双油环密封油结构汽轮发电机补氢量大的原因分析

双流环密封油构造汽轮发电机补氢量大的缘由分析双油环密封油构造汽轮发电机补氢量大的缘由分析一、简介1氢气特性氢气是一种无色、无味的气体，在标准状况下的体积质量为0.08987g/L。氢气的分子运动速率最快，有最大的集中速度和导热性，其导热力量是空气的7倍，因此在大型发电机组中普遍承受氢气作为冷却介质。另外氢气较其他气体的粘度较小，这样可以降低转子的阻力，从而大大提高发电机的效率。保持氢100％可最大限度地提高发电机的效率。2、双流环密封油系统简介汽轮发电机密封油系统由空侧和氢侧两个各自独立又互有联系的的油路组成，空侧和氢侧密封油同时向发电机两端的双流环式密封瓦供油。来自汽轮发电机组轴承的回油，经空侧密封油泵升压后，通过空侧密封油冷油器、滤网到发电机汽、励端双流环式密封瓦的空气侧油环，空侧密封油压力的掌握依靠压差阀的泄油来掌握，当发电机内氢气压力变化或空侧密封油压力波动时，压差阀将调整空侧密封油泄油量以维持空侧密封油压力大于发电机内氢气压力0.085Mpa。空侧密封油的回油排至发电机支持轴承的回油系统。氢侧密封油经氢侧密封油泵升压后，通过氢侧密封油冷油器、滤网，再分成两路分别通过发电机汽、励端平衡阀到发电机汽、励密封瓦的氢侧油环中，汽、励平衡阀的作用是跟踪汽、励端密封瓦内空侧油环内压力，调整汽、励密封瓦内氢侧油环内压力与空侧油环压力差不大于±50mm水柱,氢侧密封油回油到密封油箱，密封油箱油位通过空侧密封油泵出口补油或向空侧密封油泵入口排油来掌握。密封油系统功能向密封瓦供给二个独立循环的密封油源保证密封油压力高于发电机内气体压力某一个规定值，并确保密封瓦内氢侧与空侧油压相等，其压差限定在允许变动的范围之内。通过热交换器冷却密封油，从而带走因密封瓦与轴之间的摩擦损耗而产生的热量，确保瓦温与油温掌握在要求的范围之内。通过滤油器，去除油中杂物，保证密封油的清洁度。通过发电机消泡箱和氢侧回油掌握箱，释放掉溶于密封油中的饱和氢气。空侧油路备有多路备用油源，以确保发电机安全、连续运行。利用压差开关、压力开关及压差变送器等，自动监测密封油系统的运行。空、氢侧各装有一套加热器，以保证密封油的运行油温始终保持于所要求的范围之中。密封油系统大局部部件集中安装于一块底板中，便于运行巡检和修理。密封油系统原理图许昌龙岗发电有限责任公司设备治理部 1双流环密封油构造汽轮发电机补氢量大的缘由分析发电机密封油箱的构造从图中我们不难看出，1、3油阀；2、4在自动排油阀、补油阀失去掌握，需强制开启自动排油阀、补油阀对密封油箱进展强制的排油、补油时，旋转手轮将自2、4在旋出退出位置；5、6手轮掌握的螺杆是用来在自动补油阀、排油阀故障时，强制关闭自动补油阀、排油阀的，在正5、6〔5、65、6〕三、双油环密封油构造汽轮发电机目前存在的问题许昌龙岗发电有限责任公司设备治理部 2双流环密封油构造汽轮发电机补氢量大的缘由分析目前，国内双流环密封油构造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本钱外，还因氢冷发电机氢气纯度下降而导致发电机效率低、线圈温度上升到问题，严峻影响发电机的安全经济运行。另外由于设备构造、运行、检修方面的缘由，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，解决双流环密封油构造的氢冷发电机补氢量大的问题格外重要。四、发电机补氢量大的缘由分析1、氢气纯度不合格，将会直接影响机组的安全。假设氢气纯度下降至爆炸范围内，在肯定的条件下可能会引起发电机内氢气爆炸；氢气纯度不合格将导致冷却效率降低，造成机内构件局部过热；有害气体的存在还会造成绝缘老化、铁芯及其金属部件腐蚀。发电机氢气额定压力为0.3MPa，所以常压空气不行能进入发电机。在密封油系统中，空气进入发电机的唯一途径是氢侧密封油携带的空气释放到发电机氢气中。2、实际运行中很难掌握空侧密封油和氢侧密封油压力的平衡依据双流密封油构造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根本相等，削减空、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构造等方面很难掌握空侧密封油和氢侧密封油压力的平衡。造成空侧密封油和氢侧密封油压力不平衡的其次个主要缘由是空、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，才能削减空、氢侧密封油的相互窜动，但由于设备构造的缘由，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整信号，因此必定造成测量误差，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。1、平衡阀因素平衡阀原理：平衡阀分汽端和励端二只，其信号分别取之于各自密封瓦处的空、氢侧油压，通过空、氢侧油压的变化自动调整平衡阀开度的大小，从而使空、氢侧在密封瓦处的油压差始终保持在±50mmH2O油质脏，活塞被卡住。传压管较细，通常应加大到Φ18×1.5mm左右,以提高平衡阀的工作灵敏度和平衡精度。〔于密封瓦处空、氢侧密封油压压差仅几个mmH2O，油路或信号管稍有堵塞或杂质均会使平衡阀调整不灵敏现象的发生。〕平衡阀杆间隙、活塞间隙加工或密封不好，存在漏油现象。假设是平衡阀杆间隙漏油，那么氢则工作油将进入到氢侧信号油室，使氢侧信号油压力上升，造成氢侧油压低于空侧油压，使微差压计的偏值增许昌龙岗发电有限责任公司设备治理部 3双流环密封油构造汽轮发电机补氢量大的缘由分析大。其影响程度取决于从平衡阀出口至密封瓦之间的氢侧供油管产生的阻力压降、平衡阀杆的漏流间隙以及氢侧压力信号管的通径等。平衡阀有调整力量是有限的，假设觉察微差压计偏差较大，应首先调整氢弹侧油泵出口旁路阀，使其汽、励端空气侧的差压尽可能的到达最小，然后再分别调整各自的平衡阀，使空氢侧的压差到达小于±500Pa。由于平衡阀不行能保持空氢侧油压确实定平衡，因此空氢侧密封油发生窜油将会不行避开。当空侧油压高时，空侧油窜到氢侧，再经密封油内油档被发电机风扇吸卷，将油中携带的空气释放到发电机内，同时氢侧油箱油位上升，自动排油阀翻开排油；当氢侧油压高时，氢侧油窜到空侧，氢侧油箱油位降低，自动补油阀翻开，使含空气量较高的空侧油补充到氢侧油箱，并进入氢侧油循环，最终将空气释放到发电机内。因此无论是氢侧还是空侧油压高，都将导致发电机内氢气受到污染，氢气纯度下降，补氢量增大。尤其是当空氢侧密封油存在较大的不平衡时影响更大。停机时，释放到发电机内的空气因受重力作用，还将渐渐下沉到发电机底部，聚拢到发电机死角和低点处，造成发电机局部将油纯度不合格，产生局部氢爆的危急。因此如何尽可能的保持空氢侧油压平衡，是解决该问题的关键所在。运行中要求空氢侧油压差在±50mmH2O，一般以密封油系统上的调端和励端的平衡表为推断油压平衡的依据，辅之以汽轮机运行平台就地空氢侧油压表。但由于现场压力表计的误差，以及平衡表取压信号存在误差，往往平衡表调平衡了，而实际空氢侧油压并没有平衡。个人觉得调整平衡阀应以平衡表为粗调信号，而以氢侧油箱补排油管道的温度为细调信号。这是由于正常运行时空氢侧回油温度在50～60℃左右，假设空氢侧油压比较平衡，就会消灭氢侧油箱补油和排油量很微小的状况，补排油管道就会是冷的或者微热。假设运行中补油或排油管道很热，说明氢侧油箱在补油或排油，那么空氢侧密封油肯定存在着较大的不平衡，因此即使是表计平衡了，还是需进一步调整平衡阀。提高平衡阀的调整精度和运行牢靠性的措施防止平衡阀卡涩，调整失灵：检修后密封油系统运行初期，可实行用平衡阀旁路阀手动调整，防止检修后因系统不清洁造成的平衡阀部件卡涩。承受型平衡阀：据悉国内某单位研制成功了阀芯连续旋转的平衡阀，这种平衡阀承受密封油做为动力油推动阀芯以肯定速度旋转，可防止密封油中杂质造成阀芯卡涩。〔有待考证〕检修后进展平衡阀调整试验，保证空、氢侧密封油压力平衡：平衡阀的目的是掌握密封瓦内空、氢侧密封油环内的空、氢密封油不交换，基于这个原理，可关闭密封油箱补、排油门，观看并依据密封油箱油位变化对平衡阀进展调整，最终使密封油箱油位根本稳定，到达削减空、氢侧密封油在密封瓦内交换的目的。通过试验可找出规律，在机组正常运行中，依据密封油箱是在补油或排油，微调平衡阀，同许昌龙岗发电有限责任公司设备治理部 4双流环密封油构造汽轮发电机补氢量大的缘由分析样可削减空、氢侧密封油在密封瓦内交换。差压阀因素差压阀介绍：差压阀的执行机构实际上是一个内置式波浪筒，波浪筒上部接有发电机内氢气压力信号，波浪筒内部接有空侧密封油泵出口压力油信号，氢气压力和油压差值的变化造成波浪筒的上下移动，从而带动下部阀门的移动，氢气压力变化时，密封油也相应变化，始终保持油压大于机内氢压0.084Mpa。但在实际过程中常常觉察油氢差压发生变化，尤其在低氢压时变化更大，其缘由大致有以下几点：由于产品本身质量所造成的。调试过程中常觉察差压阀在额定氢压时调整性能较好，而在偏离额定工况时调整性能就不是太好，这说明调整弹簧的线性不抱负，运行过程中要常常调整。波浪筒裂开。波浪筒内空气未放尽。由于空气为可压缩性气体，局部吸取了油压的变化，对调整性能影响较大。(4)腔体内杂质较多，特别是建机组，安装前需对传压管认真清理以保证油质的清洁。3、密封瓦间隙因素发电机转子与密封瓦之间间隙对串流量的影响如下式所示：Q＝πdΔp／c3／〔12μl〕〔1〕Q—密封油间的串流量Δp—空、氢侧密封油微差压d—转子轴径c—中间环和轴间的间隙μ—透平油的动力粘度l—中间环长度由上式可见，密封油间的串油量与密封瓦中间环与轴的间隙成三次方关系，间隙越小，氢气越简洁密封，空、氢侧密封油间的串流量也会越小。但密封瓦与发电机轴之间的间隙是一个比较难协调的矛盾，由于密封瓦是浮动在轴上的，该间隙太小，极简洁引起发电机两侧轴承振动的增大。该间隙太大，不但引起串流量的增加，同时由于空侧密封油流量大，流阻小，空侧油直接通过中间间隙流至氢侧油处，会造成氢侧油的虚假油压，此时虽然空、氢侧密封油微差压计上显示空、氢侧密封油已到达较好的平衡，但实际上密封瓦中间环的串流量还是很大。因此密封瓦检修时应严格依据标准，保证密封瓦的间隙尽量靠近下限，以削减密封油流量，并保证密封瓦不被磨损；另外就是承受高精度密封油滤网，降低密封油中的颗粒度，从而削减密封油中的微小颗粒与密封瓦及轴颈的相对流淌产生的研磨。300MW〔350MW〕，0.23-28mm〔我厂许昌龙岗发电有限责任公司设备治理部 5双流环密封油构造汽轮发电机补氢量大的缘由分析0.23～0.28mm〕，0.15mm0.28mm量将大大增加，而由于空、氢侧密封油之间不行避开的存在压差，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〕油位上升到超过轴颈最低位置时，将造成发电机进油。现300MW密封油系统的空氢侧密封油均承受刮片式滤网，但实际上这种刮片式滤网只能起算作粗滤网，不能有效过滤掉密封油中的微小颗粒。正是由于密封油流中的微小颗粒与密封瓦及轴颈的相对流淌产生的研磨，加剧了密封瓦与轴颈的磨损，导致了运行密封瓦间隙的增大。据悉国外已淘汰刮片式滤0.01mm〔有待考证〕4、密封油温度因素4.1密封油温度对氢气纯度的影响主要表现在密封油温度的转变使密封瓦与轴之间的间隙转变，从而使油的串流量转变。油温转变对间隙的影响关系式如下：Δc1＝αsealdΔt〔2〕Δc2＝αrotordΔtΔc＝Δc1－Δc2其中Δc—间隙转变量αseal—密封瓦线形膨胀系数αrotor—轴线形膨胀系数d—轴径Δt—温度转变量同时油温的转变使得油的动力粘度转变，油的流淌特性转变使油的串流量转变。4.3密封油的粘度随油温的上升而降低，在同样的流通面积内，要维持肯定的密封油压力，当密封油温度高时，就需要较大流量的密封油。同样密封油温度的上升，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肯定的密封油压力。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。在密封油冷却水量充分的状况下，为了减小空氢侧密封油交换量，可尽量掌握密封油温保持低限运行，原则是发电机轴承振动不受影响。对于300MW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有一个调整门掌握，一般维持在42℃左右。油温在4227℃时小，要维持肯定的密封油压，则需要较大的密封油流量。同样，由于密封油温的上升，密封瓦的内径将增大，这样要保证发电机内氢气不外泄，同样许昌龙岗发电有限责任公司设备治理部 6双流环密封油构造汽轮发电机补氢量大的缘由分析需要增大密封油流量来维持肯定的压力。因此密封油温度过高将导致密封油流量增大，依据上边的分析，同样会引起发电机内氢气纯度下降。5、排烟风机因素烟风机出力小以及氢冷器泄漏对氢气纯度的影响从300MW汽轮发电机密封油系统看，空侧密封油泵油源取自氢油分别器，氢油分别器的排烟风机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。增大氢油分别器排烟风机的出力，使氢油分别器形成大的负压，使空侧油中的空气会同氢气一起被抽出，这样，将削减空侧密封油中空气含量，依据上边的分析〔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〕，将会避开氢气纯度下降过快。氢冷器的泄漏或渗漏主要造成氢气湿度的恶化，但由于物理交换的不行避开性，水中的空气会析出，氢气纯度势必下降。6、氢侧供油管路节流对氢气纯度的影响氢侧密封油供油管路的意外节流造成氢侧油供油缺乏，密封瓦氢侧油腔内油压无法正常建立，使得中间密封环空、氢侧密封油压无法到达平衡，从而使空侧密封油向氢侧密封油中串流。但不同的节流点表现出来的现象是不同的，由于空、氢侧密封油微差压管路取样点是取在发电机端盖处的，在取样点前消灭节流时，表现在调整氢侧油母管压力时空、氢侧密封油微差压计上反映迟钝。当取样点后有节流时，调整氢侧密封油压，则微差压计上的动作幅度会很大。7、平衡阀信号管管路有节流时对氢气纯度的影响平衡阀时刻处于跟踪空侧密封油压调整氢侧密封油压，使得空、氢侧密封油压根本全都，因此平衡阀信号管内始终有微量油流淌。当管路中有节流时，会造成油压信号传递失真，平衡阀调整滞后，影响调整品质，使空、氢侧间的串流增加，氢气纯度下降。小修或临停时不具备检查轴瓦条件时，可实行如下临时措施：在空侧回油管至氢侧油箱的管路上增加临时滤油机，可以缓解氢气污染的程度，但不能最终解决根本问题。许昌龙岗发电有限责任公司设备治理部 7双流环密封油构造汽轮发电机补氢量大的缘由分析附件：#3一、 问题提出：202371832〔发电机出线〕每次排污均有大量油，71371711〕密封瓦漏油。2〕发电机励端空侧油压波动〔0.57-0.63〕。我们随即对密封瓦渗漏油及发电机空侧密封油油压波动的缘由进展了分析。二、 缘由分析密封瓦渗漏油的缘由有：1〕密封瓦间隙过大，氢侧密封油沿着大轴进入发电机；2〕空侧密封油油压波动猛烈，在调整油氢压差过程中有局部油进入发电机；3〕其他缘由。发电机空侧密封油油压波动的缘由有：1〕空侧密封油泵出口压力波动；2〕差压阀调整性能不好；3〕差压阀氢压或油压信号管有稍微堵塞或信号管内存有空气；4〕由于其他缘由导致差压阀氢压或油压信号管压力真实波动。1SIS〔见以下图〕由图得知：发电机空侧密封油压确实有波动，而且是有规律性的波动。〔一天内空侧密封油油压上升2次，随后油压开头缓慢下降，油压上升时间分别为71710:207180:00面的补排氢时间数据，我们觉察发电部在71710