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600MW机组单流环密封油系统的安全运行分析

文档作者：曹兰敏赵超曹银觥文档来源： 1.中电投河南电力有限公司开封发电分公司 2.国电民权发电有限公司		点击数：	更新时间： 2021年06月05日
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A
安全生产
电力安全技术
第14卷(2012年第12期)
 nquanshengchan
600MW机组单流环密封油系统的
安全运行分析
曹兰敏,赵超,曹银觥2
(1.中电投河南电力有限公司开封发电分公司,河南开封475002
2.国电民权发电有限公司,河南商丘476000
摘要〕2台600MW机组相继投产以来密封油系统故障较多,尤其是密封油泵多次损坏。
从600MW密封油系统的结构出发,分析了密封油系统常见的发电腔进油、密封油泵振动损坏、氢
气纯度降低等故障的原因,提出了相应的预防措施,确保了密封油系统的安全运行。
关键词单流环;密封油系统;密封油泵
中电投河南电力有限公司开封发电分公司侧的回油一同回至主机轴承回油母管。密封瓦处空
1号、2号发电机是引进日立公司技术生产的气侧、氢气侧进油回路如图1所示。
QFSN600-2-22C三相同步发电机,发电机密封
油系统采用单流环密封。密封瓦采用铜合金制成,
端盖
装在端盖内腔中的密封座内,密封瓦分为4瓣,轴
密封油室
向、径向均用卡紧弹簧箍紧。密封瓦可随转轴径向
密封瓦
浮动,与密封座上下之间均设有定位销,从而防止
密封瓦切向移动。单流环密封油系统结构简单,操
密
↑封
轴
作方便,又具有油、水分离装置,能先除去油中含
油
有的水分和气体,然后经处理的油再进入密封瓦,
空气区
一氢气区
从而保证氢气纯度在98%以上。
电厂生产实践证明,若操作不当或检修维护不
回油回油
力,密封油系统可能会产生以下问题:
图1密封瓦进油
(1)发电机内进油
(2)润滑油温度、黏度不合格以及泵内积存空1.1密封油泵
气,引起密封油泵端部止推块磨损,油泵损坏
密封油供油系统设置2台交流主密封油泵和1
(3)真空油箱的真空压力偏低,严重影响氢气台事故密封油泵。如图2所示,它们均是三螺杆泵。
纯度。
从动杆
1密封油系统结构
在正常运行方式下,从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
阀调节至设定的压力,再经滤网进入发电机的密封
主动杆
瓦。氢气侧的回油则进入回油扩大槽后再向下流入
浮子油箱,而后依靠压差进入空气析出槽,与空气
图2密封油泵
10
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1.2真空系统
进入浮子油箱后,氢气经分离通过其顶部的平衡管
密封油供油装置真空油箱具有净化密封油的作又回到扩大槽,平衡管保持畅通有助于油流畅通,
用。真空油箱的真空压力一般保持在90kPa以上,使油流入空气析出槽。由于浮子的控制作用,油箱
从主机润滑油系统来的润滑油在真空油箱中离析出内始终维持一定的油位,从而避免了氢气进入空气
空气和水分,减少了油中的杂质。
析出槽。当油位逐渐上升时,浮子阀逐渐开大直至
、
全开;当油位逐渐降低时,浮子阀逐渐关小直至全
2发电机腔内进油
关。氢气侧回油不畅,可能导致发电机腔内进油。
密封油回油不畅的原因有以下几点。
2.1进油原因分析
(1)浮子油箱内浮子阀控制出油。当阀芯出现
2.1.1差压阀调节故障
卡涩时,氢气侧回油不畅,若没有及时切换浮子油
单流环密封油系统油氢差压一般要求△P=箱至旁路运行,容易导致发电机内部进油。
(0.056±0.02)MPa。正常运行时,发电机依靠供
(2)浮子油箱上部回氢管没有开启。浮子油箱
油管路中的油氢差压阀来维持氢压与油压的压差和空气析出槽2个油箱之间没有建立压力差,氢气
△P相对恒定,即通过调节差压阀上部的弹簧来整侧回油不能在压力作用下回到空气析出槽。当浮子
定调节螺栓。差压阀调节螺栓整定合格,才能可靠油箱油位升高至满油时,会引起空气抽出槽满油,
地控制油氢差压;否则,当油氢差压△P失去稳定,从而导致发电机内部进油。
就会造成发电机内进油。
(3)当气体置换时,如果电机内的压力小于
若启动时977HP油氢差压阀操作不当,容易0.05MPa,由于浮子油箱内部压力太低,若此时没
造成平衡膜片损坏,差压阀调节线形变差,严重时有及时切换浮子油箱至旁路运行,则浮子油箱出油
甚至会引起阀板损坏、脱落。因此,操作差压阀时受压,引起密封油回油扩大槽满油,从而导致发电
应注意以下事项。
机内部进油。
(1)为保证差压阀进出口压力恒定,在油循环
(4)在切换浮子油箱至旁路运行时,若旁路阀
阶段不投运差压阀,此时发电机内没有氢压或者风门调整不及时,容易导致发电机内部进油。
压。为了防止差压阀阀板强制关闭,应及时关闭差
(5)回油管路堵塞杂物。
压阀压力信号管。
2.1.3密封瓦间隙超标
(2)一般情况下,当发电机内氢压小于
密封瓦的间隙调整是在发电机冷态下进行的,
0.08Mpa时,应退出差压阀运行,利用旁路调节随着发电机负荷加大,由于两侧的温度不均以及油
密封油量。
温的升高可能导致密封间隙膨胀不均,密封油顺轴
(3)差压阀投运时,必须先开启氢压信号管,进入发电机内;密封瓦在盘车期间断油,轴颈与瓦
然后再逐渐开启油压信号管。当信号管全部开启后,面产生磨损,密封瓦间隙增大导致发电机内部进油。
再开启差压阀出口门,逐步打开进口门,同时关闭2.1.4氢气系统故障
旁路门停运时操作顺序相反。
发电机氢气系统紧急排氢时,由于氢压下降过
2.1.2密封油回油不畅
快,此时若差压阀或者是旁路调节不及时,会引起
回油部分主要由氢气回油扩大槽、浮子油箱、密封油压升高,从而导致发电机内部进油。
空气抽出槽3部分组成。
2.2预防措施
氢气回油扩大槽在发电机底部稍下位置,用于
(1)确保回油扩大槽油位报警动作正常。
储存氢气侧回油,当油位高于设定值时发出报警信
(2)确保浮子油箱正常工作。
号。浮子油箱中间有一隔板隔开,可以防止发电机
(3)确保浮子油箱上回氢管畅通。
两侧风扇出口压力不一致时产生压差,防止油气在
(4)避免浮子阀卡涩和局部磨损。
发电机两端之间循环。箱体上部各设1根排气管,
(5)确保空气抽出槽上排烟风机正常运行。
用以排掉低纯度的氢气。2个回油间隔通过1个U
(6)利用停机机会调整密封瓦间隙,使两侧的
型管连接,回油向下进入浮子阀油箱。氢气侧回油密封油压力差在2kPa以内
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3密封油泵振动损坏
损后如图4所示,这是由于试运期间油管道清扫不
彻底,油中含有杂质造成的。
密封油泵振动容易造成泵体损坏,若采取措施
不当,则不能及时消除振动,导致油泵出口压力频
繁波动,引起密封油系统差压阀过度调节,使差压
阀阀体平衡膜片破坏,差压阀调节不灵敏,线形变
差。密封油泵结构如图3所示。
图4油泵磨损
润滑油中含有空气,真空油箱油位一般维持在
油箱中心线-40~70mm之间。当油位降低或者
再循环泵雾化效果不好时,油中携带有气泡,泵的
图3密封油泵
汽蚀量增大,油泵出口压力和流量降低。当流量降
低到一定程度时,泵在小流量下运行,会引起泵体
3.1密封油泵振动原因
振动和噪声。尤其是密封油泵在线解体检修后,密
3.1.1润滑油温度低
封油泵恢复时,若密封油泵泵体注油不充分,泵内
QFSN-600-2-22C汽轮发电机密封油系统采气体没有排净,含有大量空气,会造成输出油压波
用主机润滑油,正常工作时油温在40-45当动,泵体磨损。
汽轮机在盘车状态时,由于润滑油温度偏低,导致2008-12-1400:28,1B主密封油泵跳闸,正
油黏度高,密封油泵吸油不好,增加了泵的必需汽常运行时电流为13.4A,而跳闸时电流为18.5A,
蚀余量,三螺杆密封油泵吸油量减少,泵体产生振就地盘转子卡死,解体后发现泵螺杆、止推块磨损
动和噪声。
严重。
2010年2月,电厂1号机组停运后,由于主3.1.3入口滤网堵塞
机冷油器冷却水回水调节阀内漏,润滑油温度缓慢
真空油箱内置式滤网按照厂家要求是40~60
下降。当油温低于23时,就地检查发现密封油目如果滤网目数过大,由于过滤精度太高,在高
泵振动,供油装置管道振动、啸叫,DCS上油泵真空下容易引起泵吸油不正常。
电流有5A的摆动,并呈缓慢下降趋势。当采取措
2010年7月底,1号机组A修后,在大气压
施使润滑油油温升高超过25℃后,密封油泵振动力启动密封油泵,维持稳定运行后,投入油箱真
消失,电流正常维持在12~13A之间,此时油泵空运行。当真空压力升至40kPa后,2台密封油
出口压力为0.8MPa。针对此次密封油泵的运行情泵泵体发出强烈振动和啸叫声,出口压力来回波动
况,规定在汽轮发电机在盘车时,润滑油温度低于影响了密封油泵密封,使氢气压力降低。由于检修
27时应禁止运行,从而防止油温下降,引起密人员不清楚滤网的更换情况,先将真空泵停运,破
封油泵振动损坏。
坏真空油箱内真空,再重新向密封油泵、密封油再
3.1.2润滑油中杂质超标
循环泵注油,手动盘转子使出油恢复正常。重新
三螺杆密封油泵由缸套、主从动螺杆、2个副启动真空泵后对真空油箱抽真空,但是反复4.5
从动螺杆组成主从动螺杆转向相反,各啮合螺杆次,密封油泵在真空下振动仍然较大,振幅达到
之间以及螺杆与缸套间的间隙很小,在泵内形成多0.18mm,密封油真空系统不能正常投运。在排除
个彼此分隔的容腔。若润滑油油质较脏,颗粒度超油泵吸油管道没有空气的情况后,怀疑密封油泵振
标,容易导致泵体动静间隙摩擦生热损坏。油泵磨动过大是入口滤网堵塞引起。联系检修人员,启动
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直流油泵,停运密封油泵,将真空油箱内打至回油真空油箱油位越低,油泵就越接近“汽蚀点”,就
母管。解体真空油箱发现,油泵入口滤网为100目越容易引起油压不稳、泵体振动等故障。而真空
滤网精度远远超过厂家规定。滤网发生堵塞,造成油箱的油位取决于箱内浮球阀(DN80)浮球的装配
油泵吸油困难,密封油泵流量降低,从而引起振动高度。当油箱油位低于人孔盖上的视察窗水平中心
增大。
线下方60~80mm位置时,则油位偏低。真空油
2010-11-16,1号机组正常运行中,DCS上箱退出运行时,检查浮球阀距离基准油面全开行
1A密封油泵电流由13.2A降至10.5A,就地检程是否为28mm,距离基准油面全关行程是否为
查发现振动大。节流调整真空泵进口门,降低真28mm。
空油箱真空压力至86kPa,提高泵吸入口静压后,3.1.6维护不当引起油泵振动
密封油泵振动消失。
(1)密封油泵检修起吊时,螺杆受力弯曲。应
3.1.4出口管路调压阀开度大
保持螺杆表面气隙均匀。
密封油泵出口母管安装安全调压阀,当母管压(2)吸、排管路固定不牢靠,从而牵连泵体引
力大于0.85MPa时,可自动调节维持压力。
起变形。
2011年1月,2号机组A修试运,由于发电(3)泵轴与电机轴的联轴节和油泵及电机的对
机内无压力,密封油系统单体调试。全开密封油出中不好,螺栓用力不均匀
口管路调压阀旁路阀,启动2A密封油泵,电流为(4)更换的备用螺杆保存不当,导致螺杆不平
13A;控制母管压力为0.5MPa,运行2h后,停或变形等。
运2A密封油泵。停运前,2A密封油泵电流稳定,3.2预防措施
但油温没有进行在线监测。2天后,开展发电机气
(1)汽轮发电机盘车运行时,控制润滑油油温
密性试验,启动2A密封油泵,电流在12~13A在27~40范围内。若主机油系统没有运行,则
之间摆动,就地检查密封油泵出口压力、泵体振动密封油系统采用独立的运行方式,并就地加强检查,
正常,30min后,密封油泵电流突升至16A油定期测量密封油泵进口温度,防止出现油温过低或
泵跳闸,首次出现“过流保护动作”现象,就地手过高现象。
盘轴承,动静抱死。
(2)主机润滑油净化在线装置保持连续运行,
密封油系统的调压阀或者其旁路阀开度太大,机组经检修且油质合格后,才能向发电机密封油系
造成回流到真空油箱内的回油量大,而密封油泵采统充油。
用非正常运行方式控制调压阀,以适应泵的小(3)按照厂家规定的真空油箱内的正常油位要
流量需要。密封油泵节流损失严重,真空油箱内密求,调整浮球阀上下高度,保证油箱油位在正常值
封油温度升高,从而导致泵过热变形而损坏,以致高限运行,提高密封油泵的吸油强度,防止运行中
从动螺杆磨损严重,如图5所示。
油箱内油沫过厚,影响泵的吸油。
(4)密封油泵在线检修后,禁止在真空油箱没
有破坏真空的情况下向泵内注油。恢复时,关闭真
空泵进口门,开启真空泵真空调节阀,开启真空破
主动杆
坏门,真空压力到0后,再打开进油门向泵内注油,
同时拧松泵体上部排气螺塞,或者是拆卸泵出口压
从动杆
力表,直至有油排出。若没有出油,用手指按压排
金属沫
气处检查是否有气体被吸入泵内(因为此时另1台
泵在运行,有可能会使备用泵进口形成负压),如
图5从动螺杆磨损
果有气体吸入,启动直流油泵,停运密封油泵、再
循环泵,对检修泵重新注油,最后恢复系统。
3.1.5真空油箱油位低
(5)避免密封油泵调压阀全开,适应泵的小流
真空油箱油位与主密封油泵的运行密切关联,量运行。
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(6)加强设备管理,注重设备的检修工艺,实对滤网进行反冲洗。
现设备检修过程控制,使用标准检修文件包,防止
密封油泵进口滤网反冲洗是在密封油再循环泵
漏项检修。
进口门后外接滤油机、启动直流密封油泵、停运1
号和2号主密封油泵,然后启动滤油机对进口滤网
4氢气纯度降低
进行反冲洗。冲洗完毕后,停运外接滤油机,拆除
外接冲洗系统,恢复密封油再循环泵短接,重新恢
4.1氢气纯度降低原因
复主密封油泵运行,将真空油箱真空压力逐渐提高
(1)发电机氢气侧密封瓦磨损,间隙增加,密至正常值。检查反冲洗情况良好,氢气纯度维持在
封油中的油气扩容后溶入到氢气系统,造成氢中98.3%。如图6所示,图中加粗线条为临时管路。
混杂有空气、水蒸汽等,影响了氢气的纯度。
真空油箱
(2)密封油真空系统工作不正常,密封油在真
滤油机
空油箱中分离雾化效果不好,油中含有的水分、空
气不能被充分分离排出,纯净度较差的密封油继续
临时管道
进入密封瓦,影响到氢气的纯度。
再循环泵
电厂1号机组在A修后,由于内置式滤网选
择100目,造成在运行中密封油泵容易发生振动。
密封油泵1
当时采取临时措施,节流真空泵进口门,调整真空
密封油泵2
油箱真空压力在70~80kPa,密封油泵振动现象
图6冲洗油路
消失。运行3天后,发电机氢气纯度从98.5%开
始下降,且下降速率较快,若不采取置换措施,氢5结束语
气纯度将下降到92.0%。氢气纯度下降,将导致
发电机冷却效果不好,机械通风损耗增加。
单流环密封油系统在运行中一般容易发生以上
4.2预防措施
异常问题。发电机进油以及密封油系统出现频繁振
(1)加强对除湿装置的运行检查,定期维护。动对发电机的影响很大,给发电机的安全运行带来
公司规定发电机出口氢气湿度应控制在-20~-5极大隐患。若密封油系统控制不好,氢气外漏严重,
℃运行时调整备用除湿装置进口门开度,以控制遇到发电机两侧接地碳刷产生的火花,就会引起爆
除湿的氢气流量,防止氢气太湿或者太干。
炸,造成设备损坏。在分析和处理密封油系统问题
(2)加强设备管理,严格控制密封瓦间隙。
的过程中需要不断总结经验,完善系统,使密封油
(3)若因真空油箱内内置式滤网堵塞引起的氢系统能够更好地安全稳定运行,保证机组的安全经
气纯度下降,在充分考虑系统运行安全的前提下,济稳定运行。
采用短时运行直流油泵,停运密封油泵、再循环泵,
(收稿日期:2012-07-08)
南方电网综合能源贵州有限公司揭牌成立
2012-11-22,南方电网综合能源贵州有限公司揭牌成立仪式在贵阳举行。该公司由南方电网
综合能源有限公司和贵州电网公司共同出资组建,主要负责推动节能减排、合同能源管理与节能
服务、新能源、分布式能源、资源综合利用等工作。
该公司的成立是落实贵州省政府关于发电侧和需求侧2个方面各节能“千分之三”的重要举措,
将为规范电网的安全运行进行有益探索,并致力成为带动节能服务产业发展的新生力量。
(来源:南方电网报2012-11-23)

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