王 真

（華電章丘發(fā)電有限公司，濟(jì)南 250200）

雙流環(huán)式密封油系統(tǒng)改造降低發(fā)電機(jī)補(bǔ)氫量的研究

王 真

（華電章丘發(fā)電有限公司，濟(jì)南 250200）

針對(duì)氫冷火力發(fā)電機(jī)組氫氣純度下降快，不但造成補(bǔ)氫量大，而且氫氣純度不合格，將會(huì)直接影響機(jī)組的安全。本文從密封油系統(tǒng)著手進(jìn)行分析，找出了密封油平衡閥、差壓閥調(diào)節(jié)不靈敏或卡澀原因，并增加密封油提純裝置。通過對(duì)密封油系統(tǒng)技術(shù)改造，完成了對(duì)策實(shí)施，并且驗(yàn)證了改造后的氫氣純度。

氫氣純度；補(bǔ)氫量；雙流環(huán)式密封油系統(tǒng)；密封油提純裝置

1 引言

華電章丘發(fā)電有限公司#4發(fā)電機(jī)組采用氫氣作為冷卻介質(zhì)，因?yàn)闅錃鈱?dǎo)熱性好、比重小、擴(kuò)散快。為了保障機(jī)組穩(wěn)定、可靠、安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，必須保證發(fā)電機(jī)組內(nèi)氫氣純度符合標(biāo)準(zhǔn)。

發(fā)電機(jī)氫氣純度下降快，不但造成補(bǔ)氫量大，氫氣純度不合格，將會(huì)直接影響機(jī)組的安全。如果氫氣純度下降至爆炸范圍內(nèi)，極易造成發(fā)電機(jī)組氫氣爆炸；如果發(fā)電機(jī)氫氣純度降低1%，通風(fēng)摩擦損耗將增加11%。由于摩擦損耗的存在會(huì)使發(fā)電機(jī)內(nèi)構(gòu)件局部過熱導(dǎo)致發(fā)電機(jī)效率的降低。另外空氣中含有氮?dú)猓€會(huì)造成絕緣老化以及鐵芯及其金屬部件腐蝕；還會(huì)造成油進(jìn)入發(fā)電機(jī)，如果未及時(shí)排出，油在發(fā)電機(jī)內(nèi)蒸發(fā)產(chǎn)生油煙蒸汽也造成很大的危害。 所以治理發(fā)電機(jī)氫氣純度降低過快和降低補(bǔ)氫量的問題勢(shì)在必行、刻不容緩。

2 密封油系統(tǒng)原理及現(xiàn)狀分析

氫氣的密封采用雙流環(huán)式氫油密封系統(tǒng)。運(yùn)行中額定氫氣壓力為0.31MPa，氫氣純度大于96%。發(fā)電機(jī)密封油供油系統(tǒng)為集裝式，由氫側(cè)和空側(cè)兩個(gè)各自獨(dú)立又互有聯(lián)系的油路組成，它們同時(shí)向雙流環(huán)式密封瓦供油?？諅?cè)為開式循環(huán)，氫側(cè)為閉式循環(huán)。系統(tǒng)供油直接由汽機(jī)潤(rùn)滑油回油母管U型管供給。運(yùn)行中油氫差壓維持0.084MPa，空氣側(cè)密封油差壓小于±490Pa。在實(shí)際運(yùn)行中，由于密封油系統(tǒng)竄油和油溫高等問題，#4發(fā)電機(jī)氫氣純度下降較快，采取多種辦法調(diào)整后效果不佳，目前平均補(bǔ)氫量為19m3/d，高于發(fā)電機(jī)廠家說明書給定的日均漏氫量8 m3/d。

3 發(fā)電機(jī)補(bǔ)氫量增大的原因及處理

3.1 氫氣中含有空氣的原因及措施

空氣進(jìn)入的主要方式有壓縮空氣與氫系統(tǒng)連接處閥門不嚴(yán)、發(fā)電機(jī)密封瓦空氫側(cè)竄油、混油，密封油箱長(zhǎng)期補(bǔ)油或排油運(yùn)行。機(jī)組停機(jī)后采用抽真空法進(jìn)行發(fā)電機(jī)氣體置換，退氫后期用壓縮空氣進(jìn)行死角排污，因?yàn)閴嚎s空氣的壓力高于氫壓，所以閥門不嚴(yán)會(huì)使壓縮空氣進(jìn)入氫系統(tǒng)。在壓縮空氣與氫氣系統(tǒng)連接處加裝堵板，防止壓縮空氣進(jìn)入氫氣系統(tǒng)。

機(jī)組大修期間，密封油系統(tǒng)中裝設(shè)了ZKJK-60Ⅱ型發(fā)電機(jī)氫氣提純裝置，改裝置根據(jù)油與水的沸點(diǎn)不同，通過加裝真空泵利用薄膜蒸發(fā)原理，使罐內(nèi)的真空不斷降低，油和水汽混合物中水汽的蒸汽分壓，達(dá)到脫水、脫汽及破乳化的效果，通過精密過濾器，濾除掉油中的顆粒雜質(zhì)，從而達(dá)到油的精密凈化的目的。

3.2 密封瓦處空氫側(cè)密封油竄流的原因及處理措施

油氫壓差過高或過低、平衡閥跟蹤不好或工作失常、平衡閥空側(cè)、氫測(cè)壓力取樣管中的壓力損失不同及密封油瓦間隙過大，均可能造成密封瓦處空氫側(cè)密封油竄流。由于竄流的存在使空側(cè)密封油溶解的空氣經(jīng)密封瓦竄流至氫測(cè)密封油箱，析出后進(jìn)入發(fā)電機(jī)，造成發(fā)電機(jī)氫氣純度下降。

對(duì)發(fā)電機(jī)密封瓦進(jìn)行檢查，嚴(yán)格按照發(fā)電機(jī)密封瓦檢修工藝標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢修，調(diào)整密封瓦徑向總間隙、密封瓦油擋間隙以及擋油板間隙在標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)，安裝好后檢查密封瓦的靈活性，活動(dòng)自如降低密封瓦處的竄油。

3.3 密封油空、氫側(cè)平衡閥調(diào)節(jié)的影響及處理

通過運(yùn)行精細(xì)調(diào)整，降低空、氫側(cè)密封油差壓。調(diào)整前密封油空側(cè)壓力高于氫側(cè)壓力。這樣溶于油中的空氣與氫氣接觸，導(dǎo)致氫氣純度下降。調(diào)整后氫側(cè)密封油壓力高于空側(cè)，氫側(cè)始終向空側(cè)竄油，保證氫氣純度。通過對(duì)發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng)調(diào)整分析發(fā)現(xiàn)，通過精細(xì)調(diào)整氫側(cè)密封油泵再循環(huán)手動(dòng)門，使平衡閥指針顯示值偏向氫側(cè)200Pa時(shí)，氫側(cè)密封油箱補(bǔ)油、排油浮子閥溫度都較低，空氫側(cè)油壓正好達(dá)到平衡狀態(tài)，減少系統(tǒng)竄油量。

加強(qiáng)油箱放水管理，嚴(yán)格執(zhí)行主油箱及在線濾油機(jī)放水定期工作。對(duì)密封油平衡閥進(jìn)行換型。由于系統(tǒng)自帶平衡閥工作不穩(wěn)定，易出現(xiàn)調(diào)節(jié)不靈敏及卡澀現(xiàn)象，大修中更換為新型的YPF—1型差壓閥。新平衡閥采用了杠桿式配重裝置來平衡由活塞及閥芯的自重對(duì)平衡精度的影響，改進(jìn)后增加了可調(diào)節(jié)裝置，使該閥能夠可靠的跟蹤并平衡空側(cè)系統(tǒng)油壓。當(dāng)密封瓦間隙大于設(shè)計(jì)值時(shí)通過調(diào)節(jié)平衡閥的出口油壓，減小密封瓦氫空兩側(cè)的串量。

3.4 密封油油氫差壓閥對(duì)氫氣純度影響及處理

油氫差壓是指空側(cè)密封油與氫氣的差壓，維持油氫差壓是由差壓閥來完成的。如果差壓閥工作不正常將直接導(dǎo)致油氫差壓過高或過低，同時(shí)由于氫側(cè)密封油壓是跟蹤空側(cè)密封油壓的，因此差壓閥工作不正常會(huì)使氫側(cè)油壓波動(dòng)，也就引起平衡閥做出相應(yīng)的跟蹤調(diào)整從而加速了空氫側(cè)的竄油可能，甚至當(dāng)氫側(cè)油壓過高時(shí)，氫側(cè)密封油將通過油擋進(jìn)入發(fā)電機(jī)內(nèi)，造成發(fā)電機(jī)進(jìn)油。

3.5 密封油溫度對(duì)氫氣純度影響及措施

發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng)冷卻水為閉式水，夏季工況閉式水溫度最高達(dá)到42℃，冷卻效果較差，密封油溫度最高達(dá)59℃，超過規(guī)程規(guī)定的43～49℃。油溫越高油中所攜帶的氣體越容易析出，從而使氫純度下降。另外，油溫的變化也會(huì)使密封瓦與軸承之間的間隙改變，從而使油的竄油量變化影響到氫氣純度。

將空氫側(cè)密封油冷卻器進(jìn)行改造：通過增大空氫測(cè)密封油冷油器換熱功率，改造冷卻水來源，由閉式水改為溫度更低的工業(yè)水，增強(qiáng)冷卻效果。經(jīng)過以上技改和調(diào)整，夏季工況密封油最高溫度由59℃降至52℃，不僅使密封油冷卻效果提高，而且有效降低了氫氣純度下降速度。

4 實(shí)施后的效果

通過本課題小組的努力，發(fā)電機(jī)氫氣純度始終維持98.55%以上。補(bǔ)氫量由19m3/d下降至3m3/d。機(jī)組運(yùn)行的安全性得到了保證，每年可獲得的經(jīng)濟(jì)效益是34.05萬(wàn)元，安全效益和經(jīng)濟(jì)效益顯著，本成果在氫冷發(fā)電機(jī)組中具備很廣泛的推廣性。

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.20.006

王真（1986-），男，山東安丘人，學(xué)士學(xué)位，主要從事汽輪發(fā)電機(jī)檢修工作。