电厂密封油串流问题探索及解决策略

电厂密封油串流问题探索及解决策略

摘要：当前如果在发电机运行过程中存在密封油串流问题就会对整个电厂的运行造成影响，也会对氢气的纯度产生破坏，所以当前为了维持发电机的正常运行，使其氢气在高纯度下生产，才能够避免因氢气纯度不足而导致的电厂安全事故。通过对当前整个电厂运行情况进行理论系统分析，结合现场密封油系统温差运行进行实验，探索最佳温度范围能够有效解决发电机氢气纯度降低问题，有效增强电厂运行效率。

关键词：电厂；密封油串流；探索；解决

引言

我国大多数电厂所使用的发电机采用氢气作为冷却介质，而氢气的纯度也是发电机运行安全性、稳定性、经济性的重要指标，一旦发电机氢气纯度降低，就会导致发电机组绝缘下降，严重影响整体发电机的安全稳定。所以，当前一定要通过有效的管理，避免出现氢气纯度变化问题，通过系统的检查解决密封油串流问题。通过有效的控制了解当前串流影响规律，才能将发电机氢气纯度控制在合理的范围内[1]。

一、密封油系统的组成及工作原理：

（一）密封油系统的组成

密封油系统主要有密封瓦、空侧和氢侧交直流密封油泵、氢侧回油箱、1个差压阀、1个备用差压阀、2个平衡阀、油滤网、冷油器、空侧回油箱、阀门等组成。整个发电机是1个密封的腔室，在前后轴端各设了1个双油环密封瓦，密封瓦与发电机轴颈有约0.20mm的径向间隙，利用密封瓦的2个环形油腔，充入高于氢气压力约0.085MPa的密封油，以阻止氢气外溢。发电机内氢气压力在行中有一定变化，因此，要求跟踪密封压力的变化情况，始终保持密封油压略高于发电机内氢气压力，以防止氢气外溢。跟踪发电机内氢气压力并自动调节密封油压的装置叫做差压阀和平衡阀[2]。

（二）工作原理

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0.085 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±0.5KPa内。双流环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。

为保证空侧交流密封油泵故障时，发电机内氢气不外逸，空侧油路设有几路备用油，除前面提到的空侧直流密封油泵外，还从汽轮机润滑油系统引入高、低压备用油，通过备用差压调节阀的节流来控制油压，当空侧密封油压与氢气差压低至0.056 MPa时，该备用差压调节阀开启，并保持0.056MPa的油、氢差压[3]。

（三）密封油系统功能

发电机密封油系统的基本功能是向密封瓦提供高于氢气压力、温度合适并且干净的密封油，用于密封瓦的润滑和密封，以防止发电机内的氢气通过转轴向外泄漏。密封油系统具备油氢差压调节功能、油温调节功能和过滤功能。为防止油中的气体和水分被带入到发电机内，还设计了油中气体和水分的脱除或隔离功能。

（四）系统投运

在机组投运前置换气体时，为了防止发电机内部气体向密封瓦外漏时夹带的颗粒状机械杂质黏在密封瓦上，在机组运行时造成密封瓦损坏，密封油系统需要提前投入运行。

（1）投运条件

润滑油系统正常投运，油氢分离器回油正常，油氢分离器油位在1/2以上，油质化验合格。

（2）投运步骤

密封油系统投入运行的具体步骤是：①密封油箱补油。②检查系统各项工作是否结束，工作票是否终结，确定无影响系统投运的条件，且油温正常。③检查油氢分离器油位是否正常，关闭差压阀、平衡阀前后的手动门、旁路门，空侧密封油泵再循环全开，启动1台空侧交流密封油泵，检查电流、压力是否正常，利用再循环门将出口压力调整为0.7～

0.8MPa，微开启密封油箱手动补油门，补油位1/2以上。④检查氢侧密封油泵再循环全开，启动氢侧密封油交流油泵，确定电流、压力是否正常，利用再循环门将出口压力调整到

0.7～0.8MPa。⑤根据需要决定密封油是否进瓦。由于密封油进瓦手动门、旁路门的位置比较近，所以，在操作时要仔细核对，避免误操作。如果密封油进瓦，要先利用差压阀旁路门调整空侧密封油压，使其比发电机内气体压力高0.05MPa左右，再利用平衡阀旁路门调整氢侧密封油压，使其比空侧密封油压略低一点。加强对油水探测器油位的监视，防止发电机进

油。⑥当发电机内气体压力变化时，要及时调整密封油压。当发电机内氢压大于0.15MPa时，可以投入差压阀、平衡阀自动，关闭旁路门，还可以投入补、排油自动，油温自动，油泵连锁。

二、密封油串流问题的发生

近年来，我国大多数电厂所使用的发电机行为双流环式轴封，一般密封瓦内有两个

环形的供油槽，形成两道油流，这种方式能够有效增强内部的压力，使其高于发电机内的氢

气压力，防止氢气从内部逃窜。由于内部的密封油流是由独立的两套结构，分别供给靠近发

电机，内部是由密封氢气侧交流泵提供，靠近大气和空气是由空侧交流泵提供。所以按照不

同的结构需要对内部密封瓦供油槽保证其平衡，通过内部和外部的不断调节，使其提供的油

槽之间相对平衡，并且保证油压高于发电机内部的氢气压力。

三、热对流稳定性计算

（一）气体分压定律

从上世纪提出理想气体分压定律开始，混合气体中的某个气体就会对内部壁施加一定

的压力，通过该组分的分压使其想象理想气体在相同温度下不同气体占有与混合气体占有相

同的压力。所以，混合气体的总压力等于混合气体内部的不同气体之间的分压之和，当某组

分气体的分压大小与其单独占有的气体混合相同时，对其产生的压强能够系统控制密封油系

统空测，由原来自于主机润滑油系统内部气量较大，一旦当空侧密封油出口补油进入密封氢

气侧油是就会导致发电机内部的气压有所变化，空气进入发电机就会导致氢气纯度下降。

（二）流量平衡分析

在密封油系统中通过两侧的回油与轴承回油管道进行共同管理，通过设计不同形态

的气风管，可以避免外界气压对内部润滑油系统产生一定影响，在主机润滑油香液位维持不

变的前提下，将其内部系统变为封闭的内循环系统，在试验过程中可以对不同的系统密封氢

气侧密封邮箱的位置进行管理，底部进行排油，检查是否存在管道外漏情况。同时，发电机

底部排油门无油液排出，根据流量守恒定律，通过按照相同的出口进行排油，对不同的邮箱

进行补充，一旦空测进由温度大于五十，而氢气侧进油大于五十五就会导致稳定性下降使其

压力泄露。

（三）稳定性计算

根据当前流体受热不均匀的问题，当液体上下面温差不大是热量传导是自下而上，

而如果温差达到某个值则液体就会因近平失衡而开始导致流动，流动的规则呈现细胞结构，