密封油系统

第六章发电机密封及冷却系统

第一节发电机密封油系统

一、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），发电机密封瓦（环）所需用的油（对于我厂来讲其实就是汽轮机轴承润滑油），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：

1)防止氢气从发电机中漏出；

2)向密封瓦提供润滑以防止密封瓦磨损；

3)尽可能减少进入发电机的空气和水汽。

密封油系统工作原理:

本发电机密封油系统采用双流环式轴封（密封瓦）装置。其密封原理如图6-1。汽轮发电机双流环式轴封瓦内有两个环形供油槽，供油槽内的油压始终高于发电机内的氢气压力，从而防止氢气从发电机内部漏出。在密封瓦内的两个供密封用的油槽，形成了两道油流，这两道密封油流之间由独立的两套油源分别供给。靠近电机内部氢气侧的油流，我们称之为氢侧密封油，简称氢侧油。靠近大气和空气接触的油流，称之为空侧密封油，简称空侧油。密封油除了供密封瓦起密封作用外，对密封瓦还可以起到润滑降温作用。当这两股密封油的供油压力趋于平衡时，油流将不在两个供油槽之间的空隙中串动。密封油系统的氢侧供油将沿着轴朝发电机内侧流动，而密封油系统的空侧供油将沿着轴朝外部轴承一侧流动。由于这两个系统之间油的压力在理论上保持相等，油流在这两条供油槽之间的空间内将保持相对平衡，不发生相互串油现象。密封瓦供油槽之间的油压通过外部不间断的调节，保证其提供的油源之间相对平衡，且维持油压高于发电机内部氢气一个固定的压力值。

图6-1 密封油系统原理示意图

二、轩岗轩岗一期2×660MW机组密封油系统

1、密封油系统的组成:

本密封油控制系统由下列部件构成:空侧交流泵、空侧直流泵、氢侧交流泵、氢

侧直流泵、空侧过滤器、氢侧过滤器、密封油箱及油位信号器、油-水冷却器、压差阀、平衡阀、氢油分离箱、截止阀、逆止阀、蝶阀、压力表、温度计、变送器及联接管路等等。

2、密封油系统工作方式及其设计参数

本密封油控制系统正常运行时，空侧和氢侧两路密封油分别循环通过发电机密封瓦的空、氢侧环形油室，形成一个恒定的压力，该股油压高于机内的氢气压力，从而防止了氢气向外泄漏，对机内的氢气起到密封作用。本密封油控制系统采用双流环式结构，发电机内正常工作氢压为0.5MPa，事故状态下可降低氢压运行。轴密封供油系统能自动维持氢油压差0.084MPa，并为发电机密封瓦提供连续不断的压力油。

设计参数:

项目数值单位

密封油压与氢压的额定压差0.084±0.01 MPa

空侧密封瓦总油量254 L/min

氢侧密封瓦总油量51 L/min

密封油进油温度< 52 ℃

空侧密封油出油温度< 56 ℃

氢侧密封油出油温度< 64 ℃

工作氢压0.5 MPa

二次冷却水进水温度≤33°℃

冷却水量120（空）/60（氢）T/h

冷却水压０.15—0.3 MPa

氢气纯度≥98 %

3、密封油系统

本密封油系统由氢侧和空侧两个各自独立又互有联系的油路组成。它们同时向双流环式密封瓦供油。如图6-2

图6-2 密封油系统

（1）空侧油路

主工作油源：空侧密封油正常工作油源由交流电动密封油泵提供。密封油泵出口压力是在0.25～0.8Mpa之间根据氢压高低自动调整。空侧密封瓦供油压力调节，采用空侧系统内设置在空侧密封油泵旁路位置上的主压差阀，调节密封瓦油压与电机内氢气压力，保持一个近似的恒定压差，密封油压高于氢气压力0.084Mpa。空侧油由密封油泵升压，经过主压差阀调节，通过一台管式冷却器降温，经自清洗刮板式油过滤器过滤后，进入发电机两端密封瓦的空侧油槽，其回油沿着电机轴向电机外侧流动，与轴承润滑油在电机轴承回油腔内混合后，沿着轴承回油管回到氢油分离箱，再到油泵入口，形成空侧闭式循环油系统。

备用油源：第一备用油源（即主要备用油源）是汽轮机汽机主轴油泵来的1.6～1.7Mpa油源，该油通过密封油管路上的减压阀减压后经密封油备用压差阀调节后，通过管式冷却器降温，经过自清洗刮板式油过滤器过滤后，进入发电机两端密封瓦的空侧油槽。减压阀的出口油压0.7—0.8MPa，油量为250L/min。该油源在主工作油源发生故障，氢油压差降到0.056MPa时，由备用压差阀自动开启。备用油源自动投入运行。

第二备用油源是由汽轮机主油箱上的备用交流电动密封油泵供给,油压为1.0Mpa。油经管路上的减压阀减压后，通过密封油备用压差阀调节后，供给空侧密封瓦。因为与第一备用油泵油源接在同一管路中，所以该备用油源，也是通过备用压差阀调节后进入密封瓦的。备用油泵油源投入的条件，当氢油压差降到0.056MPa时开始投入。如果汽轮机的同轴转速为额定转速的三分之二以上时，汽轮机主轴油泵能够提供第一备用油源；当低于三分之二转速或发生故障时，则只能由第二备用油源提供。

第三备用油源是由密封油系统内自备的直流电动油泵提供的，它与交流电动油泵并接在同一油管上，当氢油压差降到0.035MPa时，直流油泵启动，启动它可以恢复氢油压差为0.084Mpa。但由于备用直流电源容量有限，因而备用直流油泵运行时间不宜过长，应在两小时以内。尽快检修交流油泵。

第四备用油源也由汽轮机油系统提供。由汽轮机轴承润滑油泵供给，提供的油压较低，为0.035～0.105MPa。此时必须及时将机内氢气压力降低到0.014MPa。

（2）氢侧油路

氢侧密封油正常工作油源由交流电动油泵供给。从交流油泵出来的压力油经

管式冷却器、自清洗油过滤器后分成汽端、励端两路，再各自经过一个平衡阀进入发电机汽端和励端的密封瓦氢侧油槽。该阀根据可通过空侧油压，自动调节氢侧油压，使其跟踪空侧油压，维持氢、空侧油压相对平衡，即密封瓦氢侧油槽、空侧油槽平衡。氢侧密封槽回油经发电机轴进入消泡沫箱，然后沿管路回到油封箱，再回到氢侧油泵入口，形成一个闭式循环油路系统。平衡阀用以保证氢、空侧油压相等，其压差不大于50mm水柱。为确保氢侧油路能提供连续不断的可靠工作油源，在氢侧设有备用直流油泵。当交流油泵发生故障时，备用直流油泵自动投入。氢侧密封油箱上部装有回氢管,该管与发电机消泡箱上部连通。当油箱内氢压高于机内氢压时,氢气可通过回氢管回到发电机机内。

（3）安装注意事项：

所有油管在安装时要注意坡度(坡度应不小于2％)和转角处，尽量避免有起伏和死弯，防止形成气封，至使回油、回气不畅。坡度应从电机向集装管路接口倾斜。平衡阀、压差阀所有信号管，除上述要求外，还应注意对称性。及考虑为最大限度减小信号沿管程损失，安装时尽量减少弯角。

4、密封油系统中的主要部件

（1）油封箱

油封箱是氢侧油路的回油装置。油箱内设有补—排油浮球阀，它能根据油封箱油位的高低变化自动进行补—排油，维持油封箱内油位的相对稳定。当发电机在高氢压下运行时，补油取自空侧密封油供油管路上的过滤器出口。排油经油封箱内排油浮球阀排至空侧油泵来油总管。在发电机未充氢或低氢压下密封油系统投入运行时，由于空侧来油取自发电机下部的氢油分离箱，因而相对于密封油系统集装而言就有约0.1MPa的静压，而油封箱内的压力接近于大气压力，所以当系统出现油位高时，排油浮球阀浮起，打开排油阀出口，但此时由于排油浮球阀出口，受管路静压（12米）影响处于高油压状态，无法直接将油排至空侧泵入口油管。为了解决低氢压及零氢压下油封箱的排油问题，在氢侧过滤器出口与空侧泵入口油管路间设一根连通管，利用氢侧油泵将油升压后排至空侧来油，解决了低氢压（≤0.12Mpa）及零氢压下油封箱满油时，无法排油的问题。油封箱上装设有液位计，可在就地直接观察油封箱液位，液位计上装有磁性开关，当油位高低变化超过规定值时，可输出报警信号送至集控室，或给DCS系统作监控之用。