密封瓦技术讲课 梁社锋.doc

密封瓦一、密封瓦结构简介本发电机采用西屋引进技术双环双流环式油密封系统的先进设计。其作用是通过轴颈与环式密封瓦氢气侧与空气侧之间的油流阻止了氢气外逸。双流即密封瓦的氢气侧与空气侧各有独立的油路。当两路密封油经过密封支座上各自的油道、进入双流密封瓦中各自的油槽时，平衡阀控制着氢侧进油系统使氢侧油压与空侧油压维持均衡，于是两路密封油就互不相让；各自从轴颈表面分别流向氢侧与空侧，充分发挥了密封氢气的作用。平衡阀的精密度严格控制了两路密封油的互相串流，从而大大减少了氢气的流失和空气对机内氢气的污染，使氢气的消耗量少于单流环式；又因省掉了真空泵系统，简化了维护工作。环式密封瓦采用青铜合金瓦体以利于消除端部漏磁的影响。双环是将密封瓦一分为二，每个瓦的厚度减少了很多，瓦环与轴颈径向间隙为0.200.25毫米。在轴颈上可以更加随意浮动，从而减少了对轴径的扰动。另一方面由于油压大于氢压，使氢侧的瓦环更贴近支座油槽的内壁，从而进一步减少氢侧的回油量，故可适当放大瓦在支座内的轴向间隙。双环的正常轴向总间隙为0.450.77毫米，而单环只有0.190.23毫米，因此减少了碰磨轴颈的机会，有助于安全运行。为了防止其随轴转动；在瓦的外径上装有止转方键，定位于密封支座内。由于密封瓦的装配间隙很小，不能让它成为碰磨源，引起振动的飘移.在密封瓦的空侧进油系统中差压阀跟踪机内氢压，从而控制着空侧油压，保证油压大于氢压，严格地维持着0.084兆帕的油氢压差。如前所述，在氢侧进油系统中是由平衡阀跟踪空侧油压，控制着氢侧油压，使两者保持平衡。从密封瓦流出的氢气侧回油汇集在密封支座下方，位于下半端盖外侧的消泡箱内。流入消泡箱内的油中释放出来的氢气泡沫被隔离在箱内、而氢气则回到机内，氢侧油则流回密封油供油装置上的氢气侧回油箱，通过氢侧油泵及冷油器或加热器和过滤器再进入氢气侧油路中循环。而从轴上流出的空气侧回油则流入轴承座与轴承回油一起流回主油箱、在途中先流经空气侧回油箱，油中带有的微量氢气在此被U型油封管堵住，而被抽油烟风机排出回油箱，使回到主油箱的轴承油不含氢气，保证了主油箱的运行安全。空侧油泵则将一部分回油从空侧回油箱抽出，通过冷油器或加热器及过滤器送回密封瓦。密封油系统为空侧油泵设有三个备用油源，用来保证密封油的供应，确保运行安全。密封瓦跨着轴颈，座落在密封支座的瓦槽中，而支座是安装在端盖上的，但与端盖既是绝缘的又是密封的；在励端密封支座与端盖之间加装了一个绝缘的中间环，使之成为双重绝缘，能在运行中连续监测它的对地绝缘电阻。二、密封瓦原理 本系统为集装式，与发电机的双流环式轴封装置相对应。汽轮发电机双流环式轴封瓦内有两个环形油槽，供油槽内的油压始终高于发电机内的氢气压力，从而防止氢气从发电机内部漏出。在密封瓦内的两个供密封用的油槽，形成了两道油流，这两道密封油流之间由独立的两套油源分别供给。靠近电机内部氢气的油流，我们称之为氢侧密封油，简称氢侧油。靠近大气和空气接触的油流，我们称之为空侧密封油，简称空侧密封油。密封油除了供密封瓦起密封作用外，对密封瓦还可以起到润滑降温作用。当这两股密封油的供油压力趋于平衡时，油流将不会在两个供油槽之间的空隙中串动。密封油系统的氢侧供油将沿着轴朝发电机内侧流动，而密封油系统的空侧供油将沿着轴朝外部轴承一侧流动，而密封油系统之间油的压力理论上保持相等，油流在这两条供油槽之间的空间内部将保持相对平衡，不发生相互串油现象。密封瓦供油槽之间的油压通过外部不间断的调节，保证其提供的油源之间相对平衡，且维持油压高于发电机内部氢气一个固定的压力值。 图示一 密封瓦工作原理3、 密封油系统的组成 本密封油控制系统由下列部件构成：空侧交流泵、空侧直流泵、氢侧交流泵、氢侧直流泵、空侧过滤器、氢侧过滤器、密封油箱及油位信号器、油-水冷却器、压差阀、平衡阀、氢油分离箱、截止阀、逆止阀、蝶阀、压力表、变送器及联接管路等。3.1油封箱油封箱是氢侧油路的回油装置。油内设有补排油浮球阀，它能根据油封箱油位的高低变化自动进行补排油，维持油封箱内油位的相对稳定。当发电机在高氢压下运行时，补油取自空侧密封油供油管路上的过滤器出口。排油经油封箱内排油浮球阀排至空侧油泵来油总管。在发电机未充氢或低氢压下运行密封油系统投入运行时，由于空侧来油取自发电机下部的氢油分离箱，而油封箱内的压力接近大气压力，所以当系统出现有位高时，排油浮球打开，但此时由于排油阀出口，受管路静压（12米）影响处于高油压状态，无法直接将油排至空侧泵入口油管。为了解决此问题，在氢侧过过滤器出口与空侧泵入口油管之间设一根连通管，利用氢侧油泵升压将油排出。解决低氢压下油封箱满油时，无法排油的问题。3.2压差阀压差阀安装在空侧油泵的旁路位置上，他能通过电机氢压信号与自身出口油压信号相比调节阀芯开度大小，自动调整密瓦空侧进油的油压，保证油压高于机内氢压0.084MPa。密封油系统中差压阀的工作原理？答：压差阀的活塞上面引入机内氢气压力（压力为p1），活塞下面引入被调节并输出的空侧密封油（压力为p），活塞自重及其配重片重量（或调节弹簧）之和为p2（可调节），则使p=p1+p2（上下力平衡）。当机内氢气压力p1上升时，作用于活塞上面的总压力（p1+p2）增大，使活塞向下移动，加大三角形工作油孔的开度，使空侧油量增加，则进入空侧密封瓦的油压随之增加，直到达到新的平衡；当机内氢气压力p1下降时，作用于活塞上面的总压力（p1+p2）减少，使活塞上移，减少三角形油孔的开度，使空侧油量减少，压力p随之减少，直到达到新的平衡。3.3平衡阀平衡阀安装在氢侧系统向发电机供油的主管路上（立式倒装），阀体内有一压缩弹簧，补偿阀芯重量。通过调整平衡阀底部螺杆可以微调平衡阀内活塞位置，提高平衡阀的精度，调整精度只能保证在1030mm水柱之间。密封油系统中平衡阀的工作原理？答：平衡阀平衡活塞的上侧引入空侧密封油，下侧引入被调节并输出的氢侧密封油压。此两种油压分别作用在平衡活塞的两面，当空侧油压高于氢侧油压时，平衡活塞带动阀芯向氢侧移动，加大阀门开度，使氢侧油两增加，则进入密封瓦的氢侧油压随之增加，直至达到新的平衡；反之平衡活塞带动阀芯向空侧移动，减小阀门的开度，使氢侧油量减少，其压力也随之减少，直至达到新的平衡。平衡阀倒装的目的：A、阀芯和平衡阀活塞的自重和弹簧弹力的方向相反，便于差压阀校正；B、当出现异常情况，比如弹簧卡涩、断裂，平衡阀会在自重作用下关小，流道变窄，进而减小了氢侧油压，减小进油可能性；（假如正向安装，自重是让氢侧阀门芯开大3.4氢油分离箱空侧回油管路上装有氢油分离箱，其上装有排烟机二台，一台备用，一台工作。排烟机设有两级过滤器和一级离心分离器，烟雾经一、二级过滤器后再排至三级离心分离器，再次净化排出厂外，减少油雾对大气的污染。排油烟系统中设有的排烟逆止阀，可防止油压倒灌。3.5油过滤器空、氢侧分别装有刮板式自清洗油过滤器各两台。该过滤器承受压力大、滤油精度高，运行全可靠。当滤芯脏时，可以转动手轮，滤芯上的赃物即被挂掉，打开底部排污阀。4、 密封油系统设计参数及工作方式 设计参数项目数值单位密封油压与氢压的额定压差0.0840.01MPa空侧密封瓦总油量220L/min氢侧密封瓦总油量51L/min密封油进油温度52空侧密封油出油温度56氢侧密封油出油温度64工作氢压0.4MPa二次冷却水进水温度38冷却水量120（空）/60（氢）T/h冷却水量0.150.3MPa氢气纯度98%空侧油路主工作油源：空侧密封油正常工作油源由交流电动密封油泵提供。密封油泵出口压力是在0.250.8MPa之间根据氢压高低自动调整。空侧密封油压力的调节，采用空侧系统内设置在空侧密封油泵旁路位置上的主压差阀，调节密封瓦油压与发电机内部氢压的压力，保持一个近似的恒定压差，密封油压力高于氢气压力0.084MPa。空侧油由密封油泵升压，经过主压差阀调节，通过一台管式冷却器降温，经自清洗刮板式过滤器过滤后，进入发电机两端的密封瓦空侧油槽，其回油沿着电机轴向电机外侧流动，与轴承润滑油在电机轴承回油腔内混合后，沿着轴承回油管回到氢油分离箱，再到油泵入口，形成空侧闭式循环油系统。氢侧油路氢侧密封油正常工作油源有交流电动给油泵供给。从交流油泵出来的压力油经管式冷却器、自清洗油过滤器后分成气端、励端两路，在各自经过一个平衡阀进入发电机气端和励端的密封瓦氢侧油槽。该阀可通过跟踪空侧油压，自动调结氢侧油压，使其维持相对平衡，即密封瓦氢侧油槽和空侧油槽平衡。氢侧密封槽回油经发电机轴进入消泡箱，然后沿管路回到油封箱，再回到氢侧油泵入口，形成闭式循环油路系统。平衡阀用以保证氢、空侧油压相等，气压差不大于50mm水柱。为确保氢侧油路提供连续不断的可靠工作油源，在氢侧设有备用直流油泵。当交流油泵故障时，备用直流油泵自动投入。氢侧密封油箱上部装有回氢管，该管与发电机消泡箱上部连通，当油箱内氢气压力高于发电机内氢压时，氢气可通过回氢管回到发电机内。五、检修指导一、安全措施：1) 工作票办理完成，确认机组盘车、各油泵已停止工作。2) 拆除化妆板及有关热工信号管、信号线、仪表、探头等，以不影响发电机端盖、轴承、密封瓦吊出及检修工作，做好标记并保护好孔洞、管口等3) 已排氢并通过测氢检验，检修范围内空气中的氢气含量符合要求。4) 起吊所使用的导链要提前做好试验，使用吊车时，检查起重用具，专人指挥。5) 吊出轴承箱上盖时，首先互相协调好，避免挤伤手指。及时清除作业周围的积油，避免人员滑倒。6) 保存好用过的破布，注意防止火灾。7) 工器具专人管理，并做好防坠落措施，每天清点工器具防止遗落发电机或油箱。8) 所有拆下的大型物件要摆放整齐、安全。二：注意事项：1) 工作人员要熟悉密封瓦、轴承的工作特性及结构特点，了解掌握密封瓦轴承检修技术措施，质量标准和安全措施。2) 所有零件必须作好记录，记好原始标记及相对位置和角度等，防止重新组装时弄错位置及角度。3) 零件拆卸后，要有专人保管、妥善存放，防止丢失或损坏。4) 轴承回油口加封加堵，轴承箱禁止落入异物。组装完成后，工作负责人及时清理确保无杂物遗留。5) 汽、励两端部件不得混淆、互换6) 在把合密封座与端盖垂直面螺栓的过程中，要不断拨动密封瓦以检查其随动情况。保证在把紧所有螺栓之后，密封瓦在座内无卡涩现象。7) 在把紧密封座与端盖垂直面螺栓的过程中，应特别注意不要使绝缘套管的两端压在密封垫或螺栓垫圈上，以避免造成密封垫未被夹紧，但从扳手的力量上感觉已经把紧的“假象”发生。8) 各部件组合完毕后，各紧固螺栓应全部锁紧。绝缘电阻应边装边检测，用500V摇表测量，对支座、轴绝缘不小于10兆欧9) 密封瓦座各油孔，检修阶段严格进行保护封堵和组装前吹扫并验证是否畅通，在任何时候都不允许将密封胶弄到油孔里，以免造成堵塞!10) 所有有关的孔、洞、腔、槽等必须彻底清理，确保无杂物遗留。三、检修工序1密封瓦的拆卸；1) 用塞尺测量并记录发电机前后密封瓦的径向间隙。间隙标准：密封瓦径向间隙0.200.25总间隙密封瓦轴向间隙0.450.77总间隙轴瓦挡油板径向间隙1.121.20总间隙2) 拆卸发电机前密封瓦支承座、后密封瓦支承座、中间环水平接合面螺栓并吊出上中间环、密封瓦上部支座。3) 拆卸发电机前、后密封瓦。4) 用尼龙吊带绕过一侧的水平面，从密封瓦座底部穿过到另一侧，两个吊带头挂在2吨链条葫芦的挂钩或钢丝绳上。5) 手拉2吨链条葫芦，缓慢地翻出下部密封瓦支座。（或人手翻出）6) 当下半密封瓦座翻至上方时，两侧水平面上用已准备好的木块（或铁块）做好保护，防止密封瓦座沿轴滑回下瓦套内，造成人身及设备事故。7) 利用吊环或尼龙吊带捆扎吊出下半密封瓦座。8) 下端盖内所有的孔洞、管口必须用适当的物品（铁板、木板、橡胶皮、纸板、布、彩条布、塑料薄膜、封口纸等）封堵、包扎、遮挡好。9) 拆卸下来的端盖、小端盖、轴承体、密封瓦、螺栓、销子、等零部件应在指定地方摆放整齐，用彩条布或白布遮盖好。3端盖、轴承及密封瓦零部件的检查、清理及检修；【使用煤油清洗设备时注意防火】1) 用煤油或金属清洗剂对所拆卸下来的轴承体、轴承瓦块、密封瓦、螺栓、销子、等零部件进行浸泡、清洗。2) 用丙酮对端盖的垂直密封面进行彻底的清理，用锉刀、油石、砂布对密封面上的毛剌、锈斑、拉伤的痕迹进行修整。3) 用锉刀、钢丝刷、油石、砂布对所拆卸下来的轴承体、轴承瓦块、密封瓦、螺栓、销子、瓦枕等零部件的毛剌、翻瓦时拉伤的痕迹、锈斑、油泥进行清理。4) 密封瓦清理干净后进行着色检查，是否有裂纹、乌金是否脱胎等现象。5) 目视检查密封瓦乌金的磨损情况。6) 用刮刀对密封瓦乌金面的伤痕、毛剌进行轻微修刮。7) 检查各销子表面应光滑、平整、无毛刺、无凹凸、无锈蚀、无损伤痕迹，螺牙整齐。否则应更换。8) 转子轴颈表面应用金相砂纸、羊毛毡、麻绳加油打磨，应光滑、平整、无毛刺、无凹凸、无锈蚀等。9) 热工应对轴承的温度测点进行检查、校验、调整，确保其准确。10) 对轴承体的隐蔽管道、腔室应用压缩空气吹净。4密封瓦复装；1) 复装密封瓦支座及密封瓦。测量并记录密封瓦的轴、径向间隙。径向：0.20-0.25轴向：0.45-0.772) 确认下半轴承完全、正确复装好，复查转子轴糸中心应符合要求。3) 打入水平结合面定位销，紧好轴承水平中分面螺栓。4) 热工最终复查轴承箱内的所有温度测点及连线，确认正确无误。5) 取出端盖轴承箱内所有的孔洞、管口的封堵物（铁板、木板、橡胶皮、纸板、布、彩条布、塑料薄膜、封口纸等）。6) 确认端盖内热工的检修、复装工作已全部完成。7) 用面团对端盖轴承箱内进行粘吸干净，通过验收符合要求。8) 用行车挂上两个2吨链条葫芦把上端盖吊起，用压缩空气彻底吹扫干净，吊至下端盖水平面上面，找平找正后缓缓落下。9) 当端盖落至离下端盖水平结合面12mm时打入结合面定位销，待落至水平结合面后卸去吊具，均匀地紧好结合面螺栓。10) 打入接合面密封胶。打胶时必须打满，从任一注胶嘴打入，其他任一注胶嘴出胶后便把它堵上，继续直至全部注胶嘴都出胶并堵上为止。相关数据要求：空、氢侧密封瓦油挡间隙（单侧）径向间隙轴向间隙上下左右0.20.250.45-0.771.151.350.10-0.150.640.720.640.72全部工作结束后，发电机打风压，漏泄量小于2.2m3/D合格（氢空5:1）六、密封瓦缺陷处理目前，国内双流环密封油结构的氢冷发电机存在不同程度的补氢量大问题。氢冷发电机的氢气消耗除了增加氢气本身的成本外，还因氢冷发电机氢气纯度下降而导致发电机效率低、线圈温度升高到问题，严重影响发电机的安全经济运行。另外由于设备结构、运行、检修方面的原因，造成发电机内进油，引起发电机线圈绝缘下降，给发电机安全运行带来隐患。因此，解决双流环密封油结构的氢冷发电机补氢量大的问题、消除发电机进油十分重要。 6.1双流密封油结构汽轮发电机补氢量大及进油的原因分析1.实际运行中很难控制空侧密封油和氢侧密封油压力的平衡按照双流密封油结构密封瓦设计原理来讲，只有维持密封瓦内空侧密封油与氢侧密封油压力基本相等，减少空、氢侧密封油的交换，才能防止空侧油系统中夹带的空气等进入氢侧密封油系统。但实际运行中由于设备结构等方面很难控制空侧密封油和氢侧密封油压力的平衡。当空侧密封油压力大于氢侧密封油压力时，空侧密封油在密封瓦内向氢侧窜油，空侧密封油夹带的空气等进入氢侧密封油。当氢侧密封油压力大于空侧密封油压力时，氢侧密封油在密封瓦内向空侧窜油，这样将引起氢侧密封油箱油位降低，氢侧密封油箱浮球阀将打开，空侧密封油泵出口的压力油通过浮球阀补入氢侧密封油箱。因此，无论空侧密封油压力大于氢侧密封油压力，还是氢侧密封油压力大于空侧密封油压力，都将使从轴承回油来的空侧密封油夹带的油烟、水气等通过与氢侧密封油交换而进入氢侧密封油系统，再通过密封油内油档被发电机吸入发电机内，造成发电机内氢气污染，氢气纯度下降，补氢量增大。2.造成空侧密封油和氢侧密封油压力不平衡主要有两个原因其一是氢侧密封油系统的平衡阀调节精度差。目前平衡阀要求的精度为50毫米水柱(490Pa)，在运行中，由于平衡阀活塞和油缸之间间隙较小，稍有杂质可能造成活塞的运动阻力增大，甚至卡死，致使平衡阀调节精度变差，不能有效维持空、氢侧密封油压力的平衡，进而造成氢气污染、增大补氢量增大。第二个主要原因是空、氢侧密封油压力的测量误差。机组运行中只有维持密封瓦与转轴之间的油压平衡，才能减少空、氢侧密封油的互相窜动，但由于设备结构的原因，目前只能测量密封瓦上的空、氢侧密封油进油处的压力作为平衡阀的调节信号，因此必然造成测量误差，平衡阀不能有效维持空、氢侧密封油压力的平衡，从而引起发电机补氢量增大。3.密封瓦与发电机转子间隙增大从密封瓦与转轴间沿转轴的轴向流向空侧和氢侧的油流称为轴向流动，当空、氢侧密封油压差保持一定时，空、氢侧密封油的交换量与密封瓦的间隙的成正比。对于600MW汽轮机，密封瓦直径间隙为0.2-25mm，当运行中密封瓦间隙从0.2mm增大到0.25mm时，密封油流量将大大增加，而由于空、氢侧密封油之间不可避免的存在压差，密封油流量的增加将导致空、氢侧密封油的交换量成倍增加，空侧密封油中携带的空气、水分等通过交换进入氢侧密封油中，再通过氢侧密封油与氢气的接触进入到发电机氢气中污染氢气，降低氢气纯度。密封油量的增大将会造成静压回油管路不畅，发电机氢侧回油腔室(消泡箱)油位升高到超过轴颈最低位置时，将造成发电机进油。4发电机密封油温度高密封油的粘度随油温的升高而降低，在同样的流通面积内，要维持一定的密封油压力，当密封油温度高时，就需要较大流量的密封油。同样密封油温度的升高，将导致密封瓦间隙增大，这同样需要增大密封油流量才能维持一定的密封油压力。发电机制造厂一般规定氢冷发电机空、氢侧密封油温度正常值在27-50之间。对于600MW汽轮发电机集装式密封油系统，其空、氢侧密封油系统的冷油器的出口油温油一个退水调节门控制，一般维持在42左右。油温在42时的粘度比27时小，要维持一定的密封油压，则需要较大的密封油流量。同样，由于密封油温的升高，密封瓦的内径将增大，这样要保证发电机内氢气不外泄，同样需要增大密封油流量来维持一定的压力。因此密封油温度过高将导致密封油流量增大，按照2.2条的分析，同样会引起发电机内氢气纯度下降或发电机进油。5排烟风机出力小从600MW汽轮发电机密封油系统看，空侧密封油泵油源取自氢油分离器，氢油分离器的排烟风纪主要作用是抽出空侧油中的微量氢气，以免氢气随润滑油回到主油箱。增大氢油分离器排烟风机的出力，使氢油分离器形成大的负压，使空侧油中的空气会同氢气一起被抽出，这样，将减少空侧密封油中空气含量，按照2.1条的分析(发电机氢气污染主要是空侧密封油携带的空气等通过与氢侧密封油交换进入氢侧密封油，再通过氢侧密封油与氢气交换污染氢气)，将减少氢气污染。6.2防止发电机进油、降低氢气污染，减少补氢量的措施1保证密封瓦与转轴的适合的间隙1.1保证检修时密封瓦间隙符合要求对于600MW汽轮机，要求密封瓦与转轴直径间隙为0.20-0.25mm，检修时应严格按标准保证密封瓦间隙符合要求，并尽量靠近下限，这样即能减少密封油流量，又能防止因密封瓦间隙