殷樹民(哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司,黑龍江哈爾濱 150040)

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大型氫冷汽輪發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng)改型設(shè)計的分析

殷樹民
(哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司,黑龍江哈爾濱 150040)

【摘 要】電力是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)、社會生活的基礎(chǔ),隨著電力需求的持續(xù)上漲,發(fā)電機(jī)組規(guī)模的不斷增大,提升系統(tǒng)可靠性、保障系統(tǒng)安全,已經(jīng)成為發(fā)電企業(yè)的共識,每一個細(xì)小環(huán)節(jié)都將對系統(tǒng)產(chǎn)生影響,都需要加以關(guān)注。本文著重介紹大型氫冷汽輪發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng)的改型設(shè)計,圍繞管路設(shè)計、流量選擇、自動調(diào)節(jié)元件的改進(jìn)進(jìn)行闡述,望可供參考。

【關(guān)鍵詞】氫冷汽輪發(fā)電機(jī) 密封油系統(tǒng) 改型設(shè)計

1 大型氫冷汽輪發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng)的組成

密封油系統(tǒng)是維持發(fā)電機(jī)安全運(yùn)轉(zhuǎn)的重要保障，不僅可防止發(fā)電機(jī)內(nèi)壓力氣體沿轉(zhuǎn)軸逸出，還可起到一定的換熱功能，有效避免氣體污染，其結(jié)構(gòu)如圖一所示。

系統(tǒng)正常運(yùn)行時密封油泵從密封油箱中抽出密封油，經(jīng)由冷卻器和濾油器送至軸封，密封油通過軸與密封環(huán)空隙基本以等量狀態(tài)分別流向氫氣側(cè)與空氣側(cè)，氫氣側(cè)密封油先匯聚到發(fā)電機(jī)前室再到氫側(cè)回油箱。一般系統(tǒng)中的密封油泵不止一個，當(dāng)主密封油泵發(fā)生故障時備用油泵便會自動進(jìn)入工作狀態(tài)保障系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。浮球閥是監(jiān)測密封郵箱內(nèi)油位狀態(tài)的裝置，當(dāng)油位低于預(yù)定值時可從貯油箱與氫側(cè)回油箱中引出油進(jìn)行補(bǔ)充，壓差調(diào)節(jié)閥則置于空氣側(cè)密封油泵的進(jìn)出油口，可調(diào)節(jié)密封油壓，保證空側(cè)氣體壓力始終高于發(fā)電機(jī)內(nèi)氣體壓力。平衡法置于氫側(cè)密封油泵出口處，監(jiān)測空側(cè)、氫側(cè)壓差，并使其維持在±490Pa范圍內(nèi)。

2 大型氫冷汽輪發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng)的改型設(shè)計

2.1 氫冷汽輪發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng)實例基本狀況

氫冷汽輪發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng)管路與管徑設(shè)計已有諸多研究，當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)油流量變化時，管道直徑也應(yīng)隨之變化。本文中所舉實例為100MW機(jī)組，對其軸密封油系統(tǒng)進(jìn)行的管路改進(jìn)工作包括以下方面:①空側(cè)密封油管道直徑由45mm擴(kuò)大至60mm，氫側(cè)密封油管道直徑由25mm擴(kuò)大至40mm；②提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，將空側(cè)密封油系統(tǒng)中壓力調(diào)節(jié)閥與油泵的連接方式由串聯(lián)改為并聯(lián)；③為解決發(fā)電機(jī)內(nèi)部壓力低于0.03Mpa時的密封油箱排油不暢問題，在氫側(cè)進(jìn)油管路上引出一條分油管路至汽機(jī)主油箱，若密封油箱處于滿油狀態(tài)，則手動強(qiáng)制排油；④密封油系統(tǒng)所有設(shè)備部件集中于規(guī)格為3000mm×2600mm×2240mm的地板上，中間設(shè)有供檢查使用的寬480mm的通道。

2.2 氫冷汽輪發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng)油泵流量選擇

密封油泵流量從氫側(cè)與空側(cè)兩部分考慮，若氫側(cè)額定流量設(shè)為Q1，為留出一定富余量，油泵流量選為Q1的1.5倍，具體型號可選擇體積小巧、噪音低、效率高的3G42×4A型三螺桿泵；若空側(cè)密封油額定流量設(shè)為Q2，密封油泵可選擇3G42×2型，其流量為(Q1+Q2)的1.5倍。經(jīng)過這一改進(jìn)措施，空側(cè)密封流量增加，密封油系統(tǒng)流量儲備充足，即使氫側(cè)油泵出現(xiàn)故障，也不會直接影響到機(jī)組運(yùn)行，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性。

2.3 氫冷汽輪發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng)自動調(diào)節(jié)元件改進(jìn)設(shè)計

氫冷汽輪發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng)中的自動調(diào)節(jié)元件，均為密封油系統(tǒng)中的關(guān)鍵點(diǎn)，研究其改進(jìn)設(shè)計對于提高系統(tǒng)性能而言至關(guān)重要，本文將選取代表性元件加以說明。

(1)ZTQ型轉(zhuǎn)動式壓力調(diào)節(jié)閥。壓力調(diào)節(jié)閥又稱壓差調(diào)節(jié)閥，是大型氫冷汽輪發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng)中的關(guān)鍵控制元件，其變化與發(fā)電機(jī)內(nèi)氫氣壓強(qiáng)同步并可自動調(diào)節(jié)空側(cè)密封油壓力，使壓差維持在0.049Mpa的固定值，其與空側(cè)密封油泵并聯(lián)，由測量與執(zhí)行機(jī)構(gòu)兩部分組成，本例改進(jìn)設(shè)計中將原有的配重片式改為不銹鋼波紋管及彈簧組合結(jié)構(gòu)，可實現(xiàn)開度調(diào)節(jié)改善壓力調(diào)節(jié)閥工作不順暢的問題。經(jīng)過改善，在發(fā)電機(jī)組運(yùn)行過程中也允許調(diào)整氫、油壓差值，但壓差保持恒定，解決了漏油、跑氫問題，系統(tǒng)的安全性得到提升。

(2)XP型平衡閥。平衡閥可跟蹤壓力調(diào)節(jié)閥，消除氫側(cè)、空側(cè)兩邊油壓的相互影響，并在雙流環(huán)瓦內(nèi)形成比機(jī)內(nèi)氫氣壓力高出0.05Mpa的壓力油膜，確保氫氣與外界空氣隔絕。本例改進(jìn)設(shè)計中，將平衡閥測量部分中的大活塞和執(zhí)行機(jī)構(gòu)中的閥芯、閥套導(dǎo)向部分加長4mm，將大活塞與閥芯之間改為螺紋加鎖子連接方式，閥芯采用雙向流量控制以保證受力平衡。平衡閥整體材質(zhì)采用鈦合金不銹鋼，解決銹蝕問題，閥體反應(yīng)靈敏，與壓力調(diào)節(jié)閥形成良好隨動。

(3)浮球閥。本例改進(jìn)中將其直徑由160mm增加至240mm。工作壓力由0.4MPa增加至0.6MPa，靈敏度得以提升。在氫側(cè)密封油箱內(nèi)放置一個補(bǔ)油浮球閥和一個排油浮球閥，整體為一級放大針形流量控制，利用自重與浮力差調(diào)節(jié)開口度，運(yùn)行安全可靠。

(4)AF741-40安全閥。為提高系統(tǒng)安全性能，本例選擇高靈敏度彈簧微啟式安全閥，其主要零部件材料與改進(jìn)后的XP型平衡閥相同，均為鈦合金不銹鋼，油壓力整定范圍在(0.7±0.03)至(1.5± 0.03)Mpa，置于密封油系統(tǒng)氫側(cè)、空側(cè)及備用油源旁路，可有效解決管路過壓問題，不泄油、不震動，提升了系統(tǒng)穩(wěn)定性與可靠性。

大型氫冷汽輪發(fā)電機(jī)在整個機(jī)組中承擔(dān)著重要角色，系統(tǒng)運(yùn)行人員必須秉承高度負(fù)責(zé)的態(tài)度，對其運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)測，及時排查故障、避免事故發(fā)生，研發(fā)人員應(yīng)不斷加強(qiáng)改進(jìn)設(shè)計，提高機(jī)組運(yùn)行性能，為繁榮電力事業(yè)做出貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn):

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