双流环密封油发电机氢侧密封油箱油位波动原因分析及处理

双流环密封油发电机氢侧密封油箱油位波动原因分析及处理

耿军娜李兵

（中电建甘肃能源崇信发电有限责任公司甘肃平凉744200）

摘要：甘肃崇信发电有限责任公司一期2×660MW机组运行中，发电机氢侧密封油箱油位波动较大，机组启停机时，必须安排运行人员就地调节油位；机组正常运行期间，每6小时必须手动调整油位一次。通过对存在的问题进行分析，确定为氢侧油箱浮球阀定位不合理，经过对阀门解体分析，并重新定位，并经试验浮球阀动作灵活，在机组启停及运行过程中浮球阀能够自动调整油箱油位，并能维持油位稳定。

关键词：密封油系统；油压；油位；浮球阀；分析

引言

甘肃崇信发电有限责任公司（以下简称崇信电厂）一期2×660MW机组采用哈尔滨电机厂生产的QFSN-660-2型三相交流隐极式同步汽轮发电机，发电机采用水氢氢冷却方式，即定子绕组为水内冷，定、转子铁芯及转子绕组为氢气冷却。发电机配备了双流环式密封油系统。

1、双流环密封油系统介绍

1.1双流环密封油系统工作原理

双流环密封油系统为集装式，与发电机的双流环式轴封（密封瓦）装置相对应，汽轮发电机双流环式轴封瓦内有两个环形油槽，形成了两道油流，这两道密封油油流分别由独立的两路油源供给，靠近发电机内部氢气侧的油流，称为氢侧密封油，简称氢侧油；靠近大气和空气接触的油流，称为空侧密封油，简称空测油。密封油除了供密封瓦起密封作用外，对密封瓦还起到润滑降温作用，这两股密封油的供油压力趋于平衡时，油流就不会在两个供油槽之间的空隙中相互串动，密封油系统的氢侧供油将沿着大轴朝发电机内侧流动，而密封油系统的空侧供油将沿着大轴朝外部轴承一侧流动，由于这两个系统油的压力在理论上保持相等，油流在这两条供油槽之间的空间内将保持相对平衡，不发生相互串油现象，密封瓦供油槽之间的油压通过平衡阀根据发电机内部氢气压力的变化进行调节，保证两路油源之间相对平衡，且经过差压阀维持油压高于发电机内部氢气一个固定的压力值。

1.2双流环密封油系统的组成

双流环密封油系统油以下部件组成：两台空侧交流油泵、一台空侧直流油泵、两台氢侧交流润滑油泵、一台氢侧直流油泵、两台空侧油冷油器、两台氢侧油冷油器、两台空侧油滤网、两台氢侧油滤网、一个主差压阀、一个备用差压阀、两个平衡阀、一个氢侧密封油箱及油位计、一个空侧回油箱、两台密封油排烟风机、以及相关热工仪表。

1.3双流环密封油系统正常运行方式及相关参数

双流环密封油系统正常运行时，空侧和氢侧两路密封油分别循环通过发电机密封瓦的空、氢处循环油室，形成一个恒定的压力，该股油压力高于机内的氢气压力，从而防止了氢气向外泄漏，对机内的氢气起到密封作用，本密封油系统控制采用双流环式结构，发电机内正常氢压为0.5MPa，事故状态下可降低氢压运行，主差压阀能够自动维持油氢压差0.084MPa，并为发电机密封瓦连续不断的提供具有一定压力的密封油，见图1。

图1—密封油系统图

2、崇信电厂密封油系统异常情况

崇信电厂一期2×660MW机组自2011年投产以来，两台机组氢侧密封油箱油位浮球阀自动调整性能差，经过检修、运行人员分析，原因主要为浮球阀定位不合适。经过停机机后，检修对氢侧密封油箱浮球阀重新定位，2012至2015年两台机总共重新定位5次，但每次定位后机组开机及正常运行期间，油箱油位仍出现波动较大的现象。2015年3月13日，北京朝阳区华能热电有限责任公司2号机组漏氢爆炸事故发生后，崇信电厂领导高度重视，要求必须认真分析密封油箱油位波动真实原因。2015年9月份1号机组大修期间，将氢侧油箱浮球阀解体后重新定位，大修后机组启动时，发电机气体置换过程中，油箱油位波动更大，就地必须派专人调整油位；机组正常运行后，每两小时必须对油位进行调整一次，不但增加了运行人员的工作量，更重要的是给机组及人身安全造成重大隐患。2015年12月07日，2号机组进行氢侧直流油泵试转时，因运行人员关闭直流油泵出口门时，未将阀门关闭严密，启动直流油泵后，氢侧油安全阀（泄压阀）动作，导致氢侧油压力、油位下降，空侧补油阀开度过大，空侧油压下降，发电机两路密封油压力下降，氢气沿着密封瓦外漏，及时关闭空侧至氢侧补油阀，空测油压恢复，漏氢现象消失。事故发生后电厂组织事故分析小组，彻底分析原因，进行处理。

3、氢侧密封油箱油位波动原因分析

3.1在2016年1月1日2号机组停机后，发电部、设备部解体浮球阀、氢侧安全阀，进行阀体研究、分析。

3.2经过分析15年12月7日导致氢气泄漏主要原因为：运行人员未按照操作票的要求，在氢侧直流油泵出口门没有关闭严密的情况下启动直流油泵，导致氢侧密封油箱液位下降。其次造成油箱油位下降的起因为氢侧油箱浮球阀动作不灵敏，阀门定位不正确，油位低时自动补油门未打开，当油位过低时，补油门开度过大，引起空侧油压降低。

3.3浮球阀动作不灵敏，阀位定位不合理，如图2所示。

图2-氢侧油箱原理图

图3浮球阀全关状态

图4浮球阀全开状态

图5浮球阀全关状态

当油箱油位变化时，浮球根据油位变化自动打开和关闭，进行油位调整，确保油箱油位稳定，若出现浮球阀阀芯连杆长度调整不合理，就会出现油位波动幅度大或油位长期偏离预定值。崇信电厂氢密封油箱浮球阀连杆调整多次均未达到效果，导致油位波动，使运行人员操作量增大，并给机组运行带来重大隐患。崇信电厂浮球阀结构如图3。强补油门正常运行位于全关状态，堵死强补油路，油箱油位只靠浮球阀自动调节。浮球阀阀芯落到最底位置，如图4，阀门全开；阀芯提升至最高位置，如图3，阀门全关；经过调整浮球阀连杆长短，使阀芯在全关、全开之间通过浮球调节。崇信电厂多次调整浮球阀连高长度，未能按照浮球阀控制油路调整，只按照浮球在油箱内部形成进行调整，即浮球阀全关状态按照图5进行调整，从图5所示阀门阀芯位置到图3阀芯位置，阀门全部过程均处于关闭状态，浮球在油箱内部行程已走过80%行程，即阀门关闭行程过多，造成阀门调整过程中空行程较大，因此油箱油位低时，浮球阀仍处于关闭状态，只有当油箱油位过低，浮球落至油箱底部，浮球阀才会打开，这也是发生12.7事件的真实原因，要想避免类似事件再次发生，需要将浮球阀连杆长度重新调整，使油箱内的浮球根据油位情况变换时，阀芯控制按照图3、图4所示阀芯位置变化，才能启动调节油位的作用。根据以上分析，要彻底处理浮球阀调节性能差缺陷，需要对阀芯和浮球位置核对，经过核对重新调整连杆长度，使阀芯只能在图3、图4之间变化。

4、处理及试验情况

根据以上分析结果，2016年1月1日2号机组停机后，利用2号机组C级检修机会，发电部与设备部专工将氢密封油箱浮球阀解体，进过认真分析、研究，找到了阀芯正确调整的位置（按照图3、图4所示），并现场测量油箱内径，找出浮球动作高度，经过浮球与阀芯动作行程，确定了连杆的长度，并做了标记，并在2号机氢密封油箱按照了模拟量液位计，方便运行人员监视和调整后试验提供数据。3月11日，回装浮球阀及相关阀门，3月14日，启动2号机润滑油、密封油系统，发电机冲压缩空气至额定值，在发电机压缩空气升压过程中，浮球阀能够自动调整油位，起到调整作用。3月16日，在相关人员在场情况下，快速降低和提高发电机内压缩空气压力进行发电机内压缩空气压力变化试验，浮球阀均能迅速自动调整油箱油位，并保持油位稳定。确定浮球阀调节性能得到彻底优化，原因分析正确，处理合格。

5、机组启动及启动后情况

4月7日根据调度命令，2号机组启动，4月8日在进行发电机气体置换及发电机氢气压力提升过程中，浮球阀均能够正确调整氢密封油箱油位，4月9日机组并网后，经过为期10天的观察，在发电机有补氢操作等影响因素时，浮球阀均能够自动调整油位，并维持油位稳定。2号机组自投产以来遗留的隐患彻底排除，同样也减少了运行人员的操作量。经过对2号机组氢密封油箱浮球阀重新定位，消除了油箱油位波动的隐患，4月9日1号机组停机后，同样方法对1号机组氢密封油箱浮球阀进行了重新定位，5月14日1号机组开机及开机后运行情况观察，也消除了油箱油位波动的缺陷。

6、结束语

崇信电厂1、2号机氢密封油箱浮球阀调节性能差，为投产时遗留的缺陷，装置为成套装置，一直以来为保证机组安全，崇信电厂尽量对成套装置不进行解体检修，这也是造成两台机组氢密封油箱油位不稳定的原因。通过本次对1、2号机组氢密封油箱浮球阀的重新定位，彻底消除了油箱油位不稳定，排除了重大隐患，减轻了运行人员的操作量。

参考文献：

[1]崇信电厂密封油控制系统安装说明书NOOEA.466.395.

作者简介：耿军娜职称等级：助理工程师；从事专业：发电运行。

李兵职称等级：工程师；从事专业：发电运行。