单流环密封油系统

1、单流环密封油系统单流环密封油系统 宁夏华电永利公司生产准备部宁夏华电永利公司生产准备部 汽机专工汽机专工：王鼎力王鼎力 讲课目录一、系统概述二、系统设备介绍三、各种运行方式特点四、密封油系统启动要点五、发电机进油的原因分析六、密封油系统故障案例分析 第一节第一节 系统概述系统概述1 1、密封油系统作用密封油系统作用：为了防止发电机运行中氢气外泄而引起燃烧爆炸，维持发电机内部氢气的纯度和压力不变，在发电机端（励磁端和汽机端）轴伸出处的静止和转动部分，各装有一套密封装置密封瓦，其间供以压力高于氢压0.030.08Mpa的压力油，形成油环，在该密封间隙处形成密封油流，既起密封作用，又润滑和冷却密封瓦

2、。以密封发电机内的氢气，使其不能向外泄漏。同时也防止油压过高而导致发电机内大量进油。2、密封油系统循环型式：密封油系统循环型式：在电厂生产过程中常见的发电机密封油系统采用单流环密封、双流环密封和三流环密封。 （1 1）单流环系统单流环系统 单流环式供油系统只有1套，不分氢侧和空侧供油只分氢侧、空回油。在正常运行方式下，汽轮机来的润滑油进入密封油真空油箱，经主密封油泵升压后由差压调节阀调节至合适的压力，经滤网过滤后进入发电机的密封瓦。空气侧的回油进入空气抽出槽，氢气侧的回油进入扩大槽后再向下流入浮子油箱，而后依靠压差流入空气抽出槽。由于单流环密封油系统采用带压回油，空气抽出槽内的油无法流入真空箱

3、，而只能流入汽轮机润滑油回油系统，回到主油箱，经过主油箱初步排烟和冷却后开始下一个油循环。单流环密封油流程图单流环密封油流程图（2 2）双流环系统）双流环系统 双流环式密封油油系统，氢侧密封油系统与空侧密封油系统是相互独立的循环系统，空、氢两侧油压相等，油流向分开，油量无交换。发电机在运行中密封油压高于氢压1个恒定压差，这个差值由压力差压阀来实现。空侧与氢侧油压由压力平衡阀来调节平衡。双流环式油系统无真空净油装置，要求平衡阀和压差阀质量要高，要保证两侧油压平衡，维持油和氢之间有一定压差。双流环密封油流程图双流环密封油流程图 （3 3）三流环密封油系统）三流环密封油系统 三流环式油系统与双流环式

4、相似，氢侧油压与空侧油压也要相等，但在两侧油流的中间又增加了1路浮动油，油压略高于空侧油压，其作用是将密封环在大轴上“浮起”。空侧油系统密封油回油箱，汽侧和励侧各有1台密封油泵和冷油器。氢侧油压高于氢压，由油泵出口旁路阀来调节。中间浮动油系统有1台交流油泵，1只油箱，油源取自空侧的供油母管，中间油压略高于空侧。三流环式密封瓦共有4个油系统，6台油泵，结构较复杂，但密封较好，漏氢量少。三流环密封油流程图三流环密封油流程图3 3、多流环密封油系统与单流环系统的比较多流环密封油系统与单流环系统的比较 由于三流环密封油系统不太常用且系统复杂，在这里不做单独比较。主要以双流环代表多流环与单流环密封油系统

5、进行对比学习。（1 1）密封瓦的比较：）密封瓦的比较：虽然两种密封瓦的作用均是在发电机轴颈与密封瓦间隙建立并保持环装油流。达到隔绝发电机内氢气泄漏通道的效果。但由于密封瓦内形成的油环数量的不同，两种密封瓦的结构和尺寸也不同，单流环只形成一个油环，其结构要简单得多，尺寸也比较小。相比而言双流环密封瓦可形成两个独立的油环，其结构要复杂得多，运行调整也相对比较复杂。双流环密封瓦图片双流环密封瓦图片单流环密封瓦图片单流环密封瓦图片氢侧配油环平衡环空侧配油槽（2 2）运行方式的比较：）运行方式的比较： 双流环有两个相互独立但又相互影响的密封油路，密封油与空气接触的那一侧为空侧油路，向空侧密封瓦供油。密封

6、油与氢气接触接触的那一侧为氢侧密封油路，向氢侧密封瓦供油。空侧密封油压通过差压阀跟踪氢压，氢侧密封油压通过平衡阀调节。 单流环只有一个供油回路，但供油从密封瓦中间分流流向密封瓦的氢气侧和空气侧，只是在回油系统中分氢侧和空则。正常运行中密封瓦进油压力只通过一个差压阀跟踪氢气压力。 从运行方式上来讲单流环密封油系统要比双流环系统简单的多，系统的投运和停止相对简单。 （3 3）从经济性角度比较）从经济性角度比较 单流环密封油系统设备要比双流环系统少，系统简单投资少，运行和维护费用比双流环低。（4 4）密封安全性比较）密封安全性比较 由于双流环有两个供油系统，当氢侧密封油系统故障停运后空侧密封油供油系

7、统可以短暂维持运行，从传统意义上认为其密封可靠性高于单流环。（5 5）从氢气纯度上比较）从氢气纯度上比较 由于双流环氢侧密封油是一个相对独立的供油系统，在平衡阀正常的情况下，氢气纯度是不会得到污染的，氢气纯度较高。单流环由于只有一个供油系统，所以氢侧密封油与氢气的开放式交汇特点就导致了其油质的绝对干净。因此在单流环系统中单独设了真空油箱净化密封油。 由于单流环真空油箱的净化作用使得氢气纯度得到了保证，相比之下双流环由于理论上氢气纯度较高，但实际的运行中由于平衡阀的运行不够灵敏或密封间隙变化等因素导致的原因导致其工作不正常从而发生空、氢侧密封油串流的现象，使得双流环密封油系统氢气纯度不能很好的保

8、证。相反单流环由于有真空油箱的存在很好的保证了系统氢气纯度。从国内运行统计中可以看到往往单流环密封油系统的氢气纯度要高于双流环系统。（6 6）多流环与单流环密封油系统比较总结）多流环与单流环密封油系统比较总结 两种密封油系统目前都在大型机组上得到广泛应用，但由于单流环密封油系统在国内引进的比较晚，所以国内早期中小型机组中双流环系统应用较多。随着科技的发展，电厂系统发展趋势将朝着简单、稳定、可靠、集中的方向发展，从过去的母管制到现在的单元制；从过去的三台给水泵到现在的单台给水泵；从过去的大机主油泵到现在的两交一直润滑油系统；都充分的显示了电厂各系统朝着简约、可靠的方向发展，那么我们的密封油系统也

9、是由原来的三流环到后来的双流环，直到现在单流环已被国内各大电厂普遍接受，原因很简单，由于单流环系统的重要设备差压阀和浮子油箱在应用中性能得到发展和改良，操作简单、安全可靠。其运行的稳定性和简约性符合电力潮流的发展。 二、单流环系统设备介绍二、单流环系统设备介绍1 1、真空油箱、真空油箱 正常工作 情况下，轴承润滑油不断地补充到真空油中，润滑油中含有的空气和水分在真空油箱中被分离出来，通过真空泵和真空管路被排至厂房外，从而使进入密封瓦的油得以净化，防止空气和水分对发电机内的氢气造成污染。真空油箱的油位由箱内装配的浮球阀进行自动控制，浮球阀的浮球随油位高低而升降，从而调节浮球阀的开度，这样使补油速

10、度得到控制，真空油箱中的油位也随之受到控制。预留一个问题：预留一个问题：问什么单流环系统一定要净化润问什么单流环系统一定要净化润滑油？氢气被污染的过程？滑油？氢气被污染的过程？真空真空油箱油箱 2 2、密封油泵、密封油泵3 3、压差调节阀、压差调节阀 差压阀的控制器上面是氢气的压力,下面是密封油,通过连杆控制阀门开度,当氢气的压力高时,阀门关小,相当于关小再循环一样,密封油油压升高压差低时,动作相反，从而保证机内氢压和空侧密封油压差压在0.12MPa范围内（参考技术协议），这个差压通过负重或者可调弹簧来实现。预留问题：差压阀活塞两侧是油和氢气吗？5 5、单流环密封瓦、单流环密封瓦与双流环密封瓦

11、结构对比学习与双流环密封瓦结构对比学习6 6、氢侧油气分离器（扩大槽或消泡箱）、氢侧油气分离器（扩大槽或消泡箱） 从发电机密封瓦氢气侧的回油，通过设在发电机两端的两根排放管，回收到发电机底部扩大槽内进行油气分离器。氢侧油气分离器具有很大表面，以利于氢气的逸出，除去油中的氢气泡。该分离器被分成两部分，它们通过底部连通管相通，保证两侧以相同底部压力平衡回油；该箱中间由一隔板隔开，防止发电机两侧风扇出口压力不一致时产生压差，造成油气在发电机两端之间循环。箱体上部设一根平衡管与浮子油箱连通，用以平衡扩大槽与浮子油箱的压力以保证扩大槽回油畅通。扩大槽内部有一管路和油水探测报警器相连接，当扩大槽内油位升高

12、超过预定值时发出报警信号。预留问题：扩大槽内的密封油状态及油位？底部预留问题：扩大槽内的密封油状态及油位？底部 U U形管连接作用？形管连接作用？7 7、浮子油箱、浮子油箱 氢侧回油经扩大槽后进入浮子油箱，该油箱的作用是使油中的氢气进一步分离。浮子油箱内部装有自动控制油位的浮球阀，以保证该油箱中的油位保持在一定的范围之内。浮子油箱外部装有手动旁路阀和液位视察窗，以使必要时人工操作控制油位。氢气经分离又回到扩大槽，油流入空气析出箱。由于浮子的控制作用，油箱内始终维持一定的油位，从而避免氢气进入空气析出箱。在不仅密封油系统中还起着密封氢气的作用，也是系统中的核心设备之一，工作特性的好坏直接决定这密

13、封油系统的安全。预留问题：浮子油箱与扩大槽平衡管作用？预留问题：浮子油箱与扩大槽平衡管作用？8 8、空气抽出槽、空气抽出槽 发电机空侧密封油和发电机两端盖轴承润滑油混合后排至空气析出箱内，油中气体在此分离后经过管路排往厂外大气，发电机轴承润滑油和密封油回油汇聚空气抽出槽后流入汽轮机轴承回油管道最后回到主油箱。空气析出箱准确意义上讲应属于润滑油系统设备，也是单流环密封油系统与主机润滑油系统的回油连接设备。主要是将流入主油箱的密封油回油进行最后的扩容排气，防止残存氢气混入润滑油系统造成。所以又设置了隔氢防爆风机。问题：什么是防爆风机问题：什么是防爆风机？三三、单流环各种运行方式特点单流环各种运行方

14、式特点1 1、正常运行方式、正常运行方式2 2、第二路运行方式（事故运行方式）、第二路运行方式（事故运行方式）：当两台主密封油泵均故障或交流电源失去时。运行方式如下： 很明显在事故运行工况下，由于真空油箱已退出运行，密封油中的气、水无法得到净化，必须监视发电机内氢气的纯度，若发现下降，则应予补氢、排污。3 3、第三路运行方式（汽轮机润滑油运行方式）：第三路运行方式（汽轮机润滑油运行方式）：当交直流密封油泵均故障时，应紧急停机并排氢到0.020.05MPa，直至主机润滑油压能够对氢气进行密封，第三种方式只能在停机的情况下使用。循环方式如下：第四路运行方式（密封油闭式循环运行方式）第四路运行方式（

15、密封油闭式循环运行方式）：当主机润滑油系统停运时， 密封油系统可独立循环运行。此时应注意保持密封油真空箱高真空，以利于充分回油。当发电机及汽轮机润滑油系统停运时，密封油系统则作自身循环，而不再经过汽轮机润滑油系统。在这种情况下，由于密封油的流量很小，密封油的温度将略高于正常运行时的油温。该方式下，主密封油泵将真空箱中的油通过出口管道上的联成阀和差压调节阀，送到发电机密封瓦，经空侧油气分离器和氢侧油气分离器进行分离后，又回到真空箱。 四、密封油系统启动要点四、密封油系统启动要点1 确认主机润滑油系统已投运正常，开启主机润滑油至真空油箱补油门补油至正常油位。扩大槽及管路无油时可开启部分润滑油至过滤

16、器进口门前手动门对系统管路充油，当有油进入浮子油箱时关闭润滑油至过滤器进口门前手动门。 2 真空泵组置于“远方”控制，启动水循环泵，启动真空泵组抽真空，维持真空油箱真空高于-98Kpa左右。（参考值）3 启动再循环泵，检查电流、出口油压正常后，进行油循环。预留问题：为什么启动初期浮子油箱需要旁路控制？4 启动密封油泵前先向发电机冲入50KPa左右的压缩空气，然后启动一台交流密封油泵，注意检查电流，逐渐开启至过滤器供油门，维持泵出口油压不超过1.6MPa，做交、直流油泵联锁正常后投入交、直流油泵联锁。5 当浮子油箱有油位时，用主油泵再循环门配合调整，维持过滤器前油压20kPa（参考），注意差压阀

17、动作正常，维持密封油差压0.12M MPa左右。6 由于起初阶段浮子油箱回油不畅，要严密检查浮子油箱油位高或满油时应开启浮子油箱旁路门来调整油箱油位，直到发电机内气体压力升高后足以保证回油动力时再切回主路。7 发电机充气过程中，随气压升高应注意观察浮子油箱油位，有可见油位后关闭浮子油箱旁路门；检查浮子油箱浮球阀能维持正常油位。8 启动一台隔氢防爆风机，维持空气抽出槽一定负压使密封回油畅通，投风机联锁。9 检查密封油回油观察窗油流正常，浮子油箱油位正常。问题：1.为什么单流环系统启动阶段浮子油箱会满油？ 2.密封油系统启动先启动密封油还是先冲氢？ 3.真空泵入口为什么要设真空破坏门？ 4.系统启

18、动后为什么真空油箱泡沫多且管道振动大或备用泵联启？ 5、系统停运后真空油箱油位上升原因？ 五、发电机进油的危害及原因分析五、发电机进油的危害及原因分析1 1、发电机进油的危害、发电机进油的危害: :大量进油后危害是大量进油后危害是：(1)由于润滑油中含有大量且成分复杂的化学物质，对发电机转子、定子的绝缘侵蚀非常严重，加快绝缘老化；虽然一时灾难性后果无法显示出来，但绝对会是发电机的使用寿命大大降低，当绝缘击穿后含有大量氢气的发电机会很危险。(2)使发电机内氢气纯度降低，增大排污补氢量；(3)如果油中含水量大，将使发电机内部氢气湿度增大，使绝缘受潮，降低气体电击穿强度，严重时可能造成发电机内部2

19、2、发电机进油的原因、发电机进油的原因一、密封瓦配油槽处油氢差压过大，使密封液油一、密封瓦配油槽处油氢差压过大，使密封液油直接流入发电机内直接流入发电机内。引起密封瓦配油槽处油压高主要有：（1）差压阀内部波纹筒损坏或差压阀卡涩，差压阀调节异常。（2）差压阀初始整定值不正确，不能满足正常运行的需要，密封瓦配油槽处油压与氢压差值过大，这主要出现在差压阀检修后。（3）发电机内气体过低，使差压阀工作性能降低，不能正常调节，此种情况主要出现在发电机气体置换和发电机事故排氢期间。二、密封瓦回油不畅，使密封瓦处积油进入发电机。二、密封瓦回油不畅，使密封瓦处积油进入发电机。（1）浮子油箱油位自动控制失灵，浮子

20、阀开启在某一开度卡住或浮子阀在较高油位时不能自动开启，使浮子油箱和扩大槽满油，使氢侧密封瓦回油不畅，最后进入发电机。（2）在发电机气体置换等情况下，当发电机气体压低于0.05Mpa时，导致浮子油箱带压回油不畅，使浮子油箱和扩大槽满油，使氢侧密封瓦回油不畅，最后进入发电机。（3）用以平衡扩大槽与浮子油箱压力的平衡管截止阀未开时，使浮子油箱上部憋压，导致浮子阀无法打开，使氢侧密封瓦回油不畅，最后进入发电机。（4）系统启动时密封油回油系统浮子油箱进、回油门等阀门未开，或运行中误关，使氢侧密封瓦回油截断，最后进入发电机。 六、密封油系统故障案例分析六、密封油系统故障案例分析 某厂#3#3发电机进油发电

21、机进油一、事故经过 1、2011年4月2日15日 22:30，临修结束锅炉点火。 2、2011年4月2日16日 4:12，汽轮机挂闸冲转； 3、4:59，汽轮机转速升至1360r/min； 4、 7:53，#3汽轮机转速3000r/min暖机； 5、16:12:46，机组负荷618MW，汽轮机跳闸，首出原因为“汽轮机润滑油压低”。 6、16:18:23，汽轮机转速到零，就地投入盘车因电流大跳闸，盘车无法正常投入，手动盘车不动，立即停运主机、小机真空泵、空冷风机，关闭至排汽装置所有疏水气动门、手动门，对汽轮机采取闷缸处理措施。 二、事故造成的设备损坏情况 设备解体后检查发现，#3汽轮发电机组各轴

22、承钨金、轴颈、油挡均有不同程度磨损，多数轴承下瓦钨金已全部磨（化）掉，推力轴承汽机侧推力盘及瓦块磨损较严重；汽轮机高、中、低压转子多级叶片、隔板、汽封均有不同程度磨损；约17吨透平油进入发电机内部。因采取闷缸处理措施得当，未造成汽轮机转子弯曲等严重设备损坏。三、事故原因1、汽轮机润滑油压低、汽轮机润滑油压低、事故发生后检查发现，汽轮机润滑油主油箱油位在600mm左右，已降至油涡轮泵吸入口部位，导致汽轮机主油泵不出力，润滑油压降低，虽成功联启交、直流润滑油泵及电动吸入泵，但因油位在交、直流润滑油泵及电动吸入泵入口部位，交、直流润滑油泵及电动吸入泵无法恢复油压，触发“汽轮机润滑油压低”保护动作，机

23、组跳闸。2 2、发电机密封油扩大槽下部系统回油不畅，是造成汽轮机润滑油主油箱发电机密封油扩大槽下部系统回油不畅，是造成汽轮机润滑油主油箱油位降低的主要客观原因。油位降低的主要客观原因。4月16日4:59，#3机DCS画面中发电机密封油扩大槽液位高报警信号发出，放油后报警信号消失;16日7:53，#3机DCS画面中发电机密封油扩大槽液位高报警信号再次发出, 放油后报警信号未消失，说明当时密封油扩大槽液位确在高位。事后检查发现，发电机密封油扩大槽油位升高的原因为扩大槽下部系统回油不畅，造成密封油进入发电机内部，无法流入浮子油箱，引起浮子阀自行关闭，致使密封油无法回流至主油箱，导致主油箱油位逐步下降

24、。4月16日16:12左右，主油箱油位降至600 mm左右，远低于主油箱1300100mm的正常油位。3 3、发电机密封油扩大槽与浮子油箱之间的平衡管一次门及前后管道内存在、发电机密封油扩大槽与浮子油箱之间的平衡管一次门及前后管道内存在异物造成不畅通，是造成扩大槽下部系统回油不畅的主要原因。异物造成不畅通，是造成扩大槽下部系统回油不畅的主要原因。根据对发电机密封油扩大槽、浮子油箱及其之间的连接管道、阀门的试验、检查结果和调查取证情况，分析判断为发电机密封油扩大槽与浮子油箱之间的平衡管一次门及前后管道内存在异物造成不畅通，致使浮子油箱与扩大槽内气压失去平衡，导致浮子油箱内压力高于扩大槽内压力，造

25、成扩大槽下部系统回油不畅。4 4、测量及报警装置无法正常工作，使运行人员失去直观的监测技术手段，、测量及报警装置无法正常工作，使运行人员失去直观的监测技术手段，无法直接、及时做出正确的分析判断，是导致汽轮机主油箱油位持续降低没无法直接、及时做出正确的分析判断，是导致汽轮机主油箱油位持续降低没有及时得到处理的主要原因。有及时得到处理的主要原因。发电机密封油系统至汽轮机主油箱共设计有三级报警信号，分别为密封油扩大槽液位高报警、发电机汽侧和励侧油水报警、汽轮机主油箱高、低油位报警。除密封油扩大槽液位高报警信号发出外，发电机汽侧和励侧油水报警仪因故障始终未能发出报警信号；主油箱超声波油位计错误安装在污

26、油区且油位低报警未接入DCS，主油箱油位低报警信号不能正常发出；另外，由于主油箱油位计在DCS内指示长期不准且事发时正在办票更换新型油位计，运行人员对DCS内油位指示失去信任。测量及报警装置无法正常工作，使运行人员失去直观的监测技术手段，无法直接、及时、正确做出分析判断并采取措施，导致主油箱油位持续降低没有及时得到处理。5 5、对发电机密封油扩大槽液位高报警信号的原因分析判断不准确，处理对发电机密封油扩大槽液位高报警信号的原因分析判断不准确，处理不当不当 4月16日4:59和7:53，丙值运行人员两次发现#3机DCS画面中密封油扩大槽液位高报警信号发出，仅采取了放油的措施，且第二次放油后，报警

27、信号并没有消失，在此情况下，没有按照运行规程规定，将浮子油箱退出运行，改用旁路排油，也没有排查、解决回油系统中的问题，使回油不畅问题一直存在，造成发电机密封油无法回流至汽轮机润滑油主油箱，导致主油箱油位由该班接班时的1250mm下降至交班时的1200mm。 当日8:40运行交接班时，丙值监盘人员向甲值监盘人员交待了有关#3机DCS画面中密封油扩大槽液位高报警一事，但甲值值班人员未给予重视，也没有对出现的问题进行准确的分析判断并按规程处理，导致主油箱油位持续降低，由该班接班时的1200mm下降至事故发生时的600mm左右。四四、防范措施防范措施1 1、发电机密封油系统及主机润滑油箱测量、报警装置

28、安装、调试试验、发电机密封油系统及主机润滑油箱测量、报警装置安装、调试试验、工程监理、工程管理等把关不严、工作不到位工程监理、工程管理等把关不严、工作不到位 调查发现，基建阶段汽轮机润滑油主油箱超声波油位计安装位置与厂家图纸不符，油箱油位低报警定值设置及低油位报警接线错误，发电机汽侧、励侧油水报警仪未能在机组启动前试验阶段发现不能正常工作的缺陷，密封油浮子油箱内存在异物。这些缺陷问题的存在暴露出在基建阶段，施工、监理、调试、业主单位在质量监督、设备验收方面还存在着把关不严、责任心不强、工作不到位等问题，工程全过程质量管理需要进一步加强。2 2、运行人员业务技能素质不高，运行基础管理工作不扎实运行人员业务技能素质不高，运行基础管理工作不扎实 （1）是对机组异常运行状态不敏感，对扩大槽液位高可能引起的危害认识不足，对异常情况的分析判断能力不足，暴露出人员业务技能素质还有待进一步提高。 （2）是对运行参数的监视、管理不到位，在主油箱油位计缺陷长期未能消除的情况下,特别是在开机过程中，对主油箱油位失去监测手段带来的危害性认识不足、重视不够、措施不力，没有采取有效管理措施来加强对主油箱油位的监视，没有跟踪密封油扩大槽液位高报警信号的检查结果，反映出运行基础管理工作尚待进一步加强。5 5、 某厂电厂紧急排氢某厂电厂紧急排氢 近日华电国际莱州电厂由于密封油系统浮子油箱浮球阀故障，导致