600MW汽轮发电机进油原因分析.pdf

2 0 0 6年 2月 第 3 4卷 第 1 期 ( 总 第 1 8 2 期 ) 吉 林 电 力 j i l i n el e c t r i c p o we r fe b2 0 06 vo 1 3 4 no 1 ( s e r no 1 82) 6 0 0 mw 汽轮发电机进油原因分析 ana l y s i s o n oi l i n pr o bl e m of 6 0 0 m w st e a m tur b i ne ge n e r a t o r 郑 汉 ， 杨 洋 ( 1 广 东国华粤 电台山发电有限公司， 广东 台山 5 2 9 2 2 8 ； 2 铁岭发电厂 ， 辽宁 铁岭 1 1 2 0 0 0 ) 摘 要 ： 介 绍 了国华 粤 电台山发 电有限公 司 1 、 2号汽 轮发 电机 密封油 系统 的结 构特点 ， 分析发 电机 内部 进油 原因 为发电机 内部不 充压时 ， 不 能将氢侧 密封油箱油位降至 正常范围或维持正常油位运行 。为此 ， 在氢侧供 油油路上增 装 与空侧 油路连接 的管路并在其 管路上加 装手动 阀门 ， 以实现氢侧 油路排 油。改造后 效果 良好 ， 最 后提 出了防范 措施 。 关键词 ： 密封事故 ； 汽轮发 电机 ； 油位控制 ； 技 术改造 中 图分类 号 ： t m3 1 1 文献标识码 ： b 文章编号 ： 1 0 0 9 5 3 0 6 ( 2 0 0 6 ) 0 1 0 0 4 6 - 0 3 采用氢气冷却 的汽轮发电机必须由密封油对其 端部进行密封 ， 以保证发电机内部氢气不外泄 ， 防止 空气和潮气进入发电机。广东 国华粤电台山发电有 限公 司 1 、 2号 机组 为上海 汽 轮发 电机 有 限公 司生 产 的 6 0 0 mw 汽轮发电机 ， 其密封油系统采用双流环 式密封瓦结构， 密封效果好 ， 调节范围宽 。但若不 了 解其结构， 操作不当， 很有可能造成发电机内部进油 事故， 特别是在发电机 内部无压 的情况下， 密封油箱 油位不易控制 ， 密封油极易沿轴 向进入发电机内部。 发电机 内部进油是恶性事故， 应该引起高度重视 。 1 发 电机密封 油系统结构特点 广东国华粤电台山发电有限公司 1 、 2号汽轮发 电机组为氢冷发电机， 转 子轴必须穿过发电机 的端 盖 ， 因此发电机轴端成 了氢 内冷发电机密封的关键。 密封油分为空侧和氢侧 2个油路 ， 供给轴密封 瓦上 的 2个环状配油槽 ， 并沿转子轴 向穿过密封瓦内径 与转子之间的间隙流出 。如果这 2个油路 中的供油 油压在密封瓦处恰好相等 ， 油就不会在 2个配油槽 之间的间隙中串流， 通常只要密封油压始终保持高 于机内气体压力， 便可防止氢气从发电机 内逸 出。 空 侧油路供给的油将沿轴和密封瓦之间的间隙流往轴 承侧， 并 同轴承 回油一起进入空侧密封油箱 ， 从而防 止空气与潮气侵入发电机 内部 。氢侧密封油则沿轴 和密封瓦之间的间隙流往发电机内侧 ， 落入消泡箱 ， 最后 回到氢侧密封油箱。发电机密封油 系统原理见 图 1 。 a 空侧油路 由空侧交流密封油泵从空侧 回油 箱取得油源 ， 将一部分油泵入油冷却器 、 滤油器注入 密封瓦的空侧 ， 另一部分油经过差压 阀流回到油泵 进油侧 。通过压差阀将调节空侧密封油压力始终保 持在高出发电机 内气体压力 0 0 8 4 mp a的水平上。 另外 ， 空侧还配有备用直流密封油泵。 b 氢侧油路 氢侧密封油路 中的油泵从氢侧 密封油箱取得油源 ， 它把一部分油经过油冷却器、 滤 油器、 平衡阀送往 密封瓦的氢侧， 在油泵旁装有再循 环管道， 通过再循环管上的节流阀对氢侧 密封油压 进行粗调。 氢侧油路 的油压则通过平衡阀细调， 并 自 动跟踪， 使之与空侧密封油压差保持0 4 9 k p a ， 以 达到基本平衡 的目的。 另外 ， 氢侧密封油还设有 2台 交流油泵 ， 正常情况下 1台运行 、 1台备用。 c 消泡箱 从密封瓦氢侧出来的油先流到消泡 箱中， 使气体得 以从油中扩容逸出， 消泡箱装在发电 机下半端盖 中， 通过直管溢流装置使消泡 箱中的油 位不至于过高 。发电机汽、 励端各装有 1个消泡箱 ， 在消泡箱中装有 1个浮子式液位高报警器 ， 当消泡 箱内油位高到一定程度时， 则发出“ 消泡箱油位高” 报警信号 ， 使运行人员及时处理故障 ， 从而防止密封 油进 入 发 电机 内部 。 d 空侧密封油箱 空侧密封油箱通过 u 形管 收稿 日期 ： 2 0 0 5 1 1 2 0 作者简介： 郑 汉( 1 9 7 o 一) ， 男， 助理工程师， 现从事集控运行工作。 4 6 维普资讯 2 0 0 6年 2月 第 3 4卷 第 l 期 ( 总第 1 8 2期 ) 吉 林 电 力 j i l i n el e c t r i c p o we r fe b 20 06 vo 1 3 4 no 1( s e r no 1 8 2 ) 空侧密封油泵 低压备用油源 图 1发 电 机 密 封 油 系统 原 理 图 与主机润滑油 回油管道连接 ， 发电机端部支持轴承 f 密封油备用油源空侧密封油备用油源 由 3 润滑油 回油与空侧密封油 回油汇集 到空侧密封油 部分组成 ： 第一路是高压备用油源 ， 即来 自与汽轮机 箱 ， 大部分油通过 u形管依靠重力作用 自动溢流到 轴头同轴的润滑油高压油泵或高压 密封油泵， 高压 润滑油回油管路 ， 保持油箱中油位正常。 因此空侧密 备用密封油入 口压力不低于 0 9 mp a ， 正常运行时 封油箱不需要油位监视 ， 另一部分油作 为空侧密封 备用油压差调节阀 自动断开 ， 一旦空侧油源发生故 油源在空侧油路 中循环。此油路把润滑油系统与密 障 ， 密 封 油 压 力 降 低 到 比 发 电 机 内 部 压 力 高 封油系统联接在一起 ， 只要润滑油 系统运行 ， 就会 向0 0 5 6 mp a 时， 备用油压差阀 自动打开保持密封油 密封油系统注油 。 压力 比氢压高 0 0 5 6 mp a ； 第二路 为空侧直流密封 e 氢侧密封油箱氢侧密封油箱是氢侧油路的 油泵 ， 主油源和高压备用油源都停止供油时， 当密封 储油箱 ， 在运行 中必须保持一定的油位 。 由于在密封 油压力降低到比发电机 内气体压力仅高 0 0 3 5 mp a 瓦中空 、 氢侧油压达不 到绝对的平衡 ， 故空、 氢侧仍 时， 发出密封油供油压力低报警信号 ， 并 自动启动备 有少量 的油相互串动 ， 这样长期积 累， 就可能使氢侧 用直流密封油泵 ， 使密封油 压力恢复并保持高于发 油路 中的油量发生增减变化 。氢侧密封油箱起到控 电机 内压力 0 0 8 4 mp a ； 第三路为低压备用油源 ， 它 制补、 排油作用 ， 它 主要依靠浮子式补、 排油 阀门完 来 自汽轮机低压润滑油。该油源入 口压力应不低于 成 。 当油箱 内油位升高 ， 则浮子上移 ， 排油门打开， 将0 2 mp a ， 这路油源压力较低 ， 只能保证转子转动时 多余 的油排入空侧油路 ； 当油箱 内油位降低 ， 则浮子 密封瓦不发生磨损事故 。 所以当其他油源都失去后 ， 下移 ， 补油 门打开 ， 空 侧密封油 向氢侧密封油箱 补 应 立 即 停 止 机 组 运 行 ， 将 发 电 机 氢 压 降 低 到 油 ， 使油位始终保持在一定范围内。 密封油箱补油阀0 0 1 4 mp a 以下 ， 以免氢气外溢 ， 发生着火、 爆炸事 和排油 阀上还设有强制开启、 关闭手轮 ， 以便人为参 故 。 发电机密封油系统有非常可靠 的油源 ， 一般不会 与调节油箱油位 。 造成断油事故。 4 7 维普资讯 2 0 0 6年 2月 第 3 4卷 第 1期 ( 总 第 1 8 2期 ) fe b 2 0 0 6 vo1 34 no 1 ( s e r no 1 82) 2 发 电机 内部进油原 因分析 发 电机密封油系统压差 阀能 自动保持空侧密封 油压高于发 电机内部压力 0 0 8 4 mp a ， 油压随着氢 压而变化。机组正常运行时， 一般不易出现问题 ， 而 在机组停机发电机进行排氢工作后， 极易造成发 电 机进油事故 。在使用国产 6 0 0 mw 汽轮发电机组的 吴泾 电厂 、 聊城 电厂 以及 国华 粤 电 台 山发 电有 限公 司 1号机组调试期间 ， 都发生过 发电机内部进油情 况 ， 而且都是在发 电机内未充压的情况下。 要了解发 电机进油原因， 首先要 了解氢侧密封 油箱的补、 排油原理机组正常运行 中， 由于氢侧密封 油箱上部 与发电机 内部连通 ， 所以该处压力等于发 电机内部压力 0 4 mp a 。空侧密封油压始终保持高 于发 电机 内部压力0 0 8 4 mp a ， 当氢侧密封 油箱油 位下降时 ， 空侧密封油随时对氢侧密封油箱补油 ， 使 其保持正常油位 ； 当氢侧密封油箱油位升高时， 排油 阀打开， 将油排入空侧密封油箱， 即使空侧密封油箱 安装位置 比氢侧密封油箱高， 但氢侧密封油箱内部 压力等于发 电机内部压力0 4 mp a ， 而空侧密封油 箱压力约等于大气压力 ， 所 以油在压差作用下很 容 易排入空侧 ， 保持油位正常 。 停机后 当发电机 内部压力降至零时 ， 由于氢侧 密封油箱内压力随着发电机内部压力降低到大气压 力 ， 而空侧密封油箱位置高于氢侧密封油箱 ， 即使排 油阀打开也 不能将油压入空侧 ， 反而造成空侧密封 油反流入氢侧 ， 以达到油位的平衡 ， 使氢侧密封油油 位达到空侧密封油箱油位标高 。 此时， 由于油位高排 油阀保持全开， 造成空、 氢侧密封油连通。设计时特 将空侧密封油箱安装高度在消泡箱下约 1 i n处 ， 所 以即使氢侧密封油箱满油 ， 也不会造成消泡箱满油， 当油位高于空侧密封油箱油位时， 油还会在重力作 用下压回空侧 ， 不会造成发电机进油 。 发电机进油的唯一途径是消泡箱满油后从轴端 挡 油板 处 串入 发 电机 内部 ( 见 图 1 ) ， 因此 只 要 消 泡 箱油位正常 ， 发电机就不会进油。 消泡箱满油主要是 供 油量大于排油量 ： 停机后 当发电机 内部压力降至 零 时 ， 密封 油 压 差 阀调 节性 能变 差 ， 油 氢 压 差 增 大 ， 使密封油沿轴向向发 电机 内侧泄油量增多 ， 氢侧密 封油 回油量增大 。此时， 如果增大空侧 密封油溢流 ( 靠静压溢流流速较慢) ， 就会造成消泡箱满油 ， 即使 停 止 空 侧 密 封 油 泵， 由于 低 压 备 用 油 源 压 力 在 0 2 mp a ， 如果备用差压阀调节性能不好 ， 也可能造 4 8 成发电机进油 。 当排油量减小时 ， 如果强制关闭氢侧 密封油箱的排油门 ， 多余的油不能排走 ， 就会造成消 泡箱满油。 有时为 了保持氢侧密封油箱可见油位 ， 强 制关闭补、 排 油门， 即使在所 有密封油泵全 部停 止 时， 只要润滑油系统运行也可能造成消泡箱满油 ， 所 以排油阀强制手轮无特殊操作时一定不能关闭。 在发 电机 内部未 充压 的情况下， 氢侧密封油箱 满油是很正常的， 此时只能保持消泡箱油位正常 。 随 着发 电机氢置换升压后， 氢侧密封油箱油位会缓慢 下降到正常油位， 并保持正常油位。 但是在发 电机内 部不充压的情况下 ， 就不能将氢侧密封油箱油位降 至 正常 范 围或 维 持 正 常 油位 运 行 ， 造 成 发 电 机进 油 事 故发 生 。 3 密封油系统改造及效果 2 0 0 3年 1 0月广东国华粤 电台山发 电有 限公 司 对 1 、 2号汽轮机组原系统进行改造， 改造管路 如图 1 所示 ， 在氢侧供油油路上增装 1 根 4 2 5 mm 管路与 空侧油路连接 ， 并在其管路上加装手动阀门， 以实现 氢侧油路排油的目的。 机组正常运行中， 将此手动阀 门关闭， 保持原设计运 行方式 ； 发电机排氢后， 可稍 开此手动阀门， 使一部分油排入空侧 ， 以消除轴端处 空侧油向氢侧偶然 串入 的油量 ， 氢侧 油量减少时补 油阀会 自动补油 ， 保持油位正常 。 当氢侧密封油箱油位升高至不可 见时， 如将油 位降至正常 ， 必须开启此新增手动阀门， 同时关闭氢 侧密封油箱排油阀上强制关闭手轮， 以隔绝空、 氢侧 油路的连通 ， 并保证氢侧油压稍高于空侧油压 。 稍后 油位会缓慢降至正常油位 ， 当降至稍低 油位后不再 继续下降时， 必须开启补、 排油阀上的强制手轮。 广东国华粤电台山发电有限公司 1号汽轮机组 密封油系统改造后 ， 运行二年多 ， 至今控制较好 ， 再 未发生过发电机 内部进油的事件 。 4 发 电机 内部进油 防范措施 a 保持 油氢压差 阀工作 可靠 ， 确保油 氢压差在 正 常范 围 内 ； b 保证 氢侧密封油箱补、 排油阌上 的 4个强制 手轮都在开启状态 ； c 调节氢侧密封油泵再循 环门 ， 保持氢侧密封 ( 下转 第 5 0页) 维普资讯 2 0 0 6年 2月 第 3 4卷 第 1 期 ( 总第 1 8 2期) fe b2 0 0 6 vo1 3 4 no 1 ( se r no1 8 2) 可编程控制器距离小于 1 5 m， 程控系统属于小型控 制系统 ， 出于造价方面的考虑 ， 程控系统上位机操作 系 统 为 w i nd ows nt 4 0 、组 态 软 件 采 用 f oc s of t 1 0 ， 可编程控制器 c p u 选用 c p u2 4 2 、 通讯模块 选用 c p 2 4 0 、 软件采 用 s te p5 ， 通讯采用 r s 2 3 2 c 串 行 通 讯 方 式 ， 通 讯 协 议 采 用 3 9 6 4+ r k5 1 2协议 。 3 应 用 f op l c后 化 学 水 处 理 程控 系统 的 配 置 3 1 上 位机 系 统 本系统采用 f oc s of t1 o ， 实现 了数据处理与 显 示 、 远 程 控 制 、 趋 势 图、 报 表 等 主 要 功 能。 f oc s of t1 o的主要子系统有系统管理 、 数据库生 成系统、 功能块 图生成系统、 梯形图生成 系统 、 历史 库生成系统 、 追忆库生成系统 、 图形生成系统 、 报表 生成系统等。 软件主要完成信号采集与处理 、 控制运 算 、 通讯、 自诊断等控制功能。软件 的监控功能有图 形显示与会话 、 控 制调节 、 趋势显示 、 报警显示及管 理 、 报表管理与打印、 事故追忆等 。 3 2 下 位机 系 统 ( f op l c) 下位机系统( f 0 p i c) 主要完成数据采集 、 控制 输 出以及 与上位 机进行 数据 交换 等功能。下位机 p l c的配 置 如下 ： c p u 模 块 1块 、 通 讯模块 1块 、 模 拟 量 模 块 7块 、 开 入 量 模 块 l 1块 、 开 出 量 模 块 1 1 块 。 下 位 机 系 统 采 用 西 门 子 的 s te p 5作 为 编 程 软 件 。 3 3 通 信 通 信的实现较为简单 ， 因为在 f op l c系统 中 已经集成 了标准的通信功能 ； 在 f oc s of t1 0中 。 、 ， ( 上接 第 4 8页) 油压稍高于空侧密封油压 ； d 在发电机内部无压情况下 ， 应将改造管路排 油手动阀稍开 ， 保持氢侧油路连续少量 向空侧排油 ； e 保证 消泡箱液位高报警可靠 ， 报警后能及 时 发 现处 理 ； f 保证发电机底部检漏 计报 警可靠 ， 报警后 能 及 时发现 处 理 ； g 润滑油系统投运时应经常巡查消泡箱油位， 5 0 将通信模块定义为“ 设备” ， 然后进行其他相应的组 态 ； 在 c p u 中建立 d b块作为通信数据 区，