25大型火力发电厂300MW发电机组漏氢量大、氢气纯度低故障分析及对策.doc

全国火电大机组（300MW级）竞赛第36届年会论文集汽机本体及辅机大型火力发电厂300MW发电机组漏氢量大、氢气纯度低故障分析及对策王庆想郭衍根（国电菏泽发电厂山东 菏泽 274032）摘要：针对菏泽发电厂#3机组漏氢量大、氢气纯度低、差压阀及平衡阀工作不正常等一些故障问题，进行了全面分析，制定了切实可行的解决方案，并在现场对发电机转子轴颈磨损进行了电刷镀技术修复，总结了一套成熟的解决办法。关键词：发电机组漏氢量大；氢气纯度低；原因分析；对策1概述 菏泽电厂两台300MW汽轮发电机组分别于2001年11月份和2002年7月份投入运行，汽轮机型号为N300-16.7/537/537，发电机型号为QFSN-X-2，采用水氢氢冷却方式，发电机采用双流环式密封结构。因安装、调试及设备问题，运行过程中出现了漏氢量大、氢气纯度低、差压阀及平衡阀工作不正常等一些故障。我们通过逐步探索研究找出了故障原因，制定了措施对策，解决了困扰多年的疑难问题。 2故障分析及对策 2.1 发电机氢气纯度下降故障分析：密封油系统采用双流环式密封瓦，密封油分空侧和氢侧两个油路，空侧密封油路由交流空侧油泵，从空侧油箱取油进入密封瓦空侧，再沿轴和密封瓦之间间隙流向轴承侧，并汇同轴承油一并进入空侧油箱，氢侧密封油路由氢侧油泵将氢侧油箱中的油经励端、汽端平衡阀到密封瓦氢侧。在氢侧油泵旁装有旁路管道，通过氢侧油调压阀对氢侧油进行粗调。氢侧油路油压则通过励端和汽端平衡阀进行细调，并使之自动跟踪空侧油压而基本持平，回油则经消泡箱后回到氢侧密封油箱。但在实际运行中因平衡阀、差压阀设计问题或运行中配合间隙磨损变化及油中杂质造成平衡阀、差压阀动作不灵活、卡涩、跟踪滞后，发电机轴径磨损变细、密封瓦间隙超标造成平衡阀、差压阀调节跟踪困难，当密封瓦两个油路的供油油压在密封瓦密封处不匹配时将导致空、氢侧相互窜油。若氢侧油压高向空侧窜油，则氢侧回油箱油位下降，自动补油阀打开，空侧向氢侧回油箱补油。空侧密封油箱中含有较多的水分和空气，油通过密封瓦与氢气接触时，油中分离出的气、汽进入发电机，造成氢纯度下降和湿度上升。若空侧油窜向氢侧，则产生类似结果。2.2平衡阀工作失常 故障分析及对策:平衡阀分汽端和励端二只，其信号分别取之于各自密封瓦处的空、氢侧油压，通过空、氢侧油压的变化自动调节平衡阀开度的大小，从而使空、氢侧在密封瓦处的油压差始终保持在正负5厘米水柱。#3机汽端平衡阀在运行时，平衡阀输出氢侧密封油压不能自动调整跟踪汽端空侧密封油压，造成汽端空侧密封油和氢侧密封油微差压变化较大，对发电机内部氢气纯度造成一定的影响，为确保机组稳定经济运行，利用#3机组C级检修机会进行更换汽端平衡阀。汽端平衡阀能对氢侧密封油压能进行粗调和微调，保证在运行时汽端氢侧密封油压能自动调整跟踪汽端空侧密封油压，调整精度使氢侧密封油与空侧密封油差压维持在正负5厘米水柱。#3机组密封油系统汽端平衡阀由于运行过程中的磨损，造成平衡阀活塞杆与壳体配合间隙增大至0.55mm，造成内漏使平衡阀工作失常，为彻底解决此问题，决定在平衡阀活塞杆与壳体配合处加装衬套，以提高其可靠性能。对策:对平衡阀活塞杆处加装衬套 ;加装衬套材质为青铜合金，衬套与壳体配合严密有良好的同心度和粗糙度，同心度偏差0.01mm，过盈量00.010mm。平衡阀活塞杆与衬套配合间隙为阀杆直径的69mm，其自由状态下活动灵活，无卡涩受阻现象。平衡阀更换完毕后，进行充油调试，调试标准平衡阀自动跟踪良好，开机后达到5mm水柱。2.3 汽轮发电机漏氢量大 2.3.1 密封瓦磨损故障分析：运行中机组的异常震动及密封油温的控制不合理造成汽端和励端密封瓦及轴颈磨损，造成密封瓦与轴的配合间隙超标而泄漏。3机组自投产以来，氢气系统泄漏一直是影响机组安全和经济运行的一大隐患。判断为密封瓦间隙超标引起分析认为氢气泄漏。在2005年3月的3机C级检修中对汽端和励端密封瓦进行了解体检查，发现两端的密封瓦都有严重磨损，密封瓦径向间隙超标。修前密封瓦径向间隙：汽端数据：氢侧环0.40mm，空侧环0.42mm，；励端数据：氢侧环0.37mm，空侧环0.45mm.运行中机组的异常震动及密封油温的控制不合理造成汽端和励端密封瓦及轴颈磨损，造成密封瓦与轴的配合间隙超标而泄漏。2.3.2发电机转子轴颈磨损2003年6月份，3机氢气系统漏氢量增加并超标，最大漏氢量高达32m3/天。平均漏氢量27 m3/天，氢压下降较快，严重影响了机组的安全稳定运行，经过多次研究、排查后，判断为密封瓦间隙超标及轴颈磨损拉伤引起的氢气泄漏，而发电机转子轴颈磨损是造成发电机氢气纯度下降快和氢气泄漏大的根本原因。在2005年3月的3机C级检修中对汽端和励端密封瓦进行了解体检查，发现两端的密封瓦都有严重磨损，密封瓦径向间隙超标，汽端和励端密封瓦处轴径有磨损和拉伤，形成了凹槽。最严重的一道凹槽深约1.5mm，宽约3mm。修前密封瓦径向间隙：汽端数据：氢侧环0.40mm，空侧环0.42mm，磨损处轴颈尺寸449.82mm；励端数据：氢侧环0.37mm，空侧环0.45mm.，磨损处轴颈尺寸449.88mm.。2.3.3发电机转子轴颈磨损的修复采用阳极铜离子快速沉积的电刷镀技术对轴径拉伤磨损部位进行修复，修复后的轴径尺寸、粗糙度与母材基本相同。根据修复后的轴径尺寸重新加工配制新的密封瓦，确保密封瓦的各部间隙符合标准。其修复后的各项数据如下：汽端密封瓦：修后数据：径向间隙：氢侧环0.30mm，空侧环0.35mm.轴颈磨损处刷镀修复后尺寸449.98mm励端密封瓦：修后数据：径向间隙：氢侧环0.31mm;空侧环0.30mm. 轴颈磨损处刷镀修复后尺寸449.98mm。阳极铜离子快速沉积电刷镀技术是在工件表面局部快速电沉积金属的技术。属电化学过程，是在电场的作用下通过阳极与工件的相对运动，使吸附在阳极上金属离子沉积、形成镀层，达到维修、保护工件和改善金属表面活化性能之目的，是在不抽出发电机转子就能顺利的完成轴径修复并能保证轴径的原有性能和尺寸的一项措施，该项措施也可以推广应用到汽轮机及其它设备轴径磨损、划伤的修复。3 修复后的实际运行效果对轴颈磨损处进行电刷镀处理修复后，更换了新密封瓦，测量密封瓦各部间隙合格后，严格按照工艺要求进行了复装检查密封瓦支座。支座水平和垂直结合面齐平，偏差不大于0.025mm,槽道表面光滑、平整、清洁，上下支座水平结合面接触点不少于75且分布均匀。密封瓦各密封面进行清理，更换新的绝缘密封衬垫，密封衬垫应平整无破损、无缺口。密封瓦复装后，检查其在下支座内转动灵活无卡涩，轴向间隙符合要求。针对密封瓦磨损及轴径划伤造成汽轮发电机组氢气泄漏量大的问题，采用阳极铜离子快速沉积的电刷镀技术对轴径拉伤磨损部位进行修复，修复后的轴径尺寸、粗糙度与母材基本相同。根据修复后的轴径尺寸重新加工配制新的密封瓦的建议实施后效果良好，另外严格控制机组在开机过程中的异常振动，要求运行控制好密封油温，减小密封瓦及发电机轴径在运行中发生磨损的可能性,为此热工增加了一套保护装置。密封油温低于38度，机组不能冲转。通过上述措施后机组运行至今，氢压不再快速下降，平均补氢量由原来的27m3/天下降到4m3/天（设计值10m3/天），氢气的泄漏量和氢压的降低速度均约为处理前的十分之一，平均每天减少氢气泄漏22立方米。取得了良好的经济效益，提高了机组运行的安全性。4 结语 （1）密封油系统是氢冷发电机组的重要辅助设备，应特别注意保持油质清洁，防止密封瓦以及发电机转子轴径磨损，同时提高平衡阀和差压阀的控制精度。（2）平衡阀输出氢侧密封油压不能自动调整跟踪汽端空侧密封油压，造成汽端空侧密封油和氢侧密封油微差压变化较大，是发电机