密封油系统工作原理2013.05.03

1、密封油系统原理李万里2013年05月06日讲课主要内容v密封油系统作用及组成部分v密封油系统主要部件介绍v密封油系统工作原理v密封油系统设备参数v密封油系统图、巡检标准、系统投退一、密封油系统作用及组成一、密封油系统作用及组成v密封油系统作用密封油系统作用： 密封油系统的功能是采用油密封机内的氢气，以防止氢气向外泄漏，同时也防止机外的空气进入发电机内，同时密封油还有对于密封瓦的润滑和冷却作用 。v密封油系统的组成：密封油系统的组成：本系统为集装式，主要由下列部件构成： 空侧交流密封油泵、空侧直流泵、氢侧交流密 封油泵、密封油冷油器、密封油滤网、平衡阀、主差压阀、备用差压阀、加热器、氢侧油箱、空

2、侧油箱、消泡箱、真空净油装置、排油烟风机等设备组成。平衡阀：平衡阀：安装位置：在氢侧系统主管路上（立式倒装）。工作原理：平衡阀平衡活塞的下侧引入空侧密封油，上侧引入被调节并输出的氢侧密封油压。此两种油压分别作用在平衡活塞的两面，当空侧油压高于氢侧油压时，平衡活塞带动阀芯向氢侧移动，加大阀门开度，使氢侧油量增加，则进入密封瓦的氢侧油压随之增加，直至达到新的平衡；反之平衡活塞带动阀芯向空侧移动，减小阀门的开度，使氢侧油量减少，其压力也随之减少，直至达到新的平衡。按设计要求，平衡阀所供的氢侧密封油压与空侧密封油压差值应在500pa之内。压差阀：压差阀：安装位置：主压差阀安装在空侧主回路的旁路上。备用

3、压差阀安装在空侧备用油源管路，通过节流调节。工作原理：压差阀的活塞上面引入机内氢气压力（压力为p1），活塞下面引入被调节并输出的空侧密封油（压力为p），活塞自重及调节弹簧之和为p2（可调节），则使p=p1+p2（上下力平衡）。当机内氢气压力p1上升时，作用于活塞上面的总压力（p1+p2）增大，使活塞向下移动，加大工作油孔的开度，使空侧油量增加，则进入空侧密封瓦的油压随之增加，直到达到新的平衡；当机内氢气压力p1下降时，作用于活塞上面的总压力（p1+p2）减少，使活塞上移，减少油孔的开度，使空侧油量减少，压力p随之减少，直到达到新的平衡。压差阀设计为空侧密封油压高于机内氢压0.084Mpa。 v

4、压差阀有两种：v主压差阀主压差阀装在空侧密封油泵旁路上，压差阀入口接在空侧密封油泵出口，压差阀出口接在空侧密封油泵入口。主压差阀设计为空侧密封油压高于机内氢压0.084Mpa。 v备用压差阀串接在空侧备用油源管路上，其入口接自空侧备用油源，出口供往空侧密封瓦。它通过改变供油开度来实现对空侧密封油压的调节。备用压差阀油源有两路，一路来自与主汽轮机同轴的主油泵和电动氢密封备用油泵，另一路来自汽轮机低压润滑油。当空侧主油源发生故障，空侧密封油压高于机内氢压不足0.056Mpa时，备用压差阀自动打开，维持空侧密封油压高于机内氢压0.056Mpa。补排油浮球阀：补排油浮球阀：安装位置：氢侧密封油箱内。工

5、作原理：补排油浮球阀是一种纯机械式旋转阀，由阀体、阀芯、连杆、浮球等主要部件组成，其工作原理是浮球随液面变化上升或下降，通过连杆带动阀芯旋转打开或关闭补油与排油通路，对油箱液面进行调整，机组正常运行时液面在补排油浮球阀的控制下，会稳定在一个设计高度上不发生变化，在整个运行期内不必进行人工调整，不会发生故障。消泡箱简介：消泡箱简介： 从密封瓦氢侧出来的油先流入到消泡箱中在那里气体得以从油中扩容逸出。消泡箱装于发电机下半端盖中，通过直管溢流装置使箱中的油位不至于过高。消泡箱汽励端各装有一个，在它们之间的连接管道上装有一U形管，以防止二侧风扇压差不一致使油烟在发电机内循环流动。在消泡箱内侧各装有一个

6、浮子式油位高报警开关。二、密封油系统图二、密封油系统图氢 冷 发 电 机 4机 发 电 机 密 封 油 系 统DHFD-QJ4-023图 名图 号内 蒙 古 岱 海 发 电 有 限 责 任 公 司123456789101112131415161718192021222324RPQOJKLMNABCDEFGHIRQPONMLKJIHGFEDCBA242322212019181716151413121110987654321空 侧 回 油 箱氢 侧 回 油 箱汽 轮 机 轴 承 润 滑 油 来汽 轮 机 回 油 管平 衡 阀平 衡 阀冷油器电 加 热 器41氢 侧 密封 油 泵42氢 侧 密封 油

7、 泵电 加 热 器冷油器滤网差 压 阀差 压 阀轴 承 润 滑 油高 压 备 用 密 封 油励 端汽 端排 烟 风 机DPDPPILCTDP HPIDPPIPIDPLDP注 ： 图 中 ， 空 侧密 封 油 的 备 用 差压 阀 ， 阀 杆 向 下移 动 为 开 大 ， 向上 移 动 为 关 小 ；其 余 的 三 个 差 压阀 相 反 ， 阀 杆 向上 移 动 为 开 大 ，向 下 移 动 为 关 小 。CPTICL HDP(PDI)DPDPPIPICP LCQCQLICLLHHCLHLDPDPLPICPCTHDPTIPIDPPIPI真 空 净 油 装 置40MKW07AA00140MKW07

8、AA10140MKW12AA00140MKW11AA00140MKW10AA00140MKW11AA00240MKW10AA00240MKW07AA00240MKW08AA00140MKW07AA00340MKW07AA80140MKW07AA10140MKW07AA00440MKW07AA00540MKW04AA10140MKW04AA80140MKW03AA00140MKW02AA00140MKW02AA00240MKW03AP00140MKW02AP00140MKW01AA00140MKW04AA00140MKW04AA00240MKW12AH00140MKW12AA40140MKW14

9、AA00240MKW14AA00340MKW14AA00440MKW14AT00240MKW14AT00140MKW14AA40240MKW29AA00140MKW29AA00240MKW16AA00140MKW17AP00140MKW18AP00140MKW17AA00140MKW18AA00140MKW19AA80140MKW19AA10140MKW21AH00140MKW22AA00140MKW23AA00140MKW21AA00140MKW22AA00240MKW23AA00240MKW24AA00140MKW24AA00340MKW24AA00240MKW24AA00440MKW26

10、AA00140MKW24AA40140MKW24AA40240MKW24AT00140MKW24AT00240MKW27AA10140MKW27AA00140MKW33AA01240MKW27AA01240MKW27AA01140MKW33AA01140MKW28AA01140MKW32AA01140MKW28AA01240MKW32AA01240MKW28AA10140MKW28AA00140MKA40BB00240MKA40BB00140MKA0140MKW51AN00140MKW51AE00240MKW51AA10140MKW51AA10240MKW51AA00140MKW51AA002

11、40MKW50BB00140MKW40AA41140MKW40AA42140MKW40AA02240MKW40AA01240MKW15AA01140MKW15AA01240MKW15AA02140MKW15AA02240MKW50AA00140MKW50AA00240MKW50AA40240MKW51AA00340MKW19AA00140MKW11AC00140MKW10AC00140MKW29BB00140MKW23AC00140MKW22AC00140MKW21AA40140MKW51AE00140MKW51AN00240MKW51AA40140MKW51AA40240MKW51AT002

12、40MKW51AT00140MKW29AA00340MKW29AA0048轴 承 回 油40MKW50AA60140MKW50AA40140MKW14AA00140MKW14AA401PI(PDI) DPCTCTLPIPIDPIPI40MKW23AA40140MKW29AA40140MKW29AA40240MKW50AA602三、密封油工作原理三、密封油工作原理 本密封油系统采用双流双环式密封瓦，密封瓦内有空、氢侧两个环状配油槽。密封油系统提供的氢侧密封油流向氢侧配油槽，空侧密封油流向空侧配油槽，然后，沿转轴轴向穿过密封瓦内径与转轴之间的间隙流出。如果空、氢侧油路的供油压力在密封瓦处恰好相等，

13、油就不会在两条配油槽之间的间隙中窜流，只要密封油压始终高于机内气体压力，便可防止发电机内氢气从机内逸出。 空侧密封油系统介绍空侧密封油系统介绍 空侧交流密封油泵或空侧直流密封油泵从空侧回油箱取得油源，把一部分油经冷油器、滤油器进入密封瓦的空侧配油槽，由空侧轴向间隙向外流出，与发电机两端轴承回油汇合后，流入空侧回油箱。空侧回油箱底部接有一根U型管与主油箱相连，油位高时油向主油箱溢流，使空侧回油箱的油位保持一定。另一部分油则经过主差压调节阀流回到油泵的进油侧。该主差压调节阀用于调节空侧密封油压，使得密封瓦处的空侧密封油压始终高出发电机内氢压0.084 MPa。氢侧密封油系统介绍氢侧密封油系统介绍氢

14、侧密封油泵从氢侧回油箱取得油源。它把一部分油从冷油器、滤油器，经平衡阀进入密封瓦的氢侧配油槽，由氢侧轴向间隙流出，进入消泡箱内逸出溶入的氢气，再流入氢侧回油箱。另一部分油由该油泵的再循环管道回到油泵进口，作为氢侧密封油泵出口压力的粗调，而由平衡阀来保证氢侧密封油处的密封油压与空侧油压基本相等 由以上两个系统的介绍可知，发电机空侧密封油压以氢压作为调节依据，通过差压调节阀使其比氢压高0.084 MPa，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490 Pa内。双环流式密封瓦密封效率高，可有效地防止氢气的外泄及空气的入侵。而且，当氢侧密封油失去时，仍可起到密封作用。此时，空侧密封油

15、流到空侧配油槽后，一部分向氢侧配油槽流动，仍可阻止氢气外逸。但因空氢侧共用一路密封油源，溶入氢侧油中的氢气便可通过空侧油路逸出，而溶入空侧油中的空气也可通过空侧油路进入机内。因而，为保持必要的氢气压力和纯度，其补氢量将比正常时有所增加。空侧密封油油源空侧密封油油源v主工作油源：空侧密封油正常工作油源由交流密封油泵提供，出口压力0.8Mpa；v第一备用油源：是由汽机主油泵来的0.9-2.1MPa高压油，经减压后在备用差压阀入口油压为0.88MPa。当主工作油源发生故障、氢油压差降到0.056MPa时，该油源由备用压差调节器控制自动投入，维持氢油压差在0.056MPa；v第二备用油源：是由汽机主油

16、箱上的高压备用密封油泵提供，当汽机转速低于2850rpm或发生故 故障且氢油压差降到0.056MPa时，该油源由备用压差调节器控制自动投入，维持氢油压差在0.056MPa； v第三备用油源是由空侧直流密封油泵提供，如主油源和上述油源都失去，当氢油压差降到0.035MPa时，联动直流密封油泵，恢复密封油压力，控制氢油压差在0.084MPa，该油泵一般只允许运行1小时左右，但如直流系统容量较大该泵运行时直流母线电压无明显变化时可延长运行时间；v第四备用油源：由主机润滑油泵供给，提供的油压较低，正常为0.0980.118MPa。此时必须将氢气压力降到0.014MPa。氢侧密封油系统油源氢侧密封油系统

17、油源v氢侧密封油正常工作油源由交流密封油泵供给，在运行交流密封油泵故障时，由备用的交流密封油泵提供密封用油。四、密封油系统的运行维护四、密封油系统的运行维护v正常运行空侧交流密封油泵运行、直流油泵备用；一台氢侧密封油泵运行，一台备用，备用泵出口门开启。v空侧、氢侧密封油冷油器一台运行，一台备用，备用冷油器油侧入口门开启，油侧出口门关闭，水侧入口门开启，水侧出口门关闭。v空侧、氢侧密封油滤网一台运行，一台备用，备用滤网入口门关闭，出口门开启。v空侧密封油箱排烟风机一台运行，一台备用，备用排烟风机入口门稍开。v机组正常运行保持氢压0.35MPa 。v保持氢油压差在0.085-0.10Pa范围之内。

18、v空侧、氢侧密封油供油压差在0.50KPa范围之内。v密封油冷却器出口油温应保持在4049之间。v空侧密封油回油温度55.6。v氢侧密封油回油温度65.5。v主差压阀工作时汽侧和励侧密封瓦进口油压为0.435MPa，备用差压阀工作时汽侧和励侧密封瓦进口油压为0.412MPa。v氢侧密封油泵及电机振动0.085mm，空侧交、直流密封油泵、排烟风机及电机振动0.050mm，各轴承温度及电机外壳温度80，各电机无异音及焦糊味。v空侧密封油泵电机电流在22A左右（额定42.7A）氢侧密封油泵电机电流在6A 左右（额定11A）。v氢侧密封油油箱油位在150200mm之间。v排烟风机运行良好，空侧回油箱真

19、空度保持在正常范围：-1000Pa-800Pa。v发电机励端、汽端消泡箱油位在视窗以下，无高报警。v密封油高压备用油源压力在0.88MPa。 v每周转动密封油滤网手柄一次。 v按定期切换制度对密封泵进行定期切换及试验 。油泵联启条件油泵联启条件空侧直流密封油泵联锁启条件：（满足下列任一空侧直流密封油泵联锁启条件：（满足下列任一条件）条件）v空侧直流密封油泵投入联锁时，空侧交流密封油泵跳闸联启空侧直流密封油泵；v空侧直流密封油泵投入联锁时，空侧交流密封油泵在运行60s后，空侧交流密封油泵前后差压低于0.035MPa时，联启空侧直流密封油泵；v空侧直流密封油泵投入联锁时，空侧交流密封油泵在运行60

20、s后，发电机氢油差压低于0.035MPa 时，联启空侧直流密封油泵。 氢侧密封油泵联锁启条件：（满足下列任一条氢侧密封油泵联锁启条件：（满足下列任一条件）件）v备用氢侧密封油泵投入联锁时，运行泵跳联启备用泵；v备用氢侧密封油泵投入联锁时，另一台泵在运行 6 0 s 后 ， 氢 侧 密 封 油 泵 前 后 差 压 低 于0.035MPa时，联启备用泵。 密封油排烟风机联启条件（满足下列任一条件）密封油排烟风机联启条件（满足下列任一条件）v排烟风机联锁投入：另一风机跳闸。密封油系统投入密封油系统投入v确认空侧密封油泵启动条件满足，启动空侧密封油泵，检查运行良好。 v排烟风机应自动联启，运行正常，将

21、油箱负压调整为-1000Pa-800Pa，将备用排烟风机联锁投入。v检查发电机密封瓦空侧油压正常，差压阀调整正常，油压高于发电机内气体压力0.084 MPa；氢侧回油箱油位补至正常，将空侧直流密封油泵投入联锁。v启动氢侧交流密封油泵，检查发电机密封瓦氢侧油压正常，平衡阀调整正常，关闭平衡阀微压计平衡门，检查指示正确。v检查打开氢侧密封油泵出口排油门，调整氢侧密封油泵再循环门开度，使空侧、氢侧密封油压差不超过0.49KPa，将另一台氢侧密封油泵投入联锁。v启动过程中，当密封油温升至45时，分别投入运行空侧、氢侧密封油冷油器冷却水侧，保持油温在4049之间；另一台冷油器备用，备用的冷油器冷却水侧入

22、口门开启、出口门关闭。v投入空侧密封油备用油源。v按规定进行密封油系统油泵联动试验。密封油系统的停止密封油系统的停止v当盘车装置已停运, 确认发电机已处于静止状态，发电机内的气体已被置换为空气后,密封油系统方可停运。v当发电机内的气体压力低于0.1MPa左右时,须特别注意各差压阀、平衡阀动作正常,密封油箱油位正常,否则应手动调节。v关闭备用差压阀前后手动门，确认备用差压阀旁路门处于关闭状态，关闭备用差压阀旁路手动门。v解除氢侧密封油备用泵联锁，停止氢侧密封油泵，停止向冷油器供水。v解除空侧直流密封油泵联锁，停止空侧交流密封油泵，停止向冷油器供水。v密封油系统停止回油后，解除空侧密封油箱排烟风机

23、联锁，停运空侧密封油油箱排烟风机。v如油泵需要检修，将油泵电机电源停电，隔离油泵。发电机停机情况下密封油系统的运行发电机停机情况下密封油系统的运行 在停机情况下，如果能维持密封油压力，排油烟风机又运行正常，则氢气能被保留在发电机内。此时发电机轴承油流应畅通。该油流来自于汽轮机轴承润滑油泵，流过发电机轴承后排入空侧回油密封箱。如果空侧备用密封油泵在这种运行方式中启动，由于下一个油源来自汽轮机低压润滑油泵，此时氢压应降低到0.014MPa或更低。机组停机时如邻近发电机处需进行焊接，就要在焊接前先排掉发电机内氢气，确保氢源与机组之间的可靠隔离，在焊接区内还应有适当的通风。五、发电机进油原因分析发电机

24、进油原因分析 发电机密封油系统可有效的密封发电机内氢气，但当控制或操作不当时，可能造成密封油进入发电机，影响定子线圈的绝缘性能，严重时使绝缘击穿，出现相间短路，严重影响机组的正常运行。 造成发电机进油可能是由于氢侧回油箱油位控 制不当，因满油而溢入发电机内，也可能是因为密封瓦配油槽处油压过高直接流入发电机内。因而氢侧回油箱的液位控制及密封油压力的调整是两个至关重要的问题。 氢侧密封油箱的补、排油原理氢侧密封油箱的补、排油原理 ： 发电机氢侧回油箱内装有2个浮球阀，一个连接空侧密封油油路中滤网的出口，为油箱的补油阀。另一个连接空侧密封油泵的进口，为油箱的排油阀。 一般情况下，2个浮球阀的上、下手

25、动干预顶针退出，通过浮球实现液位的自动控制。当氢侧回油箱液位高时，浮球将排油阀打开，使多余的油排到空侧油路，再由空侧回油箱回到主油箱。当氢侧油箱油位低时，浮球将补油阀打开，使空侧油补入。而当浮球阀失去自动调节作用时，则可通过浮球阀的上、下手轮实现补、排油阀的强开、强关。 机组正常运行中发电机内部压力0.35Mpa，而氢侧密封油箱上部是与发电机内部连通的，所以氢侧密封油箱上部压力等于发电机内部压力。空侧密封油压始终保持大于发电机内部压力0.084Mpa，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进行补油，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

26、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为0.35Mpa，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。 当停机后发电机内部压力降至0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（氢侧运行期间依靠氢气压力），反而造成空侧密封油反流入氢侧密封油系统，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1m处，所以即使氢侧密封油箱满油，也不会

27、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油箱（油氢分离器），不会造成发电机进油情况。发电机进油的唯一途径是消泡箱满油后从轴端挡油板处窜入发电机内部，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：消泡箱满油主要是供油量大于排油量：v当停机后发电机内部压力降至零时，密封油差压阀调节品质变差，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，此时如果增多到大于向空侧密封油溢流量时（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0.2Mpa，如果备用差压阀调节性能不好情况下，也可能

28、造成发电机进油。v排油量减小，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。除此以外，以下几种情况也可能使发除此以外，以下几种情况也可能使发电机进油：电机进油：v氢侧回油箱油位自动控制失灵，补油阀开启在某一开度卡住或排油阀在较高油位时不能自动开启，可能在空侧密封油压稍高于氢侧密封油压时，密封瓦处的油向氢侧窜流而导致氢侧回油箱的满油，直至消泡箱满油，最后进入发电机。v密封油压自动控制失灵，致使密封瓦处油压

29、过高直接窜入发电机，这种情况往往出现在系统已正常运行较长时间后的退氢过程中。密封油系统正常运行时，由于发电机内氢压较稳定，空侧密封油的差压调节同开启在一定开度基本不变，氢侧密封油的平衡阀也开启在一定开度基本不变。若维持时间较长，差压调节阀或平衡阀均可能卡涩。 正常运行时氢压为额定值0.35MPa，则空侧密封油压为0.435 MPa，氢侧油压与空侧油压基本相同。 发电机排氢前的降氢压过程中，因氢压降低，空侧主压差阀需缓慢开大以降低空侧油压，氢侧平衡阀需缓慢关小使氢侧油压相应下降。假设氢压由0.35MPa降至0.05 MPa，若空侧调节阀卡涩，、若氢侧密封油平衡阀卡涩，同样也可能因油氢差压过高致使

30、氢侧油进入发电机内。v附：某电厂发电机进油事故经过：附：某电厂发电机进油事故经过：v2003年10月16日16时左右，结束一张关于“密封油备用压差阀检修”的工作票，19：00运行人员发现DCS画面来消泡箱液位高报警，同时发电机漏液报警器发信号。之后运行人员从发电机排油门放油5桶。v之后经检查发现密封油系统低压备用油源进油门开启，同时氢侧密封油箱排油阀关闭。v据分析，因低压备用油源进油门开启，导致密封油空侧进油，当时密封油氢侧油泵停运且发电机内无压，故导致密封油自空侧窜入氢侧，又因氢侧密封油箱排油阀被强制关闭（即使是开启状态，因发电机内无压力也无法排油），导致氢侧密封油箱满油，消泡箱油位升高致使发电机进油。六、防止发电机进油的措施六、防止发电机进油的措施v在氢侧回油箱加装一条回油管 针对发电机内氢压低时氢侧回油箱满油的问题，可以通过在氢侧平衡阀前加装一条管路至空侧油泵入口，并由一手动阀控制油量。这样在氢压较低，氢侧油箱回油不畅、油位较高时，可以开