双流环式密封油系统改造对氢气纯度的影响研究

张成阳

【摘要】针对青岛电厂#2机组氢气纯度下降过快的问题，本文从密封油系统着手进行分析，找出了防爆风机入口管不畅和平衡阀信号管中有气体两个主要影响因素。通过对密封油系统进行技术改造，完成了对策的实施，并且验证了改造后的氢气纯度效果。

【关键词】氢气纯度;补氢量;双流环式密封油系统;防爆风机;信号管          【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.31.118

1、引言

青岛电厂4×300MW发电机组采用氢气作为冷却介质，因为氢气导热性好（导热系数为空气的8.4倍），比重小，扩散快。为使机组能够安全、可靠、经济、稳定的运行，必须严格地保证发电机内部的氢气纯度符合标准。

青岛公司#2机组在运行中存在氢气纯度下降过快的异常现象，为了使氢气纯度保持在96%以上，就需要补氢和排污，威胁到机组的安全运行，增加了机组的运行成本。

2、密封油系统原理

氢气的密封采用双流环式氢油密封系统。为防止发电机内的氢气通过轴端向外泄露，在发电机的两端设置了油密封装置。通过供油及控制装置，为密封瓦提供空侧、氢侧密封油及空侧推力油。通过密封油系统的差压阀，对密封油压进行调整，使密封油在密封瓦和转子轴颈之间的间隙中形成并维持高于发电机内氢气0.084±0.01MPa的密封油流，从而保证机内氢气与外部空气隔绝。如图1所示。

3、影响发电机氢气纯度的因素

通过分析发电机的氢气系统和密封油系统，混入氢气系统的杂质气体可能来自以下方面：

（1）氢气纯度测量不准确。

（2）新氢质量不合格。

（3）氢气湿度大。

（4）密封油含水超标。

（5）密封瓦处空、氢侧密封油窜流。

（6）差压阀工作不正常。

（7）密封油防爆风机工作异常。

4、氢气纯度下降的原因及处理

4.1故障情况

经过调查发现，自2012年以来#2机组出现氢气纯度维持不住的异常现象，每天需要补氢和排污来提高氢气纯度，并且只能将纯度维持在96%左右，达不到标准纯度要求。统计了2012.8-2013.2#2机组的日均补氢量情况，如表1所示。

同期其他三台机组的补氢量约为9.4 m3/day，差值为9.7m3/day，这部分补氢量增加了机组的运行成本，严重影响机组经济性和安全性。

4.2原因分析

（1）在现场检查过程中发现励端和汽端的空、氢侧信号管差压表时常出现偏差超过±490Pa的标准值情况，可能是信号管的压力损失情況不同所致，所以这是影响因素。

（2）现场检查防爆风机的工作情况，测量了防爆风机入口的负压情况，测量数值负压最大为-860Pa，达不到标准要求，防爆风机出力不足。

4.3处理方法

影响因素1：防爆风机入口管不畅。通过分析发现，防爆风机入口负压低是由于防爆风机入口管布置不合理积油所致，如图2所示。

在#2机大修期间，对此影响因素进行了解决。将防爆风机平台提升至12.6米工作层，使防爆风机入口高于空侧油箱的排烟管引出位置。如图3所示：

影响因素2：平衡阀信号管中有气体，经过观察，励端和汽端的空、氢侧密封油信号管为U型布置，如图4所示。

利用#2机大修机会，对密封油信号管的布置形式进行了优化，如图5所示。

4.4实施后的效果

通过对以上两个影响因素进行处理，达到了以下效果：

（1）在正常运行时，防爆风机入口处的负压可以达到-1700Pa，出口处疏油顺畅。

（2）励端和汽端的空、氢侧差压数值符合±490Pa的要求，如图6所示。

（3）设备改造完成后，在机组正常运行时，氢气纯度由处理前有较大的提升，能够维持在97%左右，日均补氢量降至了6.9 m3/day，达到了历史最好水平，提高了机组运行的安全性、经济性和稳定性。

结论：

通过对影响氢气纯度的因素进行分析，找出了防爆风机入口管不畅和平衡阀信号管中有气体两条主要因素，用设备改造的方法对以上因素进行了处理，达到了预期效果。