发电机密封油系统

第第 2 章章发电机密封油系统发电机密封油系统 2 1 概述概述 由于我们的发电机定子铁芯及其转子部分采用氢气冷却 为了防止运行中氢气沿转子 轴向外漏 引起火灾或爆炸 因此在发电机的两个轴端分别配置了密封瓦 环 并向转轴 与端盖交接处的密封瓦循环供应高于氢压的密封油 如图 2 1 所示 本机组的密封油路 只有一路 习惯上称之为单流环式 分别进入汽轮机侧和励磁机侧的密封瓦 经中间油孔 沿轴向间隙流向空气侧和氢气侧 形成了油膜起到了密封润滑作用 然后分两路 氢侧 空气侧 回油 图 2 1 发电机密封油瓦结构图 发电机密封瓦 环 所需用的油 人们习惯上按其用途称之为发电机密封油 而整个 维持发电机密封油正常供应的所有设备的组合体就称为发电机密封油系统 密封油系统主 要作用 防止氢气从发电机中漏出 向密封瓦提供润滑以防止密封瓦磨损 尽可能 减少进入发电机的空气和水汽 我公司密封油系统主要由设置在发电机下方零米的集装式密封油控制装置和设置在发 电机下部夹层的氢侧回油扩大槽 浮子油箱 空气析出箱及其相关的供回油管路组成 它 们在整个系统运行过程中分别担当着不同的角色 2 2 系统及设备系统及设备 2 2 1 2 2 1 氢侧回油扩大槽氢侧回油扩大槽 密封油扩大槽布置在发电机底部稍下 主要用来储存氢气侧回油 发电机氢气侧 以 密封瓦为界 汽端 简称 T 励端 简称 G 各有一根排油管与扩大槽相连 来自密封环 的排油在此槽内扩容 以使含有氢气的回油能将氢气分离出来 扩大槽里面有一个横向隔 板 把油槽分成两个隔间 目的是防止因发电机两端之间的风机压差而导致气体在密封油 排泄管中进行循环 扩大槽两间隔之间可通过外侧的 U 形管连接 回油向下进入浮子油箱 箱体上部各设一根排气管 用以排掉低纯度的氢气 2 2 2 2 2 2 浮子油箱浮子油箱 氢侧回油经扩大槽后进入浮子油箱 该油箱的作用是使油中的氢气进一步分离 浮子 油箱内部装有自动控制油位的浮球阀 以保证该油箱中的油位保持在一定的范围之内 浮 子油箱外部装有手动旁路阀和液位视察窗 以使必要时人工操作控制油位 氢气经分离又 回到扩大槽 油流入空气析出箱 由于浮子的控制作用 油箱内始终维持一定的油位 从 而避免氢气进入空气析出箱 图 2 2 浮子油箱外形图 图 2 3 浮子油箱的浮球调节阀结构图 浮球阀 浮子阀 门的控制原理如图 2 3 所示 油位逐渐上升时 浮球阀逐渐开大 直至全开 油位逐渐降低时 浮球阀逐渐关小直至全关 当浮球阀卡涩时 易出现油位过 高或过低甚至看不到的现象 油位过高 说明浮球阀未有效地打开 有可能造成扩大槽油 位的异常升高 油位过低 说明浮球阀未有效地关闭 有可能造成氢气大量外排 引起机 内压力的下降 出现上述情况 应当振打浮球阀 无效时隔离浮球阀 暂时使用旁路阀进 行调节 并通过玻璃油位计观察油位 2 2 3 2 2 3 空气析出箱空气析出箱 发电机空侧密封油和两端盖轴承润滑油混合后排至空气析出箱内 油中气体在此分离 后经过管路排往厂外大气 润滑油经过汽轮机轴承回油套装母管流回汽机主油箱 空气析 出箱安装位置低于氢侧回油扩大槽以确保回油通畅 2 2 4 2 2 4 集装式密封油控制装置集装式密封油控制装置 哈尔滨电机厂配套的集装式密封油控制装置中的主要设备有两台交流主密封油泵 一 台直流事故油泵 真空装置 一只差压阀 仪表箱 就地仪表和管道阀门等 1 真空装置 真空装置主要是指真空油箱 真空泵和再循环泵 它们是单流环式密封油系统中的油 净化设备 2 真空油箱 正常工作 此处指交流主密封油泵投入运行为正常工作 情况下 轴承润滑油不断地 补充到真空油箱之中 润滑油中含有的空气和水分在真空油箱中被分离出来 通过真空泵 和真空管路被排至厂房外 从而使进入密封瓦的油得以净化 防止空气和水分对发电机内 的氢气造成污染 真空油箱的油位由箱内装配的浮球阀进行自动控制 浮球阀的浮球随油 位高低而升降 从而调节浮球阀的开度 这样使补油速度得到控制 真空油箱中的油位也 随之受到控制 真空油箱的主要附件还有液位信号器 当油位高或低时 液位信号器将发 出报警信号 液位信号器还输出连续的模拟量信号到机组 DCS 以便于运行人员监视 真空泵不间断地工作 保持真空油箱中的真空度 同时 将空气和水分 水蒸汽 抽 出并排放掉 为了加速空气和水分从油中释放 真空油箱内部设置有多个喷头 补充油进 入真空油箱通过补油管端的喷头 再循环油通过再循环管端的喷头而被扩散 加速气 水 从油中分离 再循环泵工作 通过管路使真空油箱中的油形成一个局部循环回路 从而使 油得到更好的净化 图 2 4 真空油箱浮球调节阀结构图 密封油真空箱的油位同样也是由一浮球阀控制 如图 2 4 所示 油位逐渐上升时 浮球阀逐渐关小直至全关 油位逐渐降低时 浮球阀逐渐开大直至全开 当浮球阀故障时 易于出现油位失控的现象 此时可通过开关手动补油门暂时来维持合适的油位 3 油泵 两台主油泵 一台工作 另一台备用 它们均由交流电动机带动 故又称交流油泵 一台事故油泵 当主油泵故障时 该泵投入运行 它由直流电动机带动 故又称直流油泵 它们均是三螺杆油泵 4 差压调节阀 该调节阀用于自动调整密封瓦进油压力 使该压力自动跟踪器发电机内气体压力且使 油 气压差稳定在所需的范围之内 5 仪表箱 密封油控制装置中每台油泵出口装有一块就地压力表 用于指示每台油泵的出口压力 下列表计则集中装在仪表箱中 压力表和真空表各 1 块用于指示管路上密封油压力和真空油箱中的真空 压力 压力开关 2 只 一只用于真空油箱中真空度降低时发出报警信号 报警信号均为开 关量接点 下同 另一只用于密封油压力低信号发出报警信号 供备用主密封油泵和事故 密封油泵的启停控制用 差压表 1 块 用于指示密封油压与发电机内气体压力之差值 简称油 气压差 差压开关 1 只 用于油 气压差超限时发出报警信号 2 3 密封油系统的运行密封油系统的运行 2 3 1 2 3 1 密封油系统工作过程密封油系统工作过程 密封油系统中主要包括 正常运行回路 事故运行回路 紧急密封油回路 即第三密 封油源 真空装置 压力调节装置及开关表盘等 这些回路和装置可以完成密封油系统的 自动调节 信号输出和报警功能 油氢差压由差压调节阀自动控制 氢侧和空侧油压平衡 由调节阀自动控制 并提供差压和压力报警信号 在正常运行方式下 汽轮机来的润滑油进入密封油真空箱 经主密封油泵升压后由差 压调节阀调节至合适的压力 经滤网过滤后进入发电机的密封瓦 其中空气侧的回油进入 空气析出箱 氢气侧的回油进入氢侧回油扩大槽后再向下流入浮子油箱 而后依靠压差流 入空气析出箱 由于采用汽轮机润滑油这一高压油源 空气析出箱内的油无法流入真空箱 而只能流入汽轮机润滑油套装油管 回到主油箱 开始下一个油循环 系统还配置了一台再循环油泵 用于正常运行中对真空箱内的密封油打循环 经处于 高度真空状态下的真空箱顶部设置的喷头降压喷雾 从而析出油中的水分和气体 不断的 排到主厂房外 起到了循环处理作用 此泵与主密封油泵联启联停 真空泵的作用在于形 成真空箱内的高度真空 出口有一储水器 应定期放水 滤网的作用在于过滤密封油中的 油泥和其它杂质 应定期转动旋转手柄并定期排污 另外 在氢侧回油扩大槽顶部和发电 机底部引出细管 接至油水检测器 用于正常运行及气体置换时检查密封油进入发电机的 程度 发现有油时应及时排放并查找原因予以消除 2 3 2 2 3 2 密封油系统的运行方式密封油系统的运行方式 密封油系统具有四种运行方式 能保证各种工况下对机内氢气的密封 1 正常运行时 一台主密封油泵运行 油源来自主机润滑油 循环方式如下 2 当两台主密封油泵均故障或交流电源失去时 运行方式如下 3 当交直流密封油泵均故障时 应紧急停机并排氢到 0 02 0 05MPa 直至主机润 滑油压能够对氢气进行密封 循环方式如下 4 当主机润滑油系统停运时 密封油系统可独立循环运行 此时应注意保持密封 油真空箱高真空 以利于充分回油 循环方式如下 2 3 3 2 3 3 运行中的注意事项运行中的注意事项 首先 只要发电机轴系转动或机内有需要密封的气体 密封油系统均须向密封瓦供油 其他方面的一些注意事项 1 我们选用的两台主油泵 一台事故油泵和一台再循环泵 均是三螺杆泵 它们 有很好的自吸能力和抗汽蚀特性 其结构原理如下图 2 5 所示 1 后盖 2 螺塞 供注油用 3 从杆 4 主杆 5 衬套 6 轴承 7 预压弹簧 8 控制阀 A B 平衡活塞 D 密封腔 图 2 5 螺杆泵结构原理图 结构 泵内主要运转元件为三根螺杆 一根主杆 4 和两根从杆 3 螺杆在泵体 内装衬套 5 内以相当小的间隙啮合旋转 一端为前盖 另一端为后盖 1 泵密封腔内 的滚动轴承 6 起固定主杆的位置的作用 并承受立式泵三根螺杆的重量 泵可配备随机 安全阀 阀装在泵体上 原理 三根螺杆 3 4 在啮合旋转时在齿间形成了沿轴向匀速移动的密封腔 将液 体由进口平稳地输送到出口 作用在齿面上的轴向力由平衡活塞 A B 平衡 因此轴承 6 仅承受剩余轴向力 从杆是液压驱动的 仅克服由液体摩擦引起的扭距 主要起密封 作用 而非传递动力元件 密封腔 D 通过衬套上的回油管与吸入腔相通 压力受吸入腔 的压力支配 密封腔上装有控制阀 8 调整阀弹簧可使密封腔获得较低的正压 防止气 体进入和密封的干运转 预压弹簧 7 可使轴封处产生一定的压力 腔内压力应在 0 03 0 1MPa 如进口为正压 零件 7 8 可拆除 并选择合理的机械密封 启动 a 泵严禁干运转 初次启动前应在泵体内注满要输送的液体 这可为泵启动时 提供必要的液体密封 注油用的螺塞在泵体的最高处 b 启动前打开所有进 出口管道 上的阀 其作用为排出管道发生堵塞等故障时 保证泵体内的压力不至于无限度升高 使 泵体爆裂 c 点动 检查电动机的旋转方向 2 油 氢压差值需要改变时 应重新调整压差调节阀的压缩弹簧 压差调节阀故障需要检修时 应将其主管路上前后两只截止阀以及引压管上的截止阀 关闭 改由旁路门 临时性 供油 旁路门的开度根据油 气压计的指示值而定 以油 气压差符合要求为准 发电机处于空气状态时 如密封瓦需要供油 按第三供油回路运行 方式向密封瓦供油是比较经济的 3 事故密封油泵 直流泵 投入运行时 事故密封油泵 直流泵 投入运行时 由于密封油不经过真空油箱而不能净化处理 油中所含的空气和潮气可能随氢侧回油扩散到发电机内导致氢气纯度下降 此时应加强对 氢气纯度的监视 当氢气纯度明显下降时 每 8h 小时 应操作扩大槽上部的排气阀进行 排污 然后让高纯度氢气通过氢气母管补进发电机内 事故密封油泵投入运行 且估计 12h 小时 之内主油泵不能恢复至正常工作状态 则真空油箱补油管路上的阀门以及真空泵进口阀门应关闭 停运再循环泵及真空泵 然后 操作真空破坏阀门 真空油箱退出运行 除主密封油泵故障需要投入事故密封油泵之外 真空油箱中的浮球阀故障需要检修 也应改用事故密封油泵供油 真空油箱退出运行 如果真空泵故障停运 主密封油泵仍可 正常运行供油 此工况也应按前面所规定进行机内排污 补氢 以保持机内氢气纯度 此 工况下还应对真空油箱的油位进行严密的监视 如无法维持允许的油位 则应停运主密封 油泵 而改用事故密封油泵供油 4 第三供油回路供油时 事故密封油泵故障 且主密封油泵或真空油箱真空泵不能恢复运行 则发电机内氢压 下降至 0 05MPa 以下 此时发电机负荷按要求递减 改用第三供油回路供油 扩大槽上部 的排氢管也应连续排放且向发电机内补充高纯度氢气以维持机内氢气纯度 5 浮子油箱退出运行时 如果扩大槽油位过高而导致其溢流管路上装设的液位信号器报警 则应立即将浮子油 箱退出运行 改用旁路排油 此时应根据旁路上的液位指示器操作旁路上阀门的开度 以 油位保持在液位信号器的中间位置为准 且须密切监视 因为油位逐步增高 可导致氢侧 排油满溢流进发电机内 油位过低则有可能使管路 油封段 遭到破坏 而导致氢气大量 外泄 漏进空气析出箱 此时发电机内的氢压可能急剧下降 因此也必须对浮子油箱中的 浮球阀进行紧急处理 以使尽快恢复浮子油箱至运行状态 浮子油箱退出运行时应密切监视发电机内氢压 如机内氢压下降过快应采取相应补救 措施 或者先让发电机减负荷运行 6 发电机内氢压偏低时 发电机内氢压偏低 低于 0 05MPa 浮子油箱必然排油不畅 甚至出现满油是正常的 只要扩大槽用的油水检测报警器内不出现油 则说明氢侧回油依靠扩大槽与空气析出箱两 者之间的高差已自然流至主回油装置 空气析出箱 尽管如此 气压偏低时仍然必须对油 水检测报警器加强监视 一旦出现报警信号或发现回油 应立即进行人为排放 以免油满 溢至发电机内 机内气压升高 浮子油箱排油才会通畅 7 表计 密封油系统中的计量 测量 仪表有油泵出口压力表 主供油管路上的压力开关及压 力表 真空油箱液位信号器 真空表及真空压力开关 差压表及差压开关等 其中密封油 与机内氢气差压指示表计比实际差压要略微高些