单流环式密封油系统运行异常分析与处理

引言

密封油系统为发电机密封瓦提供连续不断的油流,以防氢冷发电机中的氢气泄漏:同时润滑和冷却密封瓦,防止密封瓦和大轴直接接触发生摩擦。按照形成的油环数目不同可分为单流环式和双流环式密封油系统。某大型燃气一蒸汽联合循环机组发电机密封油系统采用单流环式真空净油型系统。

1单流环式密封油系统结构特点

单流环式真空净油型系统与双流环式密封油系统相比,主要有以下特点:

1.1密封瓦供油油路结构简单

单流环式密封油系统滑环端和汽机端分别有一个密封瓦。设置一路供油,回油分为氢侧回油和空侧回油。氢侧回油回到排氢调节油箱进行油氢分离。排氢调节油箱设置浮球阀,油位高打开向外供油,油位低关闭,以防氢气泄漏。空侧回油与轴承润滑油回到循环密封油箱。排氢调节油箱和循环密封油箱共同为真空油箱和事故密封油泵供油。

双流环式密封油系统滑环端和汽机端各有两个密封瓦。两路密封油分别为氢侧密封瓦和空侧密封瓦供油,分别由氢侧密封油泵和空侧密封油泵供油。空侧密封油油压由油氢压差阀调节,氢侧密封油压力由平衡阀调节。两路密封油独立循环,又互有联系。

1.2设置油净化装置

单流环式密封油系统的氢测回油和空侧回油共同为真空油箱供油,使得溶解了空气和水分的密封油有机会污染发电机内氢气。故设置了油净化装置,包括以下设备:真空油箱、真空泵、再循环油路、进油喷嘴和再循环喷嘴。运行时真空泵维持真空油箱负压,油中溶解的气体等会在负压作用下不断逸出,并被真空泵抽走,从而保证密封油油质良好。缺点是溶解在油中的少量氢气也被分离出去,这样密封油与氢气接触时油中氢气浓度始终处于不饱和状态,油会不断溶解氢气,氢气又不断在真空油箱被析出,这是发电机氢气外漏的一个因素。运行时要关注发电机氢压,必要时及时补氢。

双流环式密封油系统氢侧密封油和空侧密封油各自独立循环,从而避免了溶解空气的密封油与发电机内氢气接触。氢侧密封油供油管路设置平衡阀,通过平衡阀调节氢侧和空侧密封瓦处油压相等,从而保证氢侧密封瓦处和空侧密封瓦处运行时不发生串油。只要调节得好,不发生串油,氢侧和空侧密封油独立循环良好,就可保证发电机内氢气不受污染。

2运行异常分析与处理

如图1所示,某燃气一蒸汽联合循环发电机组采用单流环式密封油系统。

投运以来发生了以下几例运行异常情况:

2.1真空油箱油位持续下降

事件经过:在机组停运、工业水系统停运以及密封油真空泵停运的情况下,#3发电机密封油真空油箱油位持续下降。运行人员检查系统无漏点,检查密封油氢侧回油液位探测器和发电机底部漏液探测器均无积油排出,检查确认真空油箱补油油路阀门状态正确,打开真空油箱补油旁路门,但密封油真空油箱油位仍持续下降。后打开真空油箱真空破坏门,发现排气口有大量气体排出,同时真空油箱油位开始缓慢上升。关闭真空油箱补油旁路门,观察真空油箱油位能稳定在正常值。

事件分析:真空泵停运后,真空油箱油中溶解的各种气体不断逸出,同时工业水系统停运使得油温上升加剧了这一过程,最终导致真空油箱由负压变为正压。当正压足够大时,即使真空油箱浮球阀在油位低时打开,排氢调节油箱和循环密封油箱也无法为真空油箱补油,造成真空油箱油位低。因此,由于真空泵故障或工业水系统停运等原因需要停运真空泵时,应及时打开真空破坏门,并监视好氢气纯度,必要时排补氢气。

在机组并网运行工况下,操作员站发密封油真空油箱油位低报警,运行人员立即去现场检查,发现真空油箱实际油位偏低,退出AGC,设定负荷至低负荷240Mw,并就地打开真空油箱补油旁路门,油位由最低点263mm逐渐上升,初步判断真空油箱浮球阀故障。待真空油箱油位补至正常油位(518mm左右)且稳定后,关小真空油箱补油旁路门,投入机组AGC。运行人员留守现场监视油位并通过调节真空油箱补油旁路门开度手动调节真空油箱油位在正常值附近。待机组停运,隔离真空油箱,更换了真空油箱浮球阀后系统运行正常。

2.2真空油箱油位高

事件经过:某日#1机组密封油真空油箱油位不断升高,并且上升速度较快,运行人员怀疑是真空油箱浮球阀故障,关闭真空油箱补油二次手动门,真空油箱油位逐渐停止上升并开始下降,下降到正常油位调整#1机真空油箱补油二次手动门开度,维持真空油箱油位在正常值附近。

事件分析:真空油箱浮球随油位高低升降,从而调节浮球阀开度来控制补油速度。浮球阀不正常工作,暂时不能隔离真空油箱进行处理时,油位上升时可将真空油箱进油管路手动阀开度关小来人工控制补油速度,油位下降可适当开启真空油箱补油旁路阀来人工控制补油速度。

2.3发电机进油

事件经过:机组停运后,因检修工作需要,运行人员隔离密封油排氢调节油箱。先将发电机内氢气压力降至微正压(0.05MPa)。因氢压降低,排氢调节油箱油位升至不可见。密封油切换至第三油路供油后检查无异常,进行密封油排氢调节油箱隔离,并微开密封油排氢调节油箱旁路窥窗出口门导通氢侧排油。运行2h后,发电机漏液探测器发液位高报警。检查发现发电机漏液探测器及氢侧回油不畅液位探测器均有油,确认发电机进油后立即进行发电机排油,并将密封油排氢调节油箱旁路窥窗出口门全开,同时缓慢升高发电机内氢压至0.08MPa。密封油排氢调节油箱油位可见。

事件分析:密封油排氢调节油箱浮球阀的功能是当油箱油位高时,开阀,此时密封油氢侧回油管、排氢调节油箱与密封油循环油箱之间组成一个U型管,如果排氢调节油箱内氢气压力高于0.07MPa(相当于循环密封油箱与排氢调节油箱油柱压强差),排氢调节油箱内的油会被压到密封油U型管的另一端一循环密封油箱,维持油位在可视范围内:如果发电机内氢气压力低于0.07MPa,氢压不能维持排氢调节油箱浮球阀油位在可视范围内,随着氢压的降低,排氢调节油箱的油位会逐渐升高,直至满油,以达到U型管两端压力平衡,而排氢调节油箱浮球阀也一直保持开启状态,发电机内氢压降至零,氢侧排油管的油位最高和循环密封油箱的油位一致,由于循环密封油箱位置低于发电机,发电机也不会进油。

密封油排氢调节油箱旁路在排氢调节油箱异常或检修时可代替排氢调节油箱的功能,和氢侧排油管及循环密封油箱形成U型管,如果氢气压力高于0.07MPa,可通过控制密封油排氢调节油箱旁路窥窗出口门开度来控制窥窗内的油位在正常值,以防发生氢气泄漏或发电机进油。此次密封油排氢调节油箱隔离,发电机氢压降低后,排氢调节油箱旁路窥窗油位升高至不可见,使得运行人员无法监视排氢调节油箱旁路窥窗油位。而排氢调节油箱旁路窥窗出口门开度过小,导致了密封油氢侧回油不畅。氢侧回油管油位逐渐升高,直至发电机进油。

3结语

单流环式真空净油型密封油系统在运行过程中,其排氢调节油箱油位在发电机氢压和浮球阀的综合作用下维持稳定,其真空油箱油位在浮球阀和油箱真空度的综合作用下维持稳定。油箱油位稳定是整个密封油系统可靠运行的重要保障,操作人员应基于单流环式密封油系统结构特点,在异常情况下及时判断故障原因,以提高事故处理能力,确保整个系统安全可靠运行。