600MW发电机氢气纯度下降过快原因分析与处理.pdf

2 0 0 9年第 5期 广西电 力 7 5 6 0 0 mw 发电机氢气纯度下降过快原因分析与处理 ana l y s i s a nd tr e a t me n t o f ab n o r m a l ra pi d dr o p o f hy d r o g e n pu r i t y i n 6 0 0 m w uni t 叶文华 ， 徐 晓兵2 ye w e n h u a ，xu xi a o - b i n g 2 ( 1 金湾发电公司， 广东珠海5 1 9 0 5 0 ； 2 珠海发电厂， 广东珠海5 1 9 0 5 0 ) 摘要： 为了解决金湾发电公司 4号发电机氢气纯度下降过快的问题 ， 经过跟踪分析， 拆除了密封油环形油箱 u型管道至 排烟风机进口连接法兰的堵板， 使排烟风机正常工作 ， 对发电机 7号、 8号瓦油挡进行检查更换。经过检查处理， 发电机连续 运行 2 个月不需要排补氢， 彻底解决了发电机氢气压力相对平稳而氢气纯度下降过快的问题。 关键词： 发电机 ； 氢气纯度下降； 密封油环形油箱 中图分类号 ： t m3 1 1 文献标 志码 ： b文章 编号 ： 1 6 7 1 8 3 8 0 ( 2 0 0 9 ) 0 5 0 0 7 5 0 3 金湾发 电公司 4号机是 由上海汽轮机厂设计制 造的 n6 0 0 2 4 2 5 6 6 5 6 6引进 型超 临界 6 0 0 mw 一 次 中间再热、 三缸 四排汽 、 单轴、 凝 汽式汽轮机。 发 电机为上海汽轮发 电机有限公司生产 的 qf s n一 6 0 02型定子绕组水 内冷 ， 转子绕组氢 内冷 ， 铁芯 为氢冷发 电机。正常运行 时发 电机额定氢压为0 4 mp a ， 氢气纯度大于 9 6 。机组从 2 0 0 7年 2月投入 商业运行 以来 ， 发现发 电机氢气压力相对平稳而其 纯度下降过快 ， 要利用频繁换氢来维持机 内氢气纯 度合格。针对这 一问题 ， 运行人员试 图通过调整发 电机油氢差压来维 持氢气 纯度 ， 一 直达不 到效果 。 为了保证发电机 的安全运行 ， 减少补氢量， 金湾发 电 公司组织了技术小组对 4号发 电机的系统和运行参 数进行 了较深入的分 析 ， 运用 比较排除法确定 了 2 个最有可能的诱因， 针对这 2个诱因采取了准确有 效的方法去检查处理。 1 概 况 金湾发 电公 司 4号发电机密封油系统主要由空 侧密封油泵、 氢侧密封油泵 、 氢侧 回油箱、 环形 回油 箱、 平衡阀、 差压 阀与排油烟机等组成。为了防止发 电机内的氢气外漏 ， 该发 电机采用 了双环双流式密 封瓦装置， 该装置在密封瓦的氢气侧和空气侧各设 独立的油路 ， 通过密封 瓦与轴 颈之 间的油膜来阻止 氢气外漏 ， 并采用平衡 阀使 2路 油压维持在均衡状 态， 严格地控制 2路油流的串流量 。发 电机空侧密 收稿 日期 ： 2 0 0 9 0 4 2 3 ； 修回 日期 ： 2 0 0 9 0 6 1 8 封油压 以氢压作为调节依据， 通过压差调节阀使其 比氢压高 0 0 8 4 mp a ， 而氢侧密封油压则通过平衡 阀跟踪空 侧 密封 油压 ， 两 者差压 保持 在 4 9 0 p a 内。通过密封油系统 的压差调节阀对密封油压进行 调整 ， 使密封油在密封瓦和转子轴颈之间的间隙中 形成并维持一高于机 内氢气 0 0 8 4 mp a的密封油 流， 从而保证机 内氢气 与机外的空气隔绝。所谓双 流环式密封瓦是指密封瓦的氢侧与空侧各 自形成独 立 的循环油路 ， 通过平衡 阀的控制使 2路油压维持 均衡 ， 限制 2路油相互窜流 ， 从而达到减少氢气外漏 和维持机内纯度的 目的。油与空气和氢气之间的隔 绝是采用两道迷宫式油档来实现的， 氢侧为 了防止 油进入发电机 内， 还有一道迷宫式外油档阻止油进 入发电机。 2 氢气 纯度下降的原 因分析 金湾公司 4号发 电机投入商业运行 以来 ， 发 电 机氢气 纯 度 下 降 比较 快 ， 下 降速 度 为 0 0 4 0 0 5 h ， 而氢气压力相对平稳 ， 为此 ， 必须频繁地 进行排补氢以维持 发电机氢气纯度在合 格范 围， 而 且纯度提高较为困难 ， 发 电机 的纯度长时 间运行在 9 6 1 9 6 6 之间。氢气纯度不合格， 将会直接 影响机组的安全。如果氢气纯度下降至爆炸范围 内， 在一定的条件下可能会引起发电机内氢气爆炸 ； 氢气纯度不合格将导致冷却效率降低 ， 造成机内构 件局部过热 ； 有害气体的存在还会造成绝缘老化 、 铁 7 6 广西电力 2 0 0 9年第5期 心及其金属部件腐蚀 ； 油进入发电机 ， 如果未及时排 出， 油在发电机 内蒸发产生油烟蒸汽也形成很大的 危害。所以， 必须对氢气纯度下降的原因进行分析 解决， 保证发电机的安全运行。发电机氢气纯度下 降的原因主要有以下几方面 ： 2 1 氢侧油箱 中的自动补排油阀故障 氢侧油箱中的自动补排油阀故障导致在氢侧油 箱中的空侧和氢侧油大量交换， 使含有大量空气的 空侧 回油进入氢侧油箱 ， 一方面在氢侧油箱 中直接 析出空气而直接进入发电机； 另一方面其作为氢侧 油在密封瓦中析出空气进入发电机。氢侧油箱中的 浮球阀因各种原因不能正常开启或关 闭， 这样将导 致密封油系统中自动补排油的功能失常。 经过连续观察 ， 发现 4号发电机氢侧 油箱油位 一 直维持在 2 8 rai n左右 ， 基本无波动， 证明氢侧 油 箱中的浮球阀工作正常。所以， 可以排除由于氢侧 油箱中的 自动补排油阀故障导致发电机氢气纯度下 降这个原因。 2 2 油氢差压过高 油氢差压是指空侧密封油与氢气的差压。由于 氢侧密封油是跟踪空侧密封 油的 ， 因此当油氢差压 过高时必然会使氢侧油压上升。当氢侧油压过高 时， 氢侧密封油将直接通过油挡进入发 电机内， 导致 发电机氢气纯度下降。4号发电机油氢差压从投入 商业运行以来一直维持在 8 3 k p a 左右 ， 维持油氢差 压的差压阀调节也正常。可以排除因为油氢差压过 高引起发电机氢气纯度下降这个原因。 2 3 平衡阀工作失常 调节空氢侧密封油压主要是通过以下手段来完 成， 氢侧密封油压先通过粗调氢侧密封油泵 出口再 循环阀使空、 氢侧密封油压基本一致 ， 同时通过调节 氢侧密封油平衡阀下部顶针顶起高度 ， 从而使密封 瓦处的空、 氢侧密封油压力达到平衡 ， 以使密封瓦中 间环处的空、 氢侧密封油窜流量达到一个较小的水 平( 通常是在 2 0 0 p a以内) 。当密封瓦处 的空、 氢 侧微差压调整好后， 由于平衡阀平衡点已经设定好， 当空侧密封油压改变时平衡阀自动跟踪调节氢侧密 封油压 ， 使空、 氢侧微差压保持不变 。当氢侧密封油 平衡阀调节不灵敏时， 会造成氢侧密封油压过高或 过低 ， 中间环处的空 、 氢侧密封油平衡被破坏， 使空 、 氢侧密封油之间的窜流增大。平衡阀工作失常也是 发电机 内造成污染的原因。 经过跟踪观察， 4号发 电机在正 常运 行过程 中 氢压比较稳定， 氢侧密封油压也较稳定， 汽端和励端 密封油差压基本维持在 2 0 0 p a 内， 平衡阀工作是 正常的。 2 4 密封瓦处油窜流引起氢气纯度下降 在运行过程中发电机机内的氢气与密封油系统 中的氢侧密封油相接触， 氢侧密封油中若溶解有大 量的空气 ， 将会严重污染机 内氢气。所 以发电机氢 侧密封油空气含量的增加是机内氢气纯度下降过快 的主要原因。 正常情况下密封瓦中的空侧和氢侧密封油具有 几乎相同的压力 ， 空侧和氢侧密封油各 自保持相对 独立的状态进行循环。但油与氢气之间的油档有 损 ， 就会造成空侧密封油与氢侧密封油在密封瓦中 的压力不平衡。 若空侧密封油压高于氢侧密封油压， 则含有大 量空气的空侧密封油向氢侧密封油窜油， 此时窜到 氢侧 的空侧密封油将随氢侧密封油一起 回到发电机 的氢侧回油腔( 即消泡箱) ， 然后经氢侧回油管， 返回 到氢侧密封油箱中， 在此过程中一部分空侧密封油 内所含的空气直接析出进入发电机内。同时空侧向 氢侧窜油也一定程度排挤 了氨侧油 ， 使氢侧 的进 油 减少， 这将加大油污染。 经过检查发现 4号发电机空侧密封油压略高于 氢侧密封油压， 氢气压力比较稳定但纯度下降较快， 并且相隔 2 3 d可在发 电机液体检漏仪里排 出少 量的油水混合物。因此 ， 基本可 以确定空侧密封油 向氢侧密封油窜油 ， 并有少量氢侧密封油进入发电 机氢气系统。由于确认检查平衡 阀工作是正常的， 因此 7号、 8号瓦油挡破损导致密封油进人到发电 机的可能性较大， 需要利用停机的机会对 7号、 8号 瓦油挡进行检查确认并予以解决。 ， 2 5 7号 、 8号 瓦 回油 不畅 如果 7号、 8号瓦回油不畅 ， 轴承室的微负压建 立受阻， 容易导致密封油进入 到发 电机氢气 系统。 轴承腔室内负压的形成， 一方面是由于主机回油的 虹吸作用； 另一方面是由于环形油箱排烟风机的抽 吸形成。现场检查回油管道布置合理， 阀门状态正 确， 所以把没有形成负压的原因归结为排烟风机系 统。排烟风机系统 由 2台风机、 进 出口滤 网和管道 组成， 机组正常运行时风机一运一备， 正常时要求风 机人口负压大于一 5 0 0 p a 。现场检查运行风机人口 负压大于 一4 5 0 0 p a ， 风机排气 口只有很少量的气 体排出， 启动 2台排烟风机并列运行 ， 发现风机人 口 2 0 0 9 年第 5 期 广西电力 负压和风机排气口排出的气体没有多大变化。根据 这个现象可以判断排烟风机没有抽到油烟 ， 导致轴 承室的微负压建立受阻， 7 号、 8 号瓦回油不畅， 造成 密封油进入到发电机氢气系统使氢气纯度下降过 快。正因为有密封油进入到发电机氢气系统， 也可 以解释氢气纯度下降过快而氢气压力基本稳定这一 现象。 3 处理方法 密封油环形油箱排烟风机抽不到油烟的原因 不外乎以下两种 ： 一是排烟风机进 出口滤网堵塞 ； 二 是排烟风机进 口管道堵塞 。由于风机人 口能形成较 高的负压 ， 因此可以排 除风机出 口滤网堵塞的可能。 现场拆开风机再循环管与进 口滤网之 间的法 兰， 检 查进 口滤网无破损、 表面干净 、 无油污 ， 确认 进 口滤 网无堵塞。因此 ， 可以断定排烟风机进 口管道堵塞。 经过进一步对排烟风机入 口管道检查 ， 发 现环形油 箱 u型管道至密封 油排烟风机进 口连接法兰有一 个不锈钢的堵板， 这正 是造成排烟风机进 口管道堵 塞的根本原因。拆除不锈钢堵板 ， 将系统恢复 ， 发现 排烟风机人 口负压 即刻下 降至 一2 0 0 0 p a ， 排烟风 机排出 口有较 大油烟排 出。将不锈 钢 的堵板拆 除 后 ， 发电机的氢气纯度下降速度有所减缓 ， 原来每 8 h 排补 1 次变为每天排补 1 次。 由于 4号发电机的氢气纯度下降速率依然偏 快 ， 于是利用 4号机小修停机 的机会对 7号 、 8号瓦 油挡进行了检查 。通过 对 7号、 8号瓦油挡拆开 检 查 ， 发现 7号瓦下油挡齿间断裂纹较多 ， 这是造成密 封油进人发电机本体， 导致发电机氢气纯度下降过 快的主要原因。根据这一情况 ， 检修人 员对 7号瓦 油挡进行了更换， 并重新将油挡的间隙调整到标准 范围内。 4 处理效果 4 号发电机经小修后重新启动， 带负荷运行 2 个月至今 ， 发电机氢气纯度一直 比较平稳 ， 能维持在 9 6 8 -9 7 6 ， 发电机氢气系统各参数正常 ， 连续 2个月不需要对发 电机排补氢 ， 氢气消耗量大大减 少 。 5 结语 在 电厂的运行 中如果发现发电机氢气压力不下 降而其纯度下降过快 ， 要利用频繁换氢才能维持机 内氢气纯度合格 的情况 ， 不但对机组 的安全运行 构 成潜在威胁， 同时也造成 经济损失。为确保机组 安 全、 可靠 、 稳定、 经济地运行 ， 严格地保证机 内氢气纯 度在合格范围是绝对必要的。金湾发 电公司通过拆 除密封油环形油箱 u 型管道至排 烟风机进 口连接 法兰的堵板 ， 对发电机 7号、 8号瓦油挡进行检查更 换 ， 彻底解决 了4号发 电机氢气纯度下降过快的问 题 ， 既保证了机组的安全运行 ， 也提高了机组的经济 性 ， 效果 明显 。金湾发电公 司对发 电机氢气纯度下 降过快这一故障的处理方法可为其他电厂提供了借 鉴 。 参考文献 1 陈启卷 电气设备及 系统 北京： 中国电力 出版社 ， 2 0 0 6 ( 上接 第 7 1页) 料制作的笨重 缓 冲锁气器 、 导料槽 等 ， 简化设备 布 置 ， 降低了整体设备的荷重 。 系统落煤管、 导料槽设 备采用新型材料 ， 通过 技术优化 ， 整体寿命约提高 5 0 以上 。其 中落煤 管 衬板在高落差部位寿命可达 2 a以上， 普通落差可 达 6 a ； 导料槽防溢裙板 寿命 达 2 a以上 ， 缓 冲托辊 达 5 a o 改造后 ， 鲤 鱼江 b厂经 过约半 年多 的运行 ， 系 统整体运行 良好 ， 不久前 ， 该项技术还通过了由电力 规划设计总院组织 的专家评审 ， 并定论为技术先进 项目( 已获使用新型专利 5 项) ， 实用性强， 具有