發(fā)電機(jī)氫氣純度下降的原因分析

1、1發(fā)電機(jī)氫氣純度下降的原因分析drop of hydric purity of 300MW generator張瓊?cè)慰⊥ネ踅ń苤x衛(wèi)東（內(nèi)蒙古烏拉山發(fā)電廠，內(nèi)蒙古 烏拉山 014407014407 ）摘要烏拉山電廠三期兩臺(tái) 300MW 宣冷機(jī)組，投產(chǎn)后相繼出現(xiàn)了發(fā)電機(jī)氫氣濕度大，氫氣純度低等問題，文中對(duì)這些問題的原因進(jìn)行了分析，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際探討了解決問題的方法。并對(duì)密封油系統(tǒng)的調(diào)整和維護(hù)進(jìn)行了介紹。供同類型機(jī)組的維護(hù)和調(diào)整參考。關(guān)鍵詞氫氣純度；氫氣濕度；解決；方法。烏拉山電廠三期工程兩臺(tái) 300MV300MV冷機(jī)組，發(fā)電機(jī)是哈爾濱電機(jī)廠生產(chǎn)水氫 氫冷卻方式的 QFSN-300-2QFSN-300

2、-2 型汽輪發(fā)電機(jī)。配套使用的是 YKG-300-5YHYKG-300-5YH 密封油 系統(tǒng)。兩臺(tái)機(jī)丁 20062006 年 6 6 月、9 9 月相繼投產(chǎn)。投產(chǎn)后不同程度出現(xiàn)了氫氣濕度 大、氫氣純度低等問題。針對(duì)這些問題，我們進(jìn)行了認(rèn)真的分析，反復(fù)進(jìn)行了調(diào) 試。發(fā)現(xiàn)氫氣濕度大、純度低的主要原因是密封油系統(tǒng)引起的。 現(xiàn)具體進(jìn)行介紹。1. YKG-300-5Y也密封油系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和性能軸端密封油結(jié)構(gòu)如圖：2正常情況下密封瓦中的空側(cè)和氫側(cè)密封油具有幾乎相同的壓力，空側(cè)和氫側(cè) 密封油各自保持相對(duì)獨(dú)立的狀態(tài)進(jìn)行循環(huán)。 機(jī)組在運(yùn)行中密封油系統(tǒng)中的氫側(cè)密 封油與發(fā)電機(jī)機(jī)內(nèi)的氫氣相接觸，密封油系統(tǒng)部件工作不正

3、常或運(yùn)行調(diào)整不當(dāng)， 參數(shù)控制不好均能夠引起發(fā)電機(jī)氫氣濕度大、純度低。2 2發(fā)電機(jī)氫氣濕度大、純度低的原因分析2.12.1 空側(cè)與氫側(cè)密封油壓差值大發(fā)電機(jī)空側(cè)與氫側(cè)密封油在密封瓦中的壓力不平衡，會(huì)引起油流竄動(dòng)，若空 側(cè)密封油壓高于氫側(cè)密封油壓，則含有大量空氣的空側(cè)密封油向氫側(cè)密封油竄 油，此時(shí)竄到氫側(cè)的空側(cè)密封油將隨氫側(cè)密封油一起回到發(fā)電機(jī)的氫側(cè)回油腔 （即消泡箱），然后經(jīng)氫側(cè)回油管，返回到氫側(cè)密封油箱中，在此過程中一部分空 側(cè)密封油內(nèi)所含的空氣直接析出進(jìn)入發(fā)電機(jī)內(nèi)。 同時(shí)空側(cè)向氫側(cè)竄油也一定程度 的排擠了氫側(cè)油，使氫側(cè)的進(jìn)油減少，這將加大油污染。若氫側(cè)密封油壓高于空側(cè)密封油壓，則氫側(cè)密封油向空

4、側(cè)密封竄油，此時(shí)將 使回到氫側(cè)密封油箱中的油量減少， 油位降低，為了保證系統(tǒng)安全運(yùn)行，將自動(dòng) 向氫側(cè)密封油箱中補(bǔ)油。這樣就將含有大量空氣的空側(cè)密封油補(bǔ)進(jìn)了氫側(cè)密封油 箱，使氫側(cè)密封油中的空氣含量增加。發(fā)電機(jī)機(jī)內(nèi)的氫氣與密封油系統(tǒng)中的氫側(cè) 密封油相接觸，氫側(cè)密封油中若溶解有大量的空氣， 空氣便會(huì)進(jìn)入氫氣區(qū)域，污 染機(jī)內(nèi)氫氣。使氫發(fā)電林祐輸中心理里餐再就間曜空麴密封油舞油與軸奉回油溜省，3氣濕度增大，純度降低。烏拉山電廠# 4機(jī)組，投入生產(chǎn)后出現(xiàn)過密封油壓低的情況，發(fā)電機(jī)汽端空 側(cè)油壓 0.28MPa0.28MPa 氫側(cè)油壓 0.32MP&0.32MP&檢查差壓閥、平衡閥已壓到底。

5、氫側(cè)密封 油向空側(cè)密封竄油，導(dǎo)致氫氣濕度增大，純度達(dá)不到要求。不斷排氫、補(bǔ)氫提高 氫氣純度。后查明空側(cè)油壓低是因?yàn)橄到y(tǒng)阻力大、壓降大引起。采取縮短濾網(wǎng)活洗間隔 時(shí)間，適當(dāng)開啟濾網(wǎng)旁路，投兩側(cè)冷油器的方法提高了空側(cè)密封油壓。 維持空、 氫側(cè)油壓在正常值。消除了發(fā)電機(jī)氫氣濕度增大，純度降低的問題。機(jī)組在運(yùn)行中，若密封油壓低不是因?yàn)槊芊庥拖到y(tǒng)引起，是密封瓦的原因， 這時(shí)平衡閥的自動(dòng)調(diào)整已經(jīng)無法滿足需要。遇到這種情況在用系統(tǒng)再循環(huán)調(diào)整的 基礎(chǔ)上，開啟濾網(wǎng)旁路或平衡閥旁路來維持密封油壓。盡可能維持空、氫側(cè)油壓差值不要過大。可以減少密封油進(jìn)入濕空氣。氫氣純度不會(huì)下降過快。同時(shí)按照4發(fā)電機(jī)說明書適當(dāng)降低氫壓

6、運(yùn)行?？梢杂行У姆乐箽錃庑孤?丁0.25MPa,0.25MPa,不影響發(fā)電機(jī)帶負(fù)荷，發(fā)電機(jī)冷卻是安全的2.22.2氫側(cè)油箱中的自動(dòng)補(bǔ)排油閥故障氫側(cè)油箱結(jié)構(gòu)如圖:氫側(cè)回油控制箱剖面圖1-端蓋墊片2-端蓋螺母3-端蓋4-密封圈5-針桿6-針桿手輪7-密封螺母8-填料9-法蘭10-螺栓螺母11-墊片12-軸銷13-環(huán)銷14-樞銷15-浮子杠桿16-浮子17-連桿18-連接桿19-導(dǎo)桿20-螺栓21-箱體22-螺栓螺母23-桿24-節(jié)流閥座25-襯墊26-底部針閥法蘭27-螺栓螺母28-密封螺母29-針桿30-密封圈31-填料32-閥門33-閥門墊片34-鎖緊螺母35-鎖緊墊圈36-定位桿氫側(cè)油箱中的

7、自動(dòng)補(bǔ)排油閥故障導(dǎo)致在氫側(cè)油箱中的空側(cè)和氫側(cè)油大量交 換，使含有大量空氣的空側(cè)回油進(jìn)入氫側(cè)油箱。一方面在氫側(cè)油箱中直接析出空氣而直接進(jìn)入發(fā)電機(jī)；另一方面其作為氫側(cè) 油在密封瓦中析出空氣進(jìn)入發(fā)電機(jī)浮球閥因各種原因不能正常開啟或關(guān)閉，這樣將導(dǎo)致密封油系統(tǒng)中自動(dòng)補(bǔ)排 油的般情況氫壓不低17182C2324253332氫側(cè)汨箝排油36cl急洌油箱醐3534氫訶油混卜油氫刨油5功能失常。有以下三種情況：2.2.12.2.1排油閥出現(xiàn)故障處于常排狀態(tài)，則系統(tǒng)為了氫側(cè)密封油箱油位的穩(wěn)定，就會(huì)不斷地將含有大量空氣的空側(cè)密封油補(bǔ)入氫側(cè)密封油箱，此時(shí)補(bǔ)油閥將進(jìn)行連續(xù)補(bǔ)油。2.2.22.2.2補(bǔ)油閥出現(xiàn)故障，處于常

8、補(bǔ)狀態(tài)，系統(tǒng)就會(huì)不斷地將含有大量空氣的空側(cè)密封油補(bǔ)入氫側(cè)密封油箱，使氫側(cè)密封油中的空氣含量增加，此時(shí)排油閥將進(jìn) 行連續(xù)排油。一旦排油閥故障不能正常排油，會(huì)導(dǎo)致氫側(cè)密封油箱滿油，進(jìn)而消 泡箱油位高，會(huì)造成發(fā)電機(jī)進(jìn)油的事故。2.2.32.2.3補(bǔ)排油閥都失去了正常的功能，此時(shí)發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng)中的氫側(cè)密封油 箱則處于一個(gè)連續(xù)補(bǔ)排油的動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，將大量含有空氣的空側(cè)密封油補(bǔ)進(jìn)了 氫側(cè)密封油箱，使氫側(cè)密封油中的空氣含量增加。補(bǔ)、排油閥上的針桿在機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，要用手輪退到位，針桿的作用是調(diào) 整補(bǔ)、排油量平衡，在補(bǔ)、排油故障時(shí)控制補(bǔ)、排油量。烏拉山電廠四號(hào)機(jī)在調(diào)試期間，在停機(jī)后，氫氣置換完空氣泄壓時(shí)，出

9、現(xiàn)氫 側(cè)油箱油位高，發(fā)電機(jī)進(jìn)油的情況。原因主要是氫側(cè)油箱排油閥針桿沒有退到位， 限制了排油門的開度，造成氫側(cè)油箱、消泡箱滿油，氫側(cè)密封油回油不暢，進(jìn)入 發(fā)電機(jī)。2.32.3差壓閥工作不正常密封油系統(tǒng)維持氫、油差壓的任務(wù)是由差壓閥來完成的，氫、油差壓閥工作 不正常不僅會(huì)污染油質(zhì)，而且會(huì)造成發(fā)電機(jī)漏氫。烏拉山電廠四號(hào)機(jī)在試生產(chǎn)時(shí)， 出現(xiàn)過發(fā)電機(jī)漏氫量超標(biāo)，氫氣純度低的問題。后查明原因是因?yàn)槊芊庥拖到y(tǒng)的 差壓閥全關(guān)后漏流大，導(dǎo)致空側(cè)密封油壓底，而氫側(cè)密封油壓感應(yīng)空側(cè)油壓自動(dòng) 用平衡閥調(diào)整油壓，密封油壓低導(dǎo)致漏氫。用旁路強(qiáng)行提高油壓使得空側(cè)向氫側(cè) 竄油，氫側(cè)密封油中帶空氣，造成氫氣純度下降。大型機(jī)組要

10、求差壓閥具有良好、靈敏的跟蹤性能和富余的調(diào)節(jié)范圍。如果差 壓閥工作不正常將可能出現(xiàn)密封油直接進(jìn)入發(fā)電機(jī)內(nèi)的現(xiàn)象。同時(shí)由于差壓閥工作的不正常會(huì)引起平衡閥也做出相應(yīng)的跟蹤調(diào)整從而加速了空、氫側(cè)的竄油。2.42.4油氫差壓過高或過低油氫差壓是指空側(cè)密封油與氫氣的差壓。由于氫側(cè)密封油是跟蹤空側(cè)密封油的，因此當(dāng)油氫差壓過高或過低時(shí)時(shí)必然會(huì)使氫側(cè)油壓上升或降低。當(dāng)氫側(cè)油壓過高時(shí)，氫側(cè)密封油將直接通過油擋進(jìn)入發(fā)電機(jī)內(nèi)。62.52.5平衡閥工作失常300M300M 賊電機(jī)運(yùn)行中要求平衡調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)精度達(dá)到土 5.1Pa,5.1Pa,而該閥的裝配精 度相當(dāng)高，如果油中含有雜質(zhì)、水分等，則極易造成閥卡澀，工作失常。

11、調(diào)節(jié)空氫側(cè)密封油壓主要是通過以下手段來完成。氫側(cè)密封油壓先通過粗調(diào) 氫側(cè)密封油泵出口再循環(huán)閥使空、 氫側(cè)密封油壓基本一致，同時(shí)通過調(diào)節(jié)氫側(cè)密 封油平衡閥下部頂針頂起高度，從而使密封瓦處的空、氫側(cè)密封油壓力達(dá)到平衡， 以使密封瓦中間環(huán)處的空、氫側(cè)密封油竄流量達(dá)到一個(gè)較小的水平 （通常是在土 5CM5CM 水柱以內(nèi)）。當(dāng)密封瓦處的空、氫側(cè)微差壓調(diào)整好后，由于平衡閥平衡點(diǎn)已 經(jīng)設(shè)定好，當(dāng)空側(cè)密封油壓改變時(shí)平衡閥自動(dòng)跟蹤調(diào)節(jié)氫側(cè)密封油壓使空、氫側(cè)微差壓保持不變。當(dāng)氫側(cè)密封油平衡閥調(diào)節(jié)不靈敏時(shí)，會(huì)造成氫側(cè)密封油壓過高 或過低，使中間環(huán)處的空、氫側(cè)密封油平衡被破壞，使空、氫側(cè)密封油之間的竄 流增大。竄流增

12、加將使氫側(cè)密封油進(jìn)入空氣， 引起發(fā)電機(jī)氫純度下降。密封油系 統(tǒng)的平衡閥跟蹤不好烏拉山電廠五號(hào)機(jī)在調(diào)試中，發(fā)現(xiàn)空、氫側(cè)密封油壓差值在運(yùn)行中逐步增大， 最大時(shí)達(dá)到 2Kp,2Kp,隨后發(fā)現(xiàn)氫氣純度下降，補(bǔ)、排氫提高氫氣純度后，運(yùn)行不久 氫氣純度乂低了。經(jīng)仔細(xì)檢查，發(fā)現(xiàn)汽端平衡閥工作不正常。更換后解決了上述 問題。解體平衡閥，發(fā)現(xiàn)內(nèi)有較多的雜質(zhì)?？?、氫側(cè)密封油壓差要求不大于 100Kp,100Kp,要特別注意的一個(gè)問題是平衡閥空 側(cè)、氫側(cè)壓力取樣管中的壓力損失。 壓損不同會(huì)得到不同的值，同時(shí)引起平衡閥 的不贊成調(diào)整。引起空、氫側(cè)竄油。2.62.6氫側(cè)油管路供油不足氫側(cè)油管比空側(cè)油管徑要小的多，氫側(cè)油

13、管很容易發(fā)生節(jié)流造成氫側(cè)油供油 不足，密封瓦氫側(cè)油腔內(nèi)油壓無法正常建立， 使得中間密封環(huán)空、氫側(cè)密封油壓 無法達(dá)到平衡，從而使空側(cè)密封油向氫側(cè)密封油中竄流。節(jié)流嚴(yán)重時(shí)會(huì)使進(jìn)入氫側(cè)密封瓦形成油膜的油過少，會(huì)破壞油膜的形成，從而直接造成氫氣與空側(cè)油相接觸形成氣體交換。導(dǎo)致氫氣污染。不同的節(jié)流點(diǎn)表現(xiàn)出來的現(xiàn)象是不同的，由于空、氫側(cè)密封油微差壓管路取 樣點(diǎn)是取在發(fā)電機(jī)端蓋處的，在取樣點(diǎn)前出現(xiàn)節(jié)流時(shí)，表現(xiàn)在調(diào)節(jié)氫側(cè)油母管壓 力時(shí)空、氫側(cè)密封油微差壓計(jì)上反映遲鈍。當(dāng)取樣點(diǎn)后有節(jié)流時(shí)，調(diào)節(jié)氫側(cè)密封 油壓，則微差7壓計(jì)上的動(dòng)作幅度會(huì)很大。而在油泵出口壓力上氫側(cè)油泵壓力會(huì)大 大高于空側(cè)油泵壓力。2.72.7發(fā)電

14、機(jī)密封油含水超標(biāo)從系統(tǒng)設(shè)置可以知道，發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng)首次啟動(dòng)時(shí)其油來自汽輪機(jī)潤滑油 系統(tǒng)。而在正常運(yùn)行中，密封油和主機(jī)軸承的回油是在一起的，只不過是一部份進(jìn)入密封油而另一部份進(jìn)入主機(jī)油箱。密封油中帶水，在密封瓦處蒸發(fā)形成水蒸 汽進(jìn)入發(fā)電機(jī)使氫氣純度下降，濕度增加。烏拉山電廠四號(hào)機(jī)由于低壓軸封回氣 不暢和冷油器泄漏先后引起潤滑油含水量大，發(fā)電機(jī)氫氣純度下降。2.82.8補(bǔ)油方式不合理現(xiàn)在的補(bǔ)油方式在補(bǔ)油的過程中會(huì)將含有大量空氣的空側(cè)密封油補(bǔ)進(jìn)氫側(cè)密 封油箱，使氫側(cè)密封油的含空氣量增加。我們的氫側(cè)補(bǔ)油直接由空側(cè)油泵出口或 備用油源補(bǔ)入。這種未經(jīng)過油氣分離的油直接補(bǔ)入氫側(cè)油箱會(huì)影響氫氣的純度。3防止密封油對(duì)發(fā)電機(jī)污染的運(yùn)行措施3.13.1保證密封瓦與轉(zhuǎn)軸的適合的間隙3.23.2提高平衡閥的調(diào)節(jié)精度和運(yùn)行可靠性提高平衡閥的調(diào)節(jié)精度可有效減少空、氫側(cè)密封油的竄動(dòng)量，防止氫氣污染。3.33.3控制密封油的溫度氫氣的溶油能力隨著密封油溫度的升高而增加，機(jī)組正常運(yùn)行中可進(jìn)行密封 油溫在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)上、下限之間變動(dòng)的試驗(yàn)，找出最佳溫度點(diǎn)。一般在軸系穩(wěn)定 的情況下，盡量保持密封油溫在標(biāo)準(zhǔn)的低限運(yùn)行， 從而達(dá)到減少密封