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商丘裕東發(fā)電有限責任公司(以下簡稱裕東電廠)2x 300 Mw機組系國產(chǎn)引進型QFSN一300—2型汽輪發(fā)電機組,，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)電機組采用目前較成熟的雙流環(huán)密封油系統(tǒng)對發(fā)電機的氫氣進行密封,。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)油路二個部分。

空側(cè)密封油抽路：由交流電動機驅(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)電機機內(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)油壓進行粗調(diào),。氫側(cè)油路的油壓則通過平衡閥進行細調(diào),，并使之自動跟蹤空側(cè)油壓，以達到基本相同的水平,，密封油表盤上差壓計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)電機提純補氫量大的原因分析

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)密封油路完全獨立運行,，與空氣失去接觸機會,，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,，在實際運行過程中,，油中總是含有少量雜質(zhì)，造成活塞的運動阻力增大,，甚至卡澀,，導致平衡閥調(diào)節(jié)精度變差，不能總是維持空,、氫側(cè)密封油壓力差為標準范圍內(nèi),，進而造成氫氣污染、增大補氫量,。

另一個原因是空,、氫側(cè)密封油壓力的測量誤差。真實反映密封瓦內(nèi)油壓平衡的壓力測點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)電機補氫量增大,。

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

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，達到真正的空氫側(cè)油壓的平衡,，來達到最佳調(diào)節(jié)的目的,，但這只是各參數(shù)穩(wěn)定工況下的點平衡。不過可以通過它，在一定時問段內(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)電機氫氣純度下降較快的原因分析

2．1 補氫量大的原因

氫冷發(fā)電機的氫氣系統(tǒng)中影響發(fā)電機氫氣純度的因素有以下幾個方面：(1)制氫站來氫的純度和濕度,；(2)補氫管路中有壓縮空氣漏入,；(3)發(fā)電機中氫氣濕度；(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 裕東電廠氫純運行情況簡介

裕東電廠#2機組自2006年機組大修后一直存在為了提高氫氣純度而補氫量大的問題。進入2008年8月以來,，平均不到4天需排換氫氣(純度在96％時開始提純至98％)一次,，補氫量每天達45 m，,；氫純下降速度每天達0．6％,，最快時一天達l％。

#1機組自2005年大修后平均l5天左右補氫一次,，到2008年9月后,，平均5天左右補氫一次，補氫量每天達20 m3,；氫純下降速度每天達0．4％,，最快時一天達0．6％。

大量的補排氫量造成制氫站的高負荷運行和極大浪費,，且危及機組的安全和運行經(jīng)濟,。為了減少II'~F氫次數(shù)和補氫量，對氫油水系統(tǒng)的運行參數(shù)進行調(diào)整,，并觀察分析,，開始對氫氣系統(tǒng)和密封油系統(tǒng)進行排查，并對在線氫氣純度儀進行校驗,，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)油箱進排油管有時冷有時熱,，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機組的氫側(cè)油路進行調(diào)節(jié)觀察,，并停運檢修平衡閥、檢查油信號管等,，發(fā)現(xiàn)如下問題：(1)#2機的油壓信號管的壓力閥門未全開,；(2)#2、1機的密封油平衡閥的閥芯有卡澀現(xiàn)象；(3)#l機的主差壓閥在油溫高于46℃ 以上時,，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機組氫側(cè)油箱油位高,，處于排油運行狀態(tài)；(6)查大修的檢修記錄,，#l機密封瓦間隙空側(cè)環(huán)0．37 mm,、氫側(cè)環(huán)O．30 mm，#2機密封瓦間隙空側(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QFSN一300—2型機組的圖紙，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級檢修時才進行檢查。因此應(yīng)把握好檢修時機,，嚴格按廠家的技術(shù)要求對密封瓦間隙進行調(diào)整修復,，并盡量靠近軸與瓦間隙技術(shù)指標的下限，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,，進入到密封瓦中，造成密封瓦磨損,，軸頸被劃傷,，在解體檢查時，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,，致使密封瓦在運行中實際間隙增大的原因。

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)精度和運行可靠性,，每次A、B級檢修后或日常點檢分析中發(fā)現(xiàn)氫純下降情況異常時,，要求專業(yè)維護人員對平衡閥進行調(diào)節(jié),，保證其調(diào)節(jié)動作靈活準確，當氫壓,、油溫等變化時,，確保空,、氫側(cè)密封油壓力能達到隨時平衡狀態(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，通常點檢員及維護人員可定期采取關(guān)閉密封油箱補,、排油門(前提是補,、排油門無內(nèi)漏)，20 min定時觀察氫側(cè)密封油箱油位升降及油位變化量,，判斷油箱是補油或排油以及補,、排油量的大小，對平衡閥進行調(diào)整,，當達到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,，氫側(cè)油箱油位處于不變或微降時，氫純保持得相對較好,。

日常工作中,，每班要對補排油管溫度變化進行監(jiān)督，及時發(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?；谶@個原理,，根據(jù)廠家技術(shù)說明書中對密封油溫標準上下限的要求,，進行油溫變動的調(diào)試試驗(根據(jù)運行經(jīng)驗，發(fā)現(xiàn)油溫太低,，會導致發(fā)電機轉(zhuǎn)軸的振動增大)，盡量保持密封油溫在廠家要求標準和經(jīng)驗溫度范尼電阻在系統(tǒng)正常時要可靠投入,，不然會引起系統(tǒng)不平衡電壓,。此后城南變、新區(qū)變兩個變電所又發(fā)生過類似異常電壓,，當值調(diào)度員在確認系統(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℃),，從而達到減少密封油進油流量，降低氫氣的污染,。

(5)保持密封油油氫差壓在0．084 MPa的標準范圍內(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,，在正常運行中,，可采取開大排煙風機入口調(diào)閥，提高排煙風機的運行出力,，從而維持氫油分離器有較高的負壓,，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)切實控制好發(fā)電機的運行風溫和水溫,，一般進風溫度35～40℃,，內(nèi)冷水溫40℃為佳。

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

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

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,，以及日常管理工作的配套實施,，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)計數(shù)據(jù)分析,，裕東電廠#1,、2機組合計補氫量平均每天為7．5 m3,、提純用氫量平均每天為5．5 m’；#2機組提純時間間隔提高到33天左右,，}}1機組提純時間間隔提高到14天左右,。#2機組氫純下降速度快問題得到了根治，而#1機組仍未達到理想狀態(tài),，需待停機時對密封瓦間隙進行調(diào)整。提高了機組運行的安全經(jīng)濟性,，取得了較好的效果,。