001双流环密封油结构汽轮发电机补氢量大的原因分析

三.发电机补氢量大的原因分析-密封油温度因素
1）密封油温度对氢气纯度的影响主要表现在密封油温度的改变使密封瓦与 轴之间的间隙改变，从而使油的串流量改变。油温改变对间隙的影响关 系式如下： Δc1＝αsealdΔt（2） Δc2＝αrotor dΔt Δc＝Δc1－Δc2 其中Δc—间隙改变量 αseal—密封瓦线形膨胀系数 αrotor—轴线形膨胀系数 d—轴径 Δt—温度改变量 同时油温的改变使得油的动力粘度改变，油的流动特性改变使油的串流 量改变。
三.发电机补氢量大的原因分析-密封油温度因素
对于300MW汽轮发电机集装式密封油系统，其空、氢侧密封油系统的冷 油器的出口油温有一个调节门控制，一般维持在42℃左右。油温在42℃ 时的粘度比27℃时小，要维持一定的密封油压，则需要较大的密封油流 量。同样，由于密封油温的升高，密封瓦的内径将增大，这样要保证发 电机内氢气不外泄，同样需要增大密封油流量来维持一定的压力。因此 密封油温度过高将导致密封油流量增大，按照上边的分析，同样会引起 发电机内氢气纯度下降。
一、简介-密封油系统功能
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向密封瓦提供二个独立循环的密封油源。
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保证密封油压力高于发电机内气体压力某一个规定值，并确保密封瓦内氢侧与
空侧油压相等，其压差限定在允许变动的范围之内。
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通过热交换器冷却密封油，从而带走因密封瓦与轴之间的摩擦损耗而产生的热
量，确保瓦温与油温控制在要求的范围之内。
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通过滤油器，去除油中杂物，保证密封油的清洁度。
三.发电机补氢量大的原因分析-平衡阀因素
3、提高平衡阀的调节精度和运行可靠性的措施 1）防止平衡阀卡涩，调节失灵：检修后密封油系统运行初期，可采取用平
衡阀旁路阀手动调节，防止检修后因系统不清洁造成的平衡阀部件卡涩。 2）采用新型平衡阀：据悉国内某单位研制成功了阀芯连续旋转的平衡阀，
这种平衡阀采用密封油做为动力油推动阀芯以一定速度旋转，可防止密 封油中杂质造成阀芯卡涩。（有待考证）
三.发电机补氢量大的原因分析-差压阀因素
1、差压阀介绍：差压阀的执行机构 实际上是一个内置式波纹筒，波 纹筒上部接有发电机内氢气压力 信号，波纹筒内部接有空侧密封 油泵出口压力油信号，氢气压力 和油压差值的变化造成波纹筒的 上下移动，从而带动下部阀门的 移动，氢气压力变化时，密封油 也相应变化，始终保持油压大于 机内氢压0.084Mpa。
由上式可见，密封油间的串油量与密封瓦中间环与轴的间隙成三次方关 系，间隙越小，氢气越容易密封，空、氢侧密封油间的串流量也会越小。 但密封瓦与发电机轴之间的间隙是一个比较难协调的矛盾，由于密封瓦 是浮动在轴上的，该间隙太小，极容易引起发电机两侧轴承振动的增大。 该间隙太大，不但引起串流量的增加，同时由于空侧密封油流量大，流 阻小，空侧油直接通过中间间隙流至氢侧油处，会造成氢侧油的虚假油 压，此时虽然空、氢侧密封油微差压计上显示空、氢侧密封油已达到较 好的平衡，但实际上密封瓦中间环的串流量还是很大。因此密封瓦检修 时应严格按照标准，保证密封瓦的间隙尽量靠近下限，以减少密封油流 量，并保证密封瓦不被磨损；另外就是采用高精度密封油滤网，降低密 封油中的颗粒度，从而减少密封油中的微小颗粒与密封瓦及轴颈的相对 流动产生的研磨。
三.发电机补氢量大的原因分析-平衡阀因素
1、平衡阀原理：平衡阀分汽端和 励端二只，其信号分别取之于 各自密封瓦处的空、氢侧油压， 通过空、氢侧油压的变化自动 调节平衡阀开度的大小，从而 使空、氢侧在密封瓦处的油压 差始终保持在±50mmH2O之内。 平阀工作失常首先表现在空氢 侧微差压计上，其值偏差较大 的原因有以下几点：
三.发电机补氢量大的原因分析-平衡阀因素
4）平衡阀有调节能力是有限的，若发现微差压计偏差较大，应首先调节氢 弹侧油泵出口旁路阀，使其汽、励端空气侧的差压尽可能的达到最小， 然后再分别调节各自的平衡阀，使空氢侧的压差达到小于±500Pa。
2、由于平衡阀不可能保持空氢侧油压的绝对平衡，因此空氢侧密封油发生 窜油将会不可避免。当空侧油压高时，空侧油窜到氢侧，再经密封油内 油档被发电机风扇吸卷，将油中携带的空气释放到发电机内，同时氢侧 油箱油位升高，自动排油阀打开排油；
三.发电机补氢量大的原因分析-密封油温度因素
2）发电机密封油温度高 密封油的粘度随油温的升高而降低，在同样的流通面积内，要维持一 定的密封油压力，当密封油温度高时，就需要较大流量的密封油。同样 密封油温度的升高，将导致密封瓦间隙增大，这同样需要增大密封油流 量才能维持一定的密封油压力。发电机制造厂一般规定氢冷发电机空、 氢侧密封油温度正常值在27-50℃之间。在密封油冷却水量充足的情况 下，为了减小空氢侧密封油交换量，可尽量控制密封油温保持低限运行， 原则是发电机轴承振动不受影响。
三.发电机补氢量大的原因分析-平衡阀因素
因此如何尽可能的保持空氢侧油压平衡，是解决该问题的关键所在。运 行中要求空氢侧油压差在±50mmH2O，一般以密封油系统上的调端和励 端的平衡表为判断油压平衡的依据，辅之以汽轮机运行平台就地空氢侧 油压表。但由于现场压力表计的误差，以及平衡表取压信号存在误差， 往往平衡表调平衡了，而实际空氢侧油压并没有平衡。个人觉得调整平 衡阀应以平衡表为粗调信号，而以氢侧油箱补排油管道的温度为细调信 号。这是因为正常运行时空氢侧回油温度在50～60℃左右，若空氢侧油 压比较平衡，就会出现氢侧油箱补油和排油量很微小的情况，补排油管 道就会是冷的或者微热。若运行中补油或排油管道很热，说明氢侧油箱 在补油或排油，那么空氢侧密封油一定存在着较大的不平衡，因此即使 是表计平衡了，还是需进一步调整平衡阀。
三.发电机补氢量大的原因分析-平衡阀因素
当氢侧油压高时，氢侧油窜到空侧，氢侧油箱油位降低，自动补油阀打 开，使含空气量较高的空侧油补充到氢侧油箱，并进入氢侧油循环，最 终将空气释放到发电机内。因此无论是氢侧还是空侧油压高，都将导致 发电机内氢气受到污染，氢气纯度下降，补氢量增大。尤其是当空氢侧 密封油存在较大的不平衡时影响更大。停机时，释放到发电机内的空气 因受重力作用，还将逐渐下沉到发电机底部，聚集到发电机死角和低点 处，造成发电机局部将油纯度不合格，产生局部氢爆的危险。
三.发电机补氢量大的原因分析-平衡阀因素
去密封瓦
氢侧密封油接口
空侧密封油接口 向上旋进调整螺钉 可增大氢侧油压
来自氢侧密 封油
活塞 活塞弹簧
三.发电机补氢量大的原因分析-平衡阀因素
1）油质脏，活塞被卡住。 2）传压管较细，通常应加大到Φ18×1.5mm左右,以提高平衡阀的工作灵 敏度和平衡精度。（于密封瓦处空、氢侧密封油压压差仅几个mmH2O，油路或 信号管稍有堵塞或杂质均会使平衡阀调节不灵敏现象的发生。） 3）平衡阀杆间隙、活塞间隙加工或密封不好，存在漏油现象。若是平衡阀 杆间隙漏油，那么氢则工作油将进入到氢侧信号油室，使氢侧信号油压力升 高，造成氢侧油压低于空侧油压，使微差压计的偏值增大。其影响程度取决 于从平衡阀出口至密封瓦之间的氢侧供油管产生的阻力压降、平衡阀杆的漏 流间隙以及氢侧压力信号管的通径等。
三.发电机补氢量大的原因分析-平衡阀因素
3）检修后进行平衡阀调节试验，保证空、氢侧密封油压力平衡：平衡阀 的目的是控制密封瓦内空、氢侧密封油环内的空、氢密封油不交换，基 于这个原理，可关闭密封油箱补、排油门，观察并根据密封油箱油位变 化对平衡阀进行调整，最终使密封油箱油位基本稳定，达到减少空、氢 侧密封油在密封瓦内交换的目的。通过试验可找出规律，在机组正常运 行中，根据密封油箱是在补油或排油，微调平衡阀，同样可减少空、氢 侧密封油在密封瓦内交换。
双流环密封油结构汽轮发电机 补氢量大的原因分析
许昌龙岗发电有限责任公司设备管理部 谢克东
一、简介-双流环密封油系统简介
氢侧密封油经氢侧密封油泵升压后，通过氢侧密封油冷油器、滤网，再 分成两路分别通过发电机汽、励端平衡阀到发电机汽、励密封瓦的氢侧 油环中，汽、励平衡阀的作用是跟踪汽、励端密封瓦内空侧油环内压力， 调整汽、励密封瓦内氢侧油环内压力与空侧油环压力差不大于±50mm水 柱,氢侧密封油回油到密封油箱，密封油箱油位通过空侧密封油泵出口 补油或向空侧密封油泵入口排油来控制。
三封瓦设计原理来讲，只有维持密封瓦内空侧密封 油与氢侧密封油压力基本相等，减少空、氢侧密封油的交换，才能防止 空侧油系统中夹带的空气等进入氢侧密封油系统。但实际运行中由于设 备结构等方面很难控制空侧密封油和氢侧密封油压力的平衡。
➢ 造成空侧密封油和氢侧密封油压力不平衡的第二个主要原因是空、氢侧 密封油压力的测量误差。机组运行中只有维持密封瓦与转轴之间的油压 平衡，才能减少空、氢侧密封油的互相窜动，但由于设备结构的原因， 目前只能测量密封瓦上的空、氢侧密封油进油处的压力作为平衡阀的调 节信号，因此必然造成测量误差，平衡阀不能有效维持空、氢侧密封油 压力的平衡，从而引起发电机补氢量增大。
氢压 空侧油压
进进油
排气口
承压式波纹管 密封式波纹管
氢压 空侧油压
压力调节杆 弹簧
密封式波纹管
进油
出进油
进油
波纹管 压力室 波纹管
旁路油 密封油
密封油
三.发电机补氢量大的原因分析-差压阀因素
但在实际过程中经常发现油氢差压发生变化，尤其在低氢压时变化更 大，其原因大致有以下几点： 1）由于产品本身质量所造成的。调试过程中常发现差压阀在额定氢压时 调节性能较好，而在偏离额定工况时调节性能就不是太好，这说明调节 弹簧的线性不理想，运行过程中要经常调整。 2）波纹筒破裂。 3）波纹筒内空气未放尽。因为空气为可压缩性气体，部分吸收了油压的 变化，对调节性能影响较大。 4）腔体内杂质较多，特别是新建机组，安装前需对传压管仔细清理以保 证油质的清洁。
三.发电机补氢量大的原因分析
➢ 氢气纯度不合格，将会直接影响机组的安全。如果氢气纯度下降至爆炸 范围内，在一定的条件下可能会引起发电机内氢气爆炸；氢气纯度不合 格将导致冷却效率降低，造成机内构件局部过热；有害气体的存在还会 造成绝缘老化、铁芯及其金属部件腐蚀。发电机氢气额定压力为0.5MPa， （我厂一期2*350MW设计氢气压力417kpa；二期2*660MW机组设计氢气压 力500kpa）所以常压空气不可能进入发电机。在密封油系统中，空气进 入发电机的唯一途径是氢侧密封油携带的空气释放到发电机氢气中。
二、双流环密封油结构汽轮发电机目前存在的问题
目前，国内双流环密封油结构的氢冷发电机存在不同程度的补氢量大问 题（原因有2种，一是氢气纯度降低，需要通过补排氢气来维持氢气纯 度，导致的补氢量增大；二是氢气系统泄露，导致补氢量增大）。氢冷 发电机的氢气消耗除了增加氢气本身的成本外，还因氢冷发电机氢气纯 度下降而导致发电机效率低、线圈温度升高到问题，严重影响发电机的 安全经济运行。另外由于设备结构、运行、检修方面的原因，造成发电 机内进油，引起发电机线圈绝缘下降，给发电机安全运行带来隐患。因 此，解决双流环密封油结构的氢冷发电机补氢量大的问题十分重要。
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通过发电机消泡箱和氢侧回油控制箱，释放掉溶于密封油中的饱和氢气。
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空侧油路备有多路备用油源，以确保发电机安全、连续运行。
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空、氢侧各装有一套加热器，以保证密封油的运行油温始终保持于所要求的范
围之中。
一、简介-密封油系统原理图
一、简介-发电机密封油箱结构
从图中我们不难看出，1、3是由浮子控制的自动排 油阀、补油阀；2、4是强制开启自动排油阀、补油 阀的顶针，它们是在自动排油阀、补油阀失去控制， 需强制开启自动排油阀、补油阀对密封油箱进行强 制的排油、补油时，旋转手轮将自动排油阀、补油 阀顶起，在正常运行中2、4这两个手轮应是在旋出 退出位置；5、6手轮控制的螺杆是用来在自动补油 阀、排油阀故障时，强制关闭自动补油阀、排油阀 的，在正常运行中5、6手轮也是在退出位置。
三.发电机补氢量大的原因分析-密封瓦因素
1）发电机转子与密封瓦之间间隙对串流量的影响如下式所示： Q＝πdΔp／c3／（12μl）（1） 其中Q—密封油间的串流量 Δp—空、氢侧密封油微差压 d—转子轴径 c—中间环和轴间的间隙 μ—透平油的动力粘度 l—中间环长度
三.发电机补氢量大的原因分析-密封瓦因素