shí)，確?？?、氫側(cè)密封油壓力能達(dá)到隨時(shí)平衡狀態(tài)。

平衡閥的作用就是通過空、氫側(cè)油壓信號的強(qiáng)弱變化影響閥內(nèi)活塞上下力的變化，調(diào)節(jié)閥門開度，控制氫側(cè)密封油量，從而保證密封瓦油環(huán)內(nèi)氫側(cè)油壓與空側(cè)密封油環(huán)內(nèi)的油壓接近相等，這時(shí)由于沒有壓差或很有限的壓差，空、氫密封油就沒有流動的動力，相互交換就停止，由于氫側(cè)油箱獨(dú)立性最好，可根據(jù)油箱油位的變化，反映密封油在密封瓦中的運(yùn)行狀況。根據(jù)此原理，在密封油系統(tǒng)的調(diào)試中，利用氫側(cè)密封油箱油位的變化，間接反映平衡閥平衡性能，通常點(diǎn)檢員及維護(hù)人員可定期采取關(guān)閉密封油箱補(bǔ)、排油門(前提是補(bǔ)、排油門無內(nèi)漏)，20 min定時(shí)觀察氫側(cè)密封油箱油位升降及油位變化量，判斷油箱是補(bǔ)油或排油以及補(bǔ)、排油量的大小，對平衡閥進(jìn)行調(diào)整，當(dāng)達(dá)到20 min內(nèi)密封油箱油位基本穩(wěn)定，上下波動在4rain以內(nèi)，說明空、氫側(cè)密封油在密封瓦內(nèi)交換量是可接受的，根據(jù)多次調(diào)整經(jīng)驗(yàn)，氫側(cè)油箱油位處于不變或微降時(shí)，氫純保持得相對較好。

日常工作中，每班要對補(bǔ)排油管溫度變化進(jìn)行監(jiān)督，及時(shí)發(fā)現(xiàn)平衡閥跟蹤情況是否靈敏。

(4)調(diào)節(jié)密封油的溫度，從而控制密封油的粘度，在同樣的空、氫側(cè)油壓差下，可控制密封油的需求量及交換量。基于這個(gè)原理，根據(jù)廠家技術(shù)說明書中對密封油溫標(biāo)準(zhǔn)上下限的要求，進(jìn)行油溫變動的調(diào)試試驗(yàn)(根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)油溫太低，會導(dǎo)致發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸的振動增大)，盡量保持密封油溫在廠家要求標(biāo)準(zhǔn)和經(jīng)驗(yàn)溫度范尼電阻在系統(tǒng)正常時(shí)要可靠投入，不然會引起系統(tǒng)不平衡電壓。此后城南變、新區(qū)變兩個(gè)變電所又發(fā)生過類似異常電壓，當(dāng)值調(diào)度員在確認(rèn)系統(tǒng)無故障的情況下，優(yōu)先采用停用消弧線圈，改變檔位，強(qiáng)制手動調(diào)檔后，再將消弧線圈投入系統(tǒng)。這樣的處理方法減少了對用戶停電，提高了供電可靠性。城南變之后改為手動調(diào)檔至今，一直未出現(xiàn)如上異常電壓。圍的低限運(yùn)行(裕東電廠冷油器后油溫控制在40℃以內(nèi)，不得超過45℃)，從而達(dá)到減少密封油進(jìn)油流量，降低氫氣的污染。

(5)保持密封油油氫差壓在0．084 MPa的標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。防止氫氣外漏和空氣漏入氫氣系統(tǒng)。確保主差壓閥動作靈敏和安全閥無泄漏，油泵出力不降低是關(guān)鍵。

(6)根據(jù)氣體在油中的溶解度隨壓力的降低而減少的原理，在正常運(yùn)行中，可采取開大排煙風(fēng)機(jī)入口調(diào)閥，提高排煙風(fēng)機(jī)的運(yùn)行出力，從而維持氫油分離器有較高的負(fù)壓，使氣體能較多地從油中析出，減少空側(cè)密封油中的含空氣量和含水量，可有效減少因空、氫側(cè)密封油交換對氫氣的污染。

(7)切實(shí)控制好發(fā)電機(jī)的運(yùn)行風(fēng)溫和水溫，一般進(jìn)風(fēng)溫度35～40℃，內(nèi)冷水溫40℃為佳。

(8)建立氫氣系統(tǒng)異常分析臺賬，當(dāng)發(fā)現(xiàn)氫壓或氫純不正常變化時(shí)，及時(shí)分析原因并處理。

(9)補(bǔ)氫量應(yīng)納入指標(biāo)監(jiān)督管理考核范疇。監(jiān)督管理上的忽視是造成大型發(fā)電機(jī)氫氣純度下降過快、補(bǔ)氫量大的原因之一。

3 結(jié)語

通過對氫氣系統(tǒng)的排查及密封油系統(tǒng)各設(shè)備的檢查檢修調(diào)整試驗(yàn)，以及日常管理工作的配套實(shí)施，氫氣純度下降速度得到了有效控制。從2009年3一l0月MIS系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析，裕東電廠#1、2機(jī)組合計(jì)補(bǔ)氫量平均每天為7．5 m3、提純用氫量平均每天為5．5 m’；#2機(jī)組提純時(shí)間間隔提高到33天左右，}}1機(jī)組提純時(shí)間間隔提高到14天左右。#2機(jī)組氫純下降速度快問題得到了根治，而#1機(jī)組仍未達(dá)到理想狀態(tài)，需待停機(jī)時(shí)對密封瓦間隙進(jìn)行調(diào)整。提高了機(jī)組運(yùn)行的安全經(jīng)濟(jì)性，取得了較好的效果。