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200MW发电机组发电机进油原因分析及防范措施

时间:2016-03-04  作者:汤刚

{摘要}:-由于双流环密封油技术日趋成熟,目前大多数大容量的汽轮发电机组都采用双流环密封油系统。双流环密封油系统既能防止氢气外泄,又能防止外部的空气与潮气进入发电机,污染发电机内的氢气,降低发电机绝缘。但是如果对其结构不了解或操作不当也有可能造成发电机进油事故。鉴于此,本文针对徐矿阿克苏电厂1号机组在充排氢和正常运行时进油事故,分析发电机进油的原因,给出预防进油措施。
论文关键词:发电机,密封油,进油

徐矿阿克苏电厂装有两台东方汽轮机厂生产的CC200/169-12.7/1.0/0.35/535/535型汽轮机配套有东方汽轮机厂生产的QFSN-200-2型汽轮发电机。发电机密封瓦是双流环式瓦,其供油系统有两个各自独立而又互有联系的油路组成。向密封瓦空气侧供油,密封油与空气接触的一侧油路称为空侧油路。向密封瓦氢侧供油,密封油只与氢气接触的一侧油路称为氢侧油路。

空侧油路:主工作油源取自汽机轴承润滑压力油,备用油源取自汽机主油箱。空侧油路设有二台交流泵,一台直流泵,其中交、直流泵各一台作为第一、第二备用泵。当主油源因某种原因断流时,油泵可从备用油源(汽机主油箱)吸取工作油。按密封油进油油温提供给油泵的轴承润滑油,经油泵升压后,通过过滤器除去固态杂质,经油气压差调节阀(下简称压差阀)调节至所需压力,然后进入发电机两端密封瓦空气侧油室,其回油与发电机轴承回油混合后流入专设的隔氢装置内,再流回汽机主油箱。

氢侧油路:油泵从密封油箱中吸油,加压后经冷油器、过滤器后再经油压平衡阀(下简称平衡阀)调整到所需压力后,进入密封瓦的氢侧油室,其回油流回密封油箱,如此循环,形成一个相对独立的密闭油路。(如图)

密封油图1 密封油系统图

2 发电机进油的危害

密封油系统的安全一直是电厂运行的关注焦点,密封油系统的好坏不仅影响定子线圈的绝缘性能和寿命,严重时能使绝缘击穿出现匝间或相间短路,而且也是避免发电机漏氢的关键。

2.1发电机进油后,含水的油滴容易在发电机端部线棒绝缘和端部绑扎结构表面构成击穿放点通道,从而会致使氢气介电性能恶化,造成绝缘下降,严重威胁发电机的安全。

2.2密封油的泄漏和空、氢侧的窜油,将润滑油中的水分析出到氢气中,增大了发电机内氢气的湿度,这正是大型汽轮发电机氢气湿度高的重要原因之一,也是发电机护环存在着氢致裂纹的主要原因。氢气湿度的增高,也造成了发电机的通风损耗加大,运行效率降低。

2.3空、氢侧密封油的串油使润滑油中溶解的空气通过油氢交换进入发电机氢气系统中,致使氢气纯度降低,频繁补排氢,影响了机组安全经济运行。

3 发电机进油的原因

3.1按照双流环密封油密封瓦设计原理来讲,能够维持空侧密封油压与氢侧密封油压压力平衡并保证油氢之间的差压,但实际运行中由于设备机构和测量等方面很难控制空侧密封油与氢侧密封油压力的平衡,进而造成密封油与氢气压力差值达不到0.04~0.06MPa,其主要原因是氢侧密封油系统平衡阀调节精度差,它根据密封瓦内空侧密封油压自动调节密封瓦氢侧油压,使其始终和空侧油压相等;但是由于各种原因,油压平衡不可能做到空氢两侧密封油压完全相等,目前平衡阀规定最大允许压差为1.5kPa(约150mm水柱)。在实际运行中由于平衡阀活塞和油缸之间间隙较小,少量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。#1发电机组平衡阀经常出现在氢压下降时油压跟踪不灵敏,造成氢侧密封油压大于氢压0.06MPa以上,致使发电机进油。

3.2 密封油回油不畅对发电机进油影响非常大,如果氢侧密封油回油不畅,氢侧密封油就会越过油挡进入发电机内部。隔氢装置是为防止空侧回油中可能含有的氢气进入汽机主油箱而设置。当密封瓦内氢侧油窜入空侧或密封油箱排油时,含有氢气的氢侧密封油和轴承润滑油一起流入隔氢装置,氢气在此分离出来由排风机抽出排至厂房外大气中,隔氢装置应高于汽机主油箱,而排烟风机装置应高于隔氢装置安装,从排烟风机至隔氢装置的连接管路应有一定的坡降。然而在实际安装中,为了绕开发电机励磁线路,由于空间原因导致排烟风机至隔氢装置的连接管路而形成一个U型管。在刚开始运行时,排烟管路里积油很少,基本上不影响防爆风机出力,但是时间久了,当U型里积满油时,造成隔氢装置里达不到-500~-200Pa的微负压导致发电机空侧密封油回油不畅。一旦空侧密封油回油不畅,空侧密封油就会大量串入氢侧密封油。氢侧回油管路设计流量是20 L/min,如果量空侧密封油进入氢侧就会使氢侧回油管路满油,进而造成氢侧密封油回油不畅,氢侧密封油就会越过油挡进入发电机内部。

3.3在发电机氢气和二氧化碳置换时,氢压或二氧化碳压力特别低,此时差压阀和平衡阀达不到预设精度而不能自动跟踪氢压。差压阀与平衡阀只有在氢压高于0.15MPa时才能自动跟踪,在氢压过低时差压阀和平衡阀几乎不跟踪氢压变化,此时我们应该手动调整旁路并控制油-气压差均在0.03~0.07MPa之间。

3.4密封油箱它是氢侧油路的独立油箱,又称为油封箱。由于氢侧回油包含氢气,回到油封箱后必然会有部分氢气分离,所以分离出来的氢气可以通过油封箱上部的回气管回到发电机内,也可以顺着氢侧回油管回到发电机,所以密封油箱的回氢管应该加大坡度和避免死弯,防止回气管中存油形成气封而造成回气不畅,致使发电机内进油。但是实际安装中,回氢管布置不仅弯管太多而且没有坡度,经常造成回氢不畅。当回氢管回氢不畅时,氢侧密封油回油分离出来的氢气就会积累在氢侧密封油箱中造成密封油箱里氢气压力升高,当其达到一定程度时就会造成氢侧密封油回油不畅,从而导致氢侧密封油越过油挡进入发电机内部。

4发电机防进油的措施

4.1勤与调整平衡阀

保证油氢差压阀和平衡阀动作可靠,油氢差压在正常范围内。平衡阀的目的是控制密封瓦内空氢侧密封油不交换,基于这个原理可以观察氢侧密封油箱油位,当油位下降时说明氢侧油压高于空侧油压,此时氢侧密封油向发电机进油可能性比较大。

4.2及时排掉氢侧密封油油箱内累积的氢气并在机组检修期间对回氢管改造。

4.3及时排掉油氢分离器至防爆风机管路之间的积油

巡检时注意用手感受U型管上面管道的温度,如果管道有一定温度说明U管路无积油,当管道温度变成常温时,说明U型管堵塞,此时要通过U型管底部的排油管排掉U型管内积油。

4.4在发电机氢气和二氧化碳置换时应根据发电机内气体压力用平衡阀及差压阀旁路调整。

4.5保证发电机底部油水探测器工作正常。

4.6巡检时通过回油窗检查氢侧密封油回油管是否畅通。

4.7 密切关注氢侧密封油箱的油位及主机润滑油箱的油位。

5 结论

发电机密封油系统是电厂重要切精细复杂的一个系统,导致发电机进油的可能性很多,我们只有熟悉其内部结构和工作原理认真分析做好防范,才能有效滴防止发电机进油事故的发生。


参考文献:
[1]东方QFSN-200-2发电机密封油系统说明书. 2011
[2]王勇 刘建峰 600MW发电机进油原因分析及对策[B]华电技术.2010(4)
[3]代云修.汽轮机设备及系统[M].北京:中国电力出版社,2006(6)

 

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