大型氢冷汽轮发电机密封油系统改型设计的分析

殷树民(哈尔滨电机厂有限责任公司,黑龙江哈尔滨 150040)



大型氢冷汽轮发电机密封油系统改型设计的分析

殷树民
(哈尔滨电机厂有限责任公司,黑龙江哈尔滨 150040)

【摘 要】电力是现代工业生产、社会生活的基础,随着电力需求的持续上涨,发电机组规模的不断增大,提升系统可靠性、保障系统安全,已经成为发电企业的共识,每一个细小环节都将对系统产生影响,都需要加以关注。本文着重介绍大型氢冷汽轮发电机密封油系统的改型设计,围绕管路设计、流量选择、自动调节元件的改进进行阐述,望可供参考。

【关键词】氢冷汽轮发电机 密封油系统 改型设计

1 大型氢冷汽轮发电机密封油系统的组成

密封油系统是维持发电机安全运转的重要保障，不仅可防止发电机内压力气体沿转轴逸出，还可起到一定的换热功能，有效避免气体污染，其结构如图一所示。

系统正常运行时密封油泵从密封油箱中抽出密封油，经由冷却器和滤油器送至轴封，密封油通过轴与密封环空隙基本以等量状态分别流向氢气侧与空气侧，氢气侧密封油先汇聚到发电机前室再到氢侧回油箱。一般系统中的密封油泵不止一个，当主密封油泵发生故障时备用油泵便会自动进入工作状态保障系统正常运转。浮球阀是监测密封邮箱内油位状态的装置，当油位低于预定值时可从贮油箱与氢侧回油箱中引出油进行补充，压差调节阀则置于空气侧密封油泵的进出油口，可调节密封油压，保证空侧气体压力始终高于发电机内气体压力。平衡法置于氢侧密封油泵出口处，监测空侧、氢侧压差，并使其维持在±490Pa范围内。

2 大型氢冷汽轮发电机密封油系统的改型设计

2.1 氢冷汽轮发电机密封油系统实例基本状况

氢冷汽轮发电机密封油系统管路与管径设计已有诸多研究，当系统内油流量变化时，管道直径也应随之变化。本文中所举实例为100MW机组，对其轴密封油系统进行的管路改进工作包括以下方面:①空侧密封油管道直径由45mm扩大至60mm，氢侧密封油管道直径由25mm扩大至40mm；②提高系统运行的可靠性，将空侧密封油系统中压力调节阀与油泵的连接方式由串联改为并联；③为解决发电机内部压力低于0.03Mpa时的密封油箱排油不畅问题，在氢侧进油管路上引出一条分油管路至汽机主油箱，若密封油箱处于满油状态，则手动强制排油；④密封油系统所有设备部件集中于规格为3000mm×2600mm×2240mm的地板上，中间设有供检查使用的宽480mm的通道。

2.2 氢冷汽轮发电机密封油系统油泵流量选择

密封油泵流量从氢侧与空侧两部分考虑，若氢侧额定流量设为Q1，为留出一定富余量，油泵流量选为Q1的1.5倍，具体型号可选择体积小巧、噪音低、效率高的3G42×4A型三螺杆泵；若空侧密封油额定流量设为Q2，密封油泵可选择3G42×2型，其流量为(Q1+Q2)的1.5倍。经过这一改进措施，空侧密封流量增加，密封油系统流量储备充足，即使氢侧油泵出现故障，也不会直接影响到机组运行，提高了系统的稳定性与可靠性。

2.3 氢冷汽轮发电机密封油系统自动调节元件改进设计

氢冷汽轮发电机密封油系统中的自动调节元件，均为密封油系统中的关键点，研究其改进设计对于提高系统性能而言至关重要，本文将选取代表性元件加以说明。

(1)ZTQ型转动式压力调节阀。压力调节阀又称压差调节阀，是大型氢冷汽轮发电机密封油系统中的关键控制元件，其变化与发电机内氢气压强同步并可自动调节空侧密封油压力，使压差维持在0.049Mpa的固定值，其与空侧密封油泵并联，由测量与执行机构两部分组成，本例改进设计中将原有的配重片式改为不锈钢波纹管及弹簧组合结构，可实现开度调节改善压力调节阀工作不顺畅的问题。经过改善，在发电机组运行过程中也允许调整氢、油压差值，但压差保持恒定，解决了漏油、跑氢问题，系统的安全性得到提升。

(2)XP型平衡阀。平衡阀可跟踪压力调节阀，消除氢侧、空侧两边油压的相互影响，并在双流环瓦内形成比机内氢气压力高出0.05Mpa的压力油膜，确保氢气与外界空气隔绝。本例改进设计中，将平衡阀测量部分中的大活塞和执行机构中的阀芯、阀套导向部分加长4mm，将大活塞与阀芯之间改为螺纹加锁子连接方式，阀芯采用双向流量控制以保证受力平衡。平衡阀整体材质采用钛合金不锈钢，解决锈蚀问题，阀体反应灵敏，与压力调节阀形成良好随动。

(3)浮球阀。本例改进中将其直径由160mm增加至240mm。工作压力由0.4MPa增加至0.6MPa，灵敏度得以提升。在氢侧密封油箱内放置一个补油浮球阀和一个排油浮球阀，整体为一级放大针形流量控制，利用自重与浮力差调节开口度，运行安全可靠。

(4)AF741-40安全阀。为提高系统安全性能，本例选择高灵敏度弹簧微启式安全阀，其主要零部件材料与改进后的XP型平衡阀相同，均为钛合金不锈钢，油压力整定范围在(0.7±0.03)至(1.5± 0.03)Mpa，置于密封油系统氢侧、空侧及备用油源旁路，可有效解决管路过压问题，不泄油、不震动，提升了系统稳定性与可靠性。

大型氢冷汽轮发电机在整个机组中承担着重要角色，系统运行人员必须秉承高度负责的态度，对其运行状况进行监测，及时排查故障、避免事故发生，研发人员应不断加强改进设计，提高机组运行性能，为繁荣电力事业做出贡献。

参考文献:

[1]崔艳艳.600MW发电机组密封油系统介绍及发电机进油分析[J].内蒙古石油化工,2012(19).

[2]抄勇,曹阳,郑运,陈二强,陈靖.发电机密封油系统故障分析及应对策略[J].河南电力,2013(03).