单流环式密封油系统介绍及密封瓦检修

单流环式密封油系统介绍 及密封瓦检修
设备维护部赵明
2014-06-07
1 单流环式密封油系统介绍 目录
单、双流环密封油系统区别 2
3
单流环密封瓦检修工艺
单流环式密封油系统介绍
密封油原理简介
☆由于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。 ☆密封油系统是由主机润滑油系统直接供给，由 于向发电机密封瓦供油，防止发电机氢气漏泄， 我们称之为密封油。 ☆我公司的密封油路只有一路，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。
空气析出箱
发电机空气侧密封油回油和两端盖轴
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
。空气析出箱上方设有两台排烟风机，
一方面抽出回油中析出的气体，另一方 面也有利于密封瓦回油的畅通。
密封油系统技术数据
型式 密封油量 组装式 230L/min
真空油箱容量
主交流电动机驱动的油泵 备用直流电动机驱动的油泵 密封油压大于氢压 密封油压 密封瓦进油温度 密封瓦出油温度
3.8 m3
30 m3/h 20 m3/h 0.055 Mpa 0.575 Mpa 46℃ ≤70℃
润滑油供油装置
☆该供油装置主要作用是维持主油泵正常工作和供给机组润 滑油。 ☆由油涡轮、升压泵、节流阀、旁通阀和溢油阀组成。油涡 轮主要由喷嘴隔板、叶轮两部分组成,利用主油泵来的高压 驱动油涡轮，同时将高压油转化为低压油，对汽轮发电机 组各轴承供润滑油。升压泵为双吸单级立式离心泵，是油 涡轮驱动的油泵，从主油箱吸油，升压后为主油泵提供吸 入油。油泵侵在主油箱中，入口设有滤网。 ☆机组在首次达到3000rpm后，须对节流阀、旁通阀和溢 油阀进行配合调整。使主油泵入口压力在0.089-0.147mpa 之间，保证润滑油管压力0.137-0.176mpa之间。既要有足 够的压力油进入油涡轮，使泵组能输出主油泵进口所需的 油压，又须保证足够的油量来提供给润滑油系统。
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@ 赵明制作
真空油箱
交流油泵正常投入情况下，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 使进入密封瓦中的油得以净化，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，这样使得补油速度得以控制，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。 当油位变化时，液位信号器将输出模拟信号。 真空泵不间断的工作，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 充进入真空油箱的油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。 再循环泵的工作，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。
讨论
讨论一：为什么发电机会进油？
讨论二：为什么单流环密封油系统不设置冷油器？
讨论三：单流环密封油系统怎样控制氢气侧和空气侧回油？
结束语
☆密封油系统虽然易懂，但很多技术人员理论学习不足，只知其一不知其二， 在启停机或氢气置换过程中总发生操作失误等问题，致使不同程度的密封 油进入发电机内部，少则几十升，多则上百升，最严重的是主油箱内油全
安全可靠性
双流环密封瓦结构一
氢侧密封瓦
双流环密封瓦结构二
单流环密封瓦检修工艺
单流环密封瓦结构
此密封瓦采用瓦体上浇注轴 承合金制作而成，装配在端盖内 腔中的密封座内。密封瓦分为4块， 氢侧2块，空侧2块，用销螺栓把 合上下两半，径向和轴向均用卡 紧弹簧箍紧。密封瓦径向可随转 轴浮动。与密封座上下均设有定 位销，可防止密封瓦切向转动。
密封油系统简介
☆油系统的装置为集装式,方便检修。 ☆密封瓦结构为单流环式。 ☆主油源来自汽机轴承润滑油,润滑油回 油管上装设视流窗,以便观察回油。 ☆油氢差压由差压调节阀自动控制,并提 供差压和压力报警信号接点。 ☆油温在汽机润滑油系统得到调节。 ☆ 2台100%容量的交流密封油泵 ☆ 1台100%容量的直流密封备用油泵 ☆ 1台100%容量的再循环油泵。
区别二
单流环密封油系统只有一路供油，密封油母管压 力由差压阀控制，使密封瓦进油处的压力始终保 持大于氢气压力。其回油系统为开式循环，利用 浮子油箱分离氢气，经过空气析出箱后回到主油 箱，再进入密封油装置。
运行回路
双流环密封瓦有两个独立的而又联系的密封系统， 分为空侧和氢侧，空侧密封油和氢气的压差油差 压阀控制，空侧与氢侧的密封油压差由平衡阀控 制。其氢侧密封油为闭式循环，不考虑氢气分离。
☆使用外径千分尺测量密封瓦处发电机轴颈，分别测量轴颈D水平方向和
D垂直方向，取Dmin和Dmax。 ☆密封瓦径向间隙S计算值 Smin=φmin- Dmax Smaax=φmax- Dmax 密封间隙：氢气侧：0.254±0.025mm；空气侧：0.28±0.025mm。
励端和汽端密封间隙控制标准相同。
区别四
单流环密封油系统设备较少，节约资金投入，维 护量较少。 双流环密封油系统由于是两路相对独立的供油回 路，在氢侧密封回路故障时，仍能保证发电机氢 气不漏泄，具有更高的可靠性。 单流环密封油回到主油箱，油温由润滑油油温控 制，在一定程度上缺少灵活性。 双流环密封油装置有空、氢侧各有两个管式冷却 器，对油温控制灵活，系统漏氢量较小。
☆该种供油方式比起传统的注油器供油方式具有噪音小、效 率高的优点。
油涡轮组件外形图
节流阀、旁通阀、溢油阀
☆油涡轮喷嘴节流阀可以直接增大或减小主油 泵吸油压力，并在一个较小的范围内相应增大 或减小轴承主管道油压，例如：如果油涡轮喷 嘴节流阀打开使主油泵的吸油压力增加，将会 有更多的油从增压涡轮进入轴承润滑主管道， 在一定程度上增大轴承主管道压力。
密封油膨胀箱
密封油膨胀箱（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、励端各有一根排油管与膨胀箱相连，来自密封环的排 油在此箱内扩容，以使含有氢气的回油能将氢气分离出来。膨胀箱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。膨胀箱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。
此图非我公司类型密封瓦结构
单流环密封瓦安装位置
单流环密封瓦径向安装标准
单流环密封瓦轴向安装标准
单流环密封瓦间隙测量计算
☆将拆卸的密封瓦重新拼装,在密封瓦上均匀对称取10个测量点，使用 内径千分尺测量密封瓦内径，对称量取1-6、2-7、3-8、4-9、5-10数 值，确保测量精度。其中φmax-φmin≯0.051mm。
☆当主密封油泵均故障或交流电源失去时，油源来自主机润滑油→直流密封油泵→密 封瓦→膨胀箱→空气析出箱→主油箱。 ☆当交直流密封油泵均故障时，应紧急排氢，降压直至主机润滑油压能够对氢气进行 密封。 ☆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。
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。
浮球阀控制原理
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。
密封油系统工作流程
润滑油供油母管 浮子油箱 真空油箱 膨胀箱 滤油器 氢气侧 差压调节阀
密封瓦
空气侧 空气析出箱 润滑油供油母管 主油箱
润滑油供油装置
事故和辅助油泵
密封油系统四种运行方式
☆在正常运行方式下，汽轮机来的润滑油进入密封油真空油箱，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。本系统的密 封瓦采用单流环密封瓦，其中空气侧的回油进入空气析出箱，氢气侧的回油进入膨 胀箱后再向下流入浮子阀箱，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。
部进入发电机腹部。
☆密封瓦安装一项复杂的工作，安装过程中出现任何一项纰漏，都可能造成 发电机内部氢气漏泄，对设备和人身安全造成不可估量的危害和损失。每 次机组的启停都会造成密封瓦乌金面的磨损，造成密封瓦间隙逐渐增大， 导致漏油量增加，进而油压下降，氢压被迫下降，直接影响发电机转子绕
组和定子铁芯冷却，所以避免机组启停对密封瓦能够起到间接保护作用。
☆旁通阀可以直接增大或减小轴承主管道油压
，并在一个较小的程度上减小或增大主油泵抽 吸压力，这就是说，如果旁通阀打开使轴承主 管道油压上升，这代表增压透平元件背压的上 升，从而使增压透平减慢，使主油泵吸入口油 压微低。 ☆轴承润滑主管道溢油阀上有一套弹簧调整器，以设置足够大的排放流量，当溢油阀后无阻力时溢 油阀管道排放25%～50％的满流量，此流量值即为溢流阀的最大排放量。溢流阀打开使排放量增 加时轴承主管道油压在一定程度上下降，反之，轴承主管道油压的改变也会在某种程度上改变溢 流阀的排放量。虽然溢流阀流量的调整会影响轴承润滑主管道油压，但主要目的不是调整油压。 一旦在额定转速下运行阀设定最终完成后，它就会自动补偿轴承主管道油压的变化。
区别三
单流环密封油系统增加真空泵、真空油箱、再循 环泵等，保持真空油箱的真空度，将空气和水分 排掉，利用循环泵将油箱内油不断循环，加速油 水分离，为密封瓦提供高品质的密封油，保证发 电机内氢气不受密封油污染。
净化方式
双流环密封油系统理论上可以保证空、氢侧不串 油，但实际受平衡阀灵敏度不高、密封瓦间隙超 标及密封油油压波动瞬间失衡等因素影响，造成 空、氢侧串油现象，而氢侧密封油为闭式循环， 内部油质无法保证，不可避免造成氢气污染。
单流环、双流环密封油系统的区别
区别一
单流环密封瓦形成一个油环，结构简 单的多，尺寸相对较小，由上、下两 半组成，空气侧和氢气侧各有一圈， 结构较为简单，间隙调整稍麻烦。
杂，运行调整相对复杂，由空侧密封 瓦和氢侧密封瓦组成，相对单流环式 结构较为复杂，但间隙调整简单。