单流环密封油系统.doc

单流环密封油系统
单流环密封油系统主要由下列部件构成：主密封油泵（两台互为备用），事故直流密封油泵，密封油真空泵，密封油再循环泵，密封油回油扩大槽及扩大槽液位控制开关，浮子油箱，密封油真空油箱，空气析出箱，差压阀，截止阀，浮球阀等。
1. 真空油箱
正常工作情况下，轴承润滑油不断地补充到真空油箱中，润滑油中含有的空气和水分在真空油箱中被分离出来，通过真空泵和真空管路被排至厂房外，从而使进入密封瓦的油得以进化，防止空气和水分对发电机内的氢气造成污染。真空油箱的油位由箱内装配的浮球阀进行自动控制，浮球阀的浮球随油位高低而升降，从而调节浮球阀的开度，这样使补油速度得到控制，真空油箱中的油位也随之得到控制。真空油箱的主要附件还有液位信号器，当油位高或低时,液位信号器将发出报警信号。
真空泵不间断地工作，保持真空油箱中的真空度。同时，将空气和水分抽出并排放掉。为了加速空气和水分从油中析出，真空油箱内部设置有多个喷头，补充油进入真空油箱通过补油管端的喷头，再循环油通过再循环管端的喷头而被扩散，加速气，水从油中分离。再循环泵工作，通过管路使真空油箱中的油形成一个循环回路，从而使油得到一个更好的净化。
2. 浮子油箱
氢侧回油经密封油回油扩大槽后进入浮子油箱，该油箱的作用是使油中的氢气进一步分离。浮子油箱内部装有自动控制油位的浮球阀，以保证该油箱中的油位保持在一定的范围之内。浮子油箱外部装有手动旁路阀和液位视察窗，以使必要时人工操作控制油位。氢气经分离又回到扩大槽，油流入空气析出箱。由于浮子的控制作用，浮子油箱内始终维持一定的油位，从而避免氢气进入空气析出槽。
3. 密封油回油扩大槽
密封油回油扩大槽布置在发电机底部稍下，主要用来储存氢气侧回油。发电机氢气侧（以密封瓦为界）汽端、励端各有一根排油管与扩大槽相连，来自密封环的排油在此槽内扩容，以使含有氢气的回油能将氢气分离出来。扩大槽里面有一个横向隔板，把油槽分成两个隔间，目的是防止因发电机两端之间的风机差压而导致气体在密封油排油管中进行循环。扩大槽两间隔之间可通过外侧的U形管连接，回油向下进入浮子油箱，箱体上部各设一根排气管，用以排掉低纯度的氢气。密封油回油扩大槽内部有一管路和油水检测器连接，当扩大槽内油位升高超过预警值时发出报警信号。
4. 空气析出箱
发电机密封油和两端盖轴承润滑油混合后排至空气析出箱，油中气体在此分离后经过管路排往厂外大气，润滑油经过汽轮机轴承回油套装母管流回汽机主油箱。空气析出箱安装位置低于密封油回油扩大槽以确保回油通畅。
单流环式密封瓦（如图8-9所示）的密封间隙在轴的外表面与密封环的内表面之间。运行时高于氢压的密封油从密封油室进入密封间隙，然后分成两股油流分别流向氢气侧和空气侧。氢气侧回油一般进入专门的密封油净化装置，使油中含有的氢气和其它气体与油分离。空气侧回油与支持瓦回油混合在一起流回汽轮机主油箱。运行中密封瓦可随轴中心的移动在油膜中作径向浮动。这种结构的密封间隙大，耗油量也较大，有相当多密封油进入氢气侧，因此容易在氢气侧放出较多的烟气和吸收较多的氢气，使氢气消耗量大、纯度下降快，因而需要使用较复杂的真空净油设备。

图8-9 单流环式轴密封结构示意图
单流环密封油工作原理为：
如图8-10所示，在正常运行方式下，汽轮机来的润滑油进入真空密封油箱，经主密封油泵升压后由差压调节阀调整至合适的压力，经滤网过滤后进入发电机的密封瓦，其中空气侧的回油进入空气抽出槽，氢气侧的回油进入密封油回油扩大槽后再向下流入浮子油箱，而后依靠差压进入空气抽出槽。由于采用汽轮机润滑油这一高压油源，空气抽出槽的油无法流入真空油箱，而只能流入汽轮机润滑油套装管路，回到主油箱，从而开始下一个循环。
系统还配备了一台再循环油泵，用于正常运行中对真空箱内的密封油打循环，经处于高度真空状态下的真空油箱顶部设置的喷头降压喷雾，从而析出油中的水分和气体，不断的排到主厂房外，起到了循环处理的作用，此泵同主密封油泵联启联停。
真空泵的作用在于形成真空箱内的高度真空，出口有一储水器，用于定期放水。滤网的作用在于过滤密封油中的油泥和其他杂质，应定期转动旋转手柄并定期排污。另外，在发电机各个部位接出油水在线检测装置用于正常运行及气体置换时检查密封油进入发电机的程度。发现有油时应及时排放并查找原因予以消除。
单流环密封油系统有四种运行方式，能保证各种工况下对发电机内氢气的密封。
1. 正常运行时，一台主密封油泵运行，油源来自主机润滑油。循环方式如下：

2. 当主密封油泵均故障或交流电源失去时，运行方式如下：

3. 当交直流密封油泵均故障时，应紧急停机并排氢到0.02MPa～0.05MPa，直至主机润滑油压能够对氢气进行密封。运行方式如下：

4.当主机润滑油系统停运时，密封油系统可独立循环运行，此时应注意保持密封油真空箱高度真空，以利于充分回油。运行方式如下：

图8-10 单流环式轴密封系统流程图
单流环密封油事故处理
1.真空油箱真空低：
原因：一，管路或阀门不严密，有漏空。二，真空泵抽气能力下降。前者需查找漏空点，后者需按真空泵说明书处理真空泵。
2.真空油箱油位高：
真空油箱中的浮球阀动作失灵所致，说明浮球阀需要检修，假使一时不能将真空油箱退出运行，则作为应急处理办法，可以将浮球阀进油管路的阀门开度关小，人为控制补油速度。
3. 真空油箱油位低：
原因：一，浮球阀动作失灵。二，浮球阀出口端的喷嘴被赃物堵住。这两种情况必须将真空油箱退出运行，停运真空泵，再循环泵，主密封油泵，改为直流事故密封油泵供油，破坏真空后，排掉积油然后真空油箱人孔进入检修。
发电机进油因素分析
发电机进油的实质即是密封油进油量大于回油量，从而造成浮子油箱满油，进而回油扩大槽满油，当回油扩大槽满油后，油就进入发电机的底部。
1. 发电机密封瓦
当发电机密封瓦的间隙变大时，会导致发电机密封瓦的进油量偏多，则密封瓦氢侧的回油量就偏多，从而造成进油的可能。密封瓦出现故障主要体现在密封瓦与轴颈的密封间隙出现不规则（如杂质磨损或装配不良等），使密封间隙变大。密封间隙的变大，在同样的油氢差压下，进入氢侧的油量也将增加。此时，若还是按照经验控制，就可能造成发电机进油。另外，当密封间隙变大，在同样的油氢差压下，不一定能封住机内气体，为了保证正常密封，势必提高油氢差压，这样将会进一步加大氢侧回油量，加大发电机进油可能性。
2. 油氢差压阀
假如油氢差压阀工作不正常，当油氢差压值偏小时，油压密封不住氢压，导致发电机内气体泄漏；当油氢差压偏大，就会导致发电机的进油量偏大，从而造成发电机进油。
3. 浮子油箱浮球阀
当浮球阀卡涩不能正常工作时，就会导致回油不畅，从而导致浮子油箱、回油扩大槽满油，进而发电机进油。
4. 发电机膛内压力
发电机正常回油的动力一是依靠回油扩大槽与空气析出箱的高度差，二是依靠发电机膛内的压力压迫回油。在设计上高度差保证发电机内无压(大气压)的状态下回油通畅。
5.密封油系统管路或阀门堵
密封油系统管路或阀门堵将会造成回油的不畅，从而引发发电机进油。
发电机进油原因分析
发电机进行气体置换时，随着机内压力下降，油氢差压阀为了保证油氢差压不变，将自动关小。但是，当机内压力降到一定值时，由于差压阀调节能力不够，致使油氢差压开始增加。而随着油氢差压的增加，也就意味着进入氢侧密封油量成比例增加，因此，我们要么开启密封油母管再循环阀降低母管压力，要么将差压阀切换到旁路阀运行，以维持油氢差压不变。否则，随着油氢差压的增大，氢侧回油量的增大势必抬高回油静压高差，使氢侧密封油溢至发电机。另外，随着油氢差压的增大，在密封瓦与轴颈之间隙的射流强度也增加，对氢侧挡油环也形成一定的压力，密封油也有进入发电机的危险。 在发电机进行气体置换时，随着机内压力的下降，油氢差压阀自动调整密封油压，保证油氢差压的不变，发电机密封油的进油量也相应的减少,但是由于发电机膛内压力的逐渐下降,其回油的能力也相应的越来越小。正常运行时,发电机膛内压力0.36～0.45Mpa之间,相对于发电机密封油的进油量,其回油能力是有一定裕度的,随着发电机膛内压力的下降,这个裕度逐渐的变小,因为当发电机膛内压力下降到一定程度（约0.050～0.070Mpa）时浮子油箱的油位开始升高，逐渐满油，增大到高出空气析出箱的高度，帮助发电机密封油顺利的回油。这时，需要将浮子油箱主路切换至旁路运行（主路手动门无须关闭，两路并联运行），目的是减小密封油的回油阻力，加快回油，防止油满至发电机内部。 在发电机进行气体置换的时候，随着膛内压力的变低，浮子阀逐渐全开，这时假如没能及时开启浮子油箱的旁路手动阀，势必造成发电机进油。 在系统设置上，回油扩大槽与浮子油箱之间有一连通阀。此阀门的作用在于连通发电机内压力，保证回油的动能。假如此阀不是在开启状态，就不能保证浮子油箱内的压力，造成发电机进油的可能。 密封油差压调节阀有一定的调节滞后性和一定的调节能力。因为是密封油压需跟随发电机膛内压力变化，必然存在一定的滞后性，当发电机膛内压力变化较大时，其滞后性更加的明显。所以降低发电机膛内压力时，必须匀速缓慢降低，否则油差压调节阀调节不过来，造成发电机密封油进油量偏大，而随着发电机膛内压力的降低，其回油动能减低，从而发电机进油。发电机膛内压力在0.150Mpa以上时，相对于发电机密封油的进油量,其回油能力的裕度还是可以的，当发电机膛内压力降到0.150Mpa以下时，这个裕度就很小了，所以在这个时候一定要避免发电膛内压力快速的降低多数的进油情况有此有关。
防止发电机进油的措施
密封油系统和氢气系统各阀门状态的正确性对防止发电机进油至关重要。浮子油箱平衡阀、旁路阀、回油扩大槽油水检漏计进口阀、发电机套管箱及底部油水检漏计进口阀、油氢差压阀等阀门的状态一定要确认并及时切换。在气体置换之前首先要按照系统恢复卡，保证密封油系统和氢气系统的各阀门状态完全正确。随着发电机膛内压力降低，通过开大密封油泵出口母管的再循环阀，降低密封油泵出口的压力，才能保证密封油差压调节阀工作的正常，出口油压过高会导致差压偏大、调节滞后或调节不过来。 时刻关注密封油差压调节阀的调节值，保证差压正常。当发电机膛内压力较低，差压调节阀跟踪调节不好时，应该及时切至旁路手动调整。定期或在气体置换前进行氢侧回油流量的测定，以检验密封瓦间隙是否正常。测定方法是关闭浮子油箱出口阀，测出油位从浮子油箱中心线上升5cm所需的时间（按秒计），然后计算，即得两个密封瓦氢侧油量。按照厂家给出的数据，油位从中心线上升5cm的油量相当于15.2L。假设测得的时间为t1秒，则每分钟氢侧油量为15.2*60/t1（L/S），以此流量与厂家设计参数或前一次测定值进行对比，即可了解密封瓦所处的状态是否正常。在保证密封瓦进油量稳定后，当机内压力降到0.05 MPa左右要及时将浮子油箱切到旁路运行。尽量减小回油管路中的阻力，加强回油。定期或在气体置换前进行回油扩大槽油水检漏计和发电机套管箱及底部油水检漏计的试验工作，以检验检漏计是否正常，确保发电机进油时能及时发现（试验时只需从试验口加入800ml以上的水，使其内部浮子上升，触发开关动作报警）。气体置换过程中，虽然在发电机膛内压力越低的情况下越节省工质，但是最好保证发电机膛内压力在0.03MPa左右。因为密封油回油仅仅靠回油扩大槽与空气析出箱的高度差来满足回油是比较危险的，相对于发电机密封油的进油量,其回油能力的裕度基本是没有的，在一个相对平衡的位置，极易造成发电机的进油。 避免发电机膛内压力快速下降的情况出现。在置换的不间过程中，必须严密监视发电机膛内压力，避免置换工质用完的情况下没有及时更换，造成发电机膛内压力快速降低，从而导致发电机进油。气体置换过程中，应加强回油扩大槽油水检漏计、发电机套管箱及底部油水检漏计的检测。