造成发电机进油的原因是多方面的, 下面对国电双辽发电厂2 号汽轮发电机进油的原因、处理方法及预防措施作以介绍。
1设备概况国电双辽发电厂2 号机组是引进美国西屋公司技术生产的N300-16. 7/ 537/ 537型汽轮机, 配套的发电机采用水氢冷却系统, 密封发电机内的氢气采用双流环式密封瓦, 密封瓦内有 2 个环形供油槽, 从供油槽出来的油分成两路沿着轴向通过密封瓦内环和轴之间的径向间隙流出, 其油压高于发电机内的氢压, 从而防止氢气从发电机漏出。在2 个供油槽内形成独立的氢侧和空侧密封油系统, 当这 2 个系统中的供油压力平衡时, 油流将不在2 个供油槽之间的空隙中串动。氢侧供油将沿着轴向发电机一侧流动, 空侧油向外轴承一侧流动, 2 个系统的压力平衡保证了油流在密封瓦内的相对静止。与双流环式密封瓦相匹配的是双循环式的密封油系统。从密封瓦流出的氢侧回油汇集在密封座下与下半端盖组成的回油腔进行氢油分离, 分离氢气后的油流回氢侧密封油箱, 在独立的氢侧油路中循环; 空侧回油则与轴承的回油一起流入主油箱, 油中带有的少量氢气在氢油分离箱中分离, 再由排氢风机排出室外, 从而使回到主油箱的轴承油中不含氢气。由密封油系统的平衡阀平衡空氢侧油压力, 由压差阀自动维持油压高于氢压( 0. 085±0. 010) MPa.
2000 年10 月28 日5 时10 分, 2 号汽轮发电机定期放液时, 励磁端排污门放出大量油液, 大约有450 kg, 使机组于 8 时45 分被迫滑停。通过检查发现发电机励端密封瓦内油档径向间隙过大, 对密封瓦九圈内油档全部进行了更换, 并调到了设计要求间隙,机组启动运行正常, 没有油液排出。但在11 月21 日机组停机过程中, 在发电机励磁端排污门又放出大量油液, 大约有 500 kg, 停止油系统运行, 将发电机的存油放净后, 再投入油系统, 并且对排油情况进行监控, 定期放油和用量筒测量, 发现排油呈现规律性, 每运行一值排油300~600 ml.
2发电机进口原因分析2. 1内挡油盖及挡油板与转轴径向间隙超标2 号发电机密封瓦内油档与转轴的径向间隙设计值是0. 35~0. 41 mm, 油档是铜齿片式结构, 其内孔与轴同心。由于转子运行时其中心轨迹几近椭圆形, 当转子在起停过程中通过临界转速时振幅最大。
转子外径椭圆轨迹之长轴方向被磨损, 同时铜齿片式油档内圆被磨损, 内径变大。尤其是2 号机密封瓦内油档与转轴径向间隙非常小, 极易磨损, 当间隙大于设计值后, 由于油压高于氢压, 从密封瓦喷出的氢侧回油会被发电机风扇形成的负压抽入发电机内,造成发电机进油。
2. 2压差阀和平衡阀跟踪不好压差阀的作用是调节密封油压与机内氢压保持0. 085 MPa 的压差, 保证氢气不外逸。压差减小, 导致密封被破坏, 氢气外逸, 而不会造成发电机进油。
油氢压差过大意味着油的流量增大, 回油量增加。当密封油箱排油量不能满足回油量增大时, 使密封油箱满油, 就会导致发电机进油。
平衡阀的作用是调整氢侧和空侧密封油压平衡, 保持在50 mm 水柱, 保证两路不相互串油。如果平衡阀跟踪不好, 使空、氢侧油压差偏离设计值。当氢侧油压高于空侧油压时, 氢侧油向空侧油的窜油量增大, 增加了氢侧密封油箱的补油次数。当空侧油压高于氢侧油压时, 空侧油向氢侧油的窜油量增大,增加氢侧密封油箱的排油次数。当密封油箱排油量不能满足回油量增大时, 使密封油箱满油, 就会导致发电机进油。
2. 3回油不畅如果回油管存在死弯或坡度小, 增加了回油阻力, 只能使一部分油回到油箱, 另一部分就会漏入发电机内; 油箱回氢管内因存油形成气封, 导致不能正常回氢, 从而使油箱内氢压升高对回油形成气堵, 造成回油不畅, 向发电机内进油。
2. 4密封瓦与转轴的间隙过大密封瓦与轴的径向间隙过大, 会造成密封效果不好, 导致发电机氢气外逸, 同时造成空氢两侧串油量增大, 如空侧向氢侧的串油量增大, 增加氢侧密封油箱的排油次数; 如排油量不能满足回油量增大时,使密封油箱满油, 就会导致发电机进油。
2. 5内档油盖密封垫损坏发电机内部与氢侧回油之间靠密封垫片来密封, 如果装配不好或损坏就会造成向发电机内进油。
2. 6氢侧密封油箱满油浮球式排油阀因浮球渗漏或卡涩不能开启排油; 导致油箱满油, 使氢侧不能回油, 造成发电机进油; 密封油箱油位计损坏, 不能正常显示油位; 使运行人员错误地向油箱补油, 导致油箱满油, 使氢侧不能回油, 造成发电机进油; 自动补油阀失灵不能及时关闭, 导致不间断向密封油箱补油, 导致油箱满油,使氢侧不能回油, 造成发电机进油。
2. 7氢气置换中氢压过低发电机在置换充氢和排氢的过程中, 都要经历低氢压的过程。正常氢压下, 当油位升高需用排出时, 浮球式排油阀自动开启, 较高的氢压可将多余的油量压出油箱; 在低氢压下, 由于没有足够的压力将油压出油箱, 不能实现自动排油而容易导致油箱满油, 使氢侧回油不畅, 造成发电机进油。
3发电机进油的处理根据上述原因分析, 可以把发电机漏油分为稳态漏油和暂态漏油。处理前要把发电机内的存油放净, 然后再投入密封油系统观察, 判断漏油是哪一种漏油方式。如果不漏则为暂态漏油, 否则为稳态漏油。暂态漏油要从设备运行方面查找原因, 稳态漏油要从设备缺陷方面查找, 这样可提高处理效果, 避免走弯路, 最后采用逐项排除法, 以便更好地解决漏油问题。2 号汽轮发电机进油的处理过程如下。
a.停止油系统运行, 放净发电机内存油。重新投入密封油系统观察, 由于有漏油现象, 说明是稳态漏油, 主要从设备缺陷方面入手查找原因。
b.揭开密封油箱, 观察油位是否和油位计相符, 检查排油阀和补油阀是否工作正常。通过试验,油位计和补、放油阀没有问题。
c.第一次漏油, 由于发现发电机密封瓦内油挡间隙过大, 更换了油档, 机组启动后没有漏油, 说明是油档间隙大造成发电机进油。但第二次也对油档间隙进行了检查, 发现没有变化, 在设计标准范围内, 说明油档间隙不是发电机进油的主要原因。
d. 对氢侧回油管和回氢管进行逐段检查并且测量其走向坡度, 没有发现问题; 同时加装一回氢管道, 投入密封油系统, 仍然有油从排污门排出。
e. 解体检查密封瓦, 发现间隙局部超标, 所以更换了密封瓦, 并且保证径向间隙 0. 23~0. 28 mm,投入密封油系统观察, 仍有油液从排污门排出。
合设计值, 两者不存在故障。
2. 1. 2检查闸门是否受到异物卡阻由于闸门自重达 76 t, 主轨、侧轨存有石块、树枝等异物卡阻的可能性很小。但因水流流速较大, 而在闸门底坎处存有石块等异物卡住闸门的可能性最大。石块来源应为泄洪洞水下爆破时残留于江底进水口的石块被水流推移到门槽底。为此, 将11 号快速闸门保持在“全关”状态, 关闭泄洪洞进口闸门, 通过钢管上的进人孔进入至闸门处, 检查门槽、底坎、主轮、侧轨等处。经检查, 门槽四角以及底坎、主轮、侧轨等闸门与门槽接触的部分均未见异物, 也无石块, 闸门前后也无石块等其他异物, 橡皮止水完好。
闸门现存呈“全关”状态的实际开度约3 m 左右, 表明闸门不能全关, 可能是由于闸门的其他部位受到异物卡阻。之后又从启闭机室进入门槽, 沿竖梯一直爬到 70 余米深的闸门门顶, 发现在门槽高程230 m凸沿的右侧沿水流方向搭接一个锁定梁。与门叶连接的几根拉杆呈“< ”状连接, 说明闸门受卡后, 活塞杆在液压油或连杆重力的作用下, 下移至全开位置,致使开度仪显示全开。检查闸门门顶, 四周与门槽井壁无接触。检查门叶各侧面与井壁是否有接触时, 发现在闸门下游侧第二层门隔偏左方有一个锁定梁,约1/ 3 的锁定梁外露于门叶并卡于门槽胸墙上方的凸台上, 另2/ 3 卡于门叶内部。其他处未发现卡阻现象。由此可以断定: 一部分落入门隔, 另一部分伸出门叶的锁定梁是造成闸门不能全关的真正原因。
2. 2原因分析锁定梁落入门槽的原因是机组甩负荷时, 在门槽处产生的较大涌浪冲击了横放于闸门检修平台孔口处的锁定梁, 使其坠入门槽, 一个落在高程230 m凸沿上, 一个部分落入门叶。全关闸门操作时, 闸门因此受阻卡于门槽胸墙, 不能全关, 开度仪反馈钢丝绳在活塞杆和拉杆的作用下正常拉伸, 致使开度仪正常显示。起升闸门时, 闸门不受阻, 开度仪正常显示。
3处理措施起升快速闸门至全开, 将落入门叶的锁定梁吊出放在门顶, 再通过卷扬机分别把两个锁定梁吊至闸门检修平台, 并用钢筋牢靠地固定在墙角处。为了防止发生类似故障, 将12 号快速闸门的锁定梁也同样固定处理。
故障排除后, 又对11 号快速闸门作了全关开试验, 结果闸门运行正常, 门叶无卡阻, 开度指示正确。
4结论这个案例具有一定的偶然性, 如果不将锁定梁横放于闸门槽孔口而是固定在平台上, 就不会导致闸门不能全关的故障。倘若机组发生飞逸事故时, 将会给企业和国家造成巨大的损失。通过这一案例说明工程管理应细致入微, 百密勿疏, 尤其是在设备的投产移交阶段, 任何一个细节的疏忽都有可能酿成事故。
f. 最后投入润滑油系统, 密封油系统, 开放发电机, 检修人员进入发电机内, 观察机内是否有漏油部位, 以此判断漏油原因, 发现从密封衬垫下部有油成滴状进入发电机。检修人员及时更换了密封垫, 并且重新做充油试验观察, 没有漏油现象后。机组投入运行后, 在发电机汽励两端排污门没有油液排出, 此次发电机进油的主要原因是密封垫损坏。
4发电机进油的预防a. 提高检修工艺, 保证密封垫安装后不漏油; 保证密封瓦的径向间隙和轴向间隙在充许范围内; 保证密封瓦内油档的间隙在标准范围内, 最好对油档进行改造换型, 现在一般用聚四氟乙烯材料代替铜齿片或采用新型全密封活动油档。
b.严密监视密封油箱油位的变化, 及时消除密封油箱补、排油及油位信号装置存在的缺陷; 定期校对油系统表计的准确性, 以免由于表计误差引起误操作; 无论采用自动方式还是手动向密封油箱补、排油, 其速度不要太快, 以免引起断油、满油。
c. 为了保证差压阀和平衡阀的跟踪性能, 油质必须保持洁净, 保证空、氢侧过滤器的好用; 并且严密监视氢侧与油侧压差、空侧与氢侧油压差。