评职称对论文的要求工业设计范文参考

所属栏目:工业设计论文 发布日期:2014-07-24 16:23 热度:

  目前,大功率发电机的冷却一般是通过水-氢-氢冷却方式,发电机定子铁芯、转子绕组是通过发电机内的过压氢气作为导热介质,通过氢气和用闭式水作为冷却介质的表面式冷却器进行热交换,将发电机产生的热量带出。氢气作为理想的冷却介质,在现代大型汽轮发电机中被普遍应用。但氢冷发电机组运行中一直存在氢气品质下降的问题,因其直接关系到主设备的安全运行,历来被电力生产企业所重视。

  摘 要:针对神华国能(神东电力)新疆米东热电厂氢冷汽轮发电机组运行过程中氢气纯度下降过快的问题进行分析。简要介绍了双流环密封瓦的结构,系统分析了氢冷汽轮发电机氢气纯度下降的主要原因,供同类型机组技术人员参考。

  关键词:评职称对论文的要求,氢气纯度,密封油系统,密封瓦,氢侧密封油,空侧密封油

  一、前言

  氢冷汽轮发电机内进入大量非氢气体,使氢气纯度迅速降低,直接影响氢气冷却效果,并给发电机组安全运行带来危害。这种危害并不仅表现为对个别零部件的侵蚀和使用性能的削弱,而且是全方位的危害。首先,端部线棒绝缘表面或端部绑扎结构表面被污染,并构成击穿放电通道,使绝缘间隙中的氢气介质性能变差,为定子端部线棒绝缘击穿事故形成了外部条件。其次,由于机内氢气纯度迅速下降,气体密度增大,增加了发电机的通风损耗,降低了发电机的运行效率。一般来讲,氢冷发电机采用的密封油系统包括两种类型:单流环式和双流环式。国内大部分投产机组采用的是双流环系统,它是在发电机两端密封瓦处采用空侧油与氢侧油分离的双油流结构。正常运行状态下,空-氢侧各自形成独立的供排油循环回路。密封油系统保证了发电机内部氢气不外泄,保持氢气纯度与湿度处于合格的范围。但是,已投运的氢冷双流环发电机普遍存在氢气纯度下降过快的问题,这会对机组带来两个方面的危害。

  1.发电机的通风摩擦损耗增加,降低了发电机的效率。若发电机内的氢气压力不变,氢气纯度每降低1%,通风摩擦损耗增加约11%。

  2.使发电机内部构件局部过热,造成绝缘老化、铁芯及金属部件腐蚀,直接威胁到机组的安全运行。

  为了维持和提高发电机内的氢气纯度,电厂采取的手段多为被动的频繁补排氢气。采用这样的操作手段既影响了发电机正常运行, 同时也增加了排污、补氢次数和补氢量,影响了发电机组的运行经济性,给发电厂造成了一定的经济损失,又带来了安全隐患。

  二、密封油系统简介

  米东电厂2×300MW汽轮发电机组采用目前上海汽轮发电机厂生产的较成熟的三相隐极式同步发电机,主要由定子、转子、端盖及轴承、氢气冷却器、密封瓦装置、座板、刷架、隔音罩、密封油供油装置、定子冷却水装置等部件组成,整体为全封闭气密性结构。采用水-氢-氢冷却方式,即定子绕组水内冷、转子绕组氢内冷、定子铁芯及其他构件氢冷。氢气由装在转子两端的浆式风扇强制循环,并通过设置在定子座顶部汽励两端的氢气冷却器进行冷却,氢气的密封采用双流环式氢油密封系统,双流环密封油系统对发电机的氢气进行密封。

  该密封技术是比较完善的氢气密封系统,其密封油系统分空侧和氢侧油路二个部分。

  空侧密封油油路是由交流电动机驱动的空侧密封油油泵,从空侧回油箱取得油源,它把一部分油泵入油冷却器、滤油器,然后注入密封瓦的空侧,另一部分油则经过差压阀流回到油泵的进油侧。通过差压调节阀将密封瓦处的空侧密封油油压始终保持在高出发电机机内气体压力(84±8)kPa的水平上,利用在密封瓦处产生高于氢气压力的油膜来密封发电机内部氢气。另外空侧密封油直流备用泵使油以相同方式循环。如图1所示。

  图1双流环密封瓦结构简图

  氢侧密封油油路是氢侧密封油油路中的油泵从氢侧控制箱取得油源。它把一部分油经油冷却器、滤油器、平衡阀泵往密封瓦的氢侧。在油泵旁装有旁路管道,通过节流阀对氢侧油压进行粗调。氢侧油路的油压则通过平衡阀进行细调,并使之自动跟踪空侧油压,以达到基本相同的水平,密封油表盘上差压计的压力差要求不大于±490 Pa。另外氢侧密封油直流备用油泵(并联在交流油泵的两端,使氢侧直流油泵,以相同的方式循环)。氢侧密封油箱油位通过空侧密封油泵出口补油或向空侧密封油泵入口排油来控制油箱内油位。

  三、发电机氢气纯度下降、湿度上升原因

  氢冷发电机的氢气系统中影响发电机氢气纯度的因素有以下几个方面。

  1.补氢管路中有压缩空气漏入

  在氢冷发电机的系统中,为了启动前或长期停机检修时置换发电机内部的气体。通常设置有氢气控制装置,其作用是通过开启和关闭氢气系统上相关的阀门,实现发电机内部气体的置换。在氢气控制装置上有一根可移连接管与厂内仪用压缩空气管路相连,目的是检修或长期停机时置换发电机内部的二氧化碳气体,避免碳酸腐蚀。在检修后未及时拆除可移连接管的情况下,由于阀门内漏或运行人员误操作等原因,使压缩空气进入到发电机氢气系统,导致氢气纯度下降。

  2.密封油中水分超标

  从系统设置可以知道,发电机密封油系统首次启动时,其油来自汽轮机润滑油系统。而在正常运行中,密封油和汽轮机轴承的回油是在一起的,只不过是一部分进入密封油,而另一部份进入汽轮机主油箱。在汽轮机运行中,由于汽封和轴承箱油挡距离很近,而汽轮机的轴承箱为防止在油挡处渗油和油烟溢出,通常在主油箱排烟风机的作用下保持微负压状态。这样由于轴封供汽调整不当等原因,极易使润滑油中含水量增加,通过轴承回油管路进入到空侧密封油箱,从而导致密封油中含有较多水分。当含有水分较多的密封油通过密封瓦与氢气接触时,油中分离出来的水汽会进入到发电机内,造成氢气湿度上升,导致氢气纯度下降。

  3.密封油系统空氢侧窜油

  由于空侧密封油和氢侧密封油是二个相对独立的系统,空侧密封油来自发电机轴承润滑用油,其回油与发电机轴承润滑油混合后回到主油箱;氢侧密封油系统设有一个单独的油箱,密封油箱的补油来自空侧,排油也是去空侧油系统。理论上讲,要求二个油系统是独立的,运行中不允许空、氢侧二路油相互串流,以防止空侧油对氢侧油质的污染。在正常的情况下,发电机密封装置内密封瓦中的空侧和氢侧密封油具有相同的压力,空侧和氢侧密封油各自保持相对独立的状态进行循环。但在实际运行中由于阀门内漏、管道布置不当造成流体阻力压降不等,平衡阀、差压阀质量不佳,油中杂质造成平衡阀、差压阀运作不灵活或卡涩。若密封油系统的平衡阀跟踪不好,或是由于平衡阀空侧、氢侧压力取样管中的压力损失不同,虽然从平衡表上观察空氢两侧的密封油压是平衡的,而实际上在密封瓦处的空侧、氢侧密封油压力则存在一定的压差,致使油密封装置中的空侧与氢侧密封油在密封瓦中的压力不平衡。若空侧密封油压高于氢侧密封油压,则含有大量空气的空侧密封油向氢侧密封油窜油,此时窜到氢侧的空侧密封油将随氢侧密封油一起回到发电机的氢侧回油腔(即消泡箱),然后经氢侧回油管,返回到氢侧密封油箱中,将空侧密封油内所含的空气带入发电机内。若氢侧密封油压高于空侧密封油压,则氢侧密封油向空侧密封窜油,此时将使氢侧密封油箱中的密封油量减少,油位降低,系统为了保证安全运行,将自动向氢侧密封油箱中补油,这样就将含有大量空气的空侧密封油补进了氢侧密封油箱,使氢侧密封油中的空气含量增加。如果系统中上述现象是连续的,那么补油也将是连续的。由于空侧密封油直接取自主油箱,而润滑油由于汽轮机汽封漏汽的原因,含有较多空气和水分,当含有空气和水分较多的油通过密封瓦与氢气接触时,油中分离出来的气或汽会进入到发电机内,造成氢气纯度下降、湿度上升。而湿度在额定氢压下若大于4g/m3,容易造成端部凝露,导致绝缘水平下降从而发展成端部闪络事故,具有极大的危害性。

  4.密封瓦间隙超出设计值

  发电机密封油系统较为复杂,密封油系统在安装和运行中,由于油系统中较大杂质进入密封瓦和发电机转子轴颈中间。使轴颈和密封瓦磨损导致间隙变大,这样密封油流量增加使得空、氢侧相互窜油,大量含有空气或者水分的密封油与机内氢气混合使氢气纯度下降。或者因油中较大颗粒使乌金与轴颈表面粗糙度下降,轴瓦与轴颈之间油膜形成不良产生大量油烟。因为密封油压高于机内氢气压力,油烟在压力作用下与发电机内的氢气混合,导致氢气纯度下降。

  发电机轴与密封瓦之间间隙对窜流量的影响如下式所示:

  Q=πd△p/c3/(12µl)

  其中,Q—密封油间的窜流量。

  △p—空、氢侧密封油微差压

  d—转子轴径

  c—中间环和轴间的间隙

  µ—透平油的动力粘度

  l—中间环长度

  由上式可见,密封油间的窜油量与密封瓦中间环与轴的间隙成3次方关系,间隙越小,氢气越容易密封,空、氢侧密封油间的窜流量也会越小。但密封瓦与发电机轴之间的间隙是一个比较难协调的矛盾,由于密封瓦运行时是浮动在轴上的,如配合间隙太小,极容易引起发电机两侧轴承振动及密封瓦的磨损,而且容易因为摩擦导致轴系振动。如配合间隙太大,会引起空氢侧油窜流量的增加,影响氢气纯度,更会由于空侧密封油流量大,流阻小,空侧油直接通过中间间隙流至氢侧油处,造成氢侧油的虚假油压。此时虽然空、氢侧密封油微差压计上显示空、氢侧密封油已达到较好的平衡,但实际上密封瓦中间环的窜流量还是很大。

  5.氢侧油管路供油不足

  氢侧油管比空侧油管径要小的多,氢侧油管很容易发生节流造成氢侧油供油不足,密封瓦氢侧油腔内油压无法正常建立,使得中间密封环空、氢侧密封油压无法达到平衡,从而使空侧密封油向氢侧密封油中窜流。节流严重时会使进入氢侧密封瓦形成油膜的油过少,会破坏油膜的形成,从而直接造成氢气与空侧油相接触形成气体交换,导致氢气污染。

  不同的节流点表现出来的现象是不同的,由于空、氢侧密封油微差压管路取样点是取在发电机端盖处的,在取样点前出现节流时,表现在调节氢侧油母管压力时空、氢侧密封油微差压计上反映迟钝。当取样点后有节流时,调节氢侧密封油压,则微差压计上的动作幅度会很大。而在油泵出口压力上氢侧油泵压力会大大高于空侧油泵压力。

  6.氢侧密封油箱内部浮球阀故障

  密封油系统中的自动补排油的浮球阀卡涩,所导致的浮球阀不能正常开启或关闭,或因浮球阀的浮球内漏后进油,不能正常浮起造成浮球阀不能正常开启或关闭,这样将导致密封油系统中自动补排油的功能失常。若排油阀出现故障,则氢侧密封油箱内部排油阀处于常排状态,则系统为了氢侧密封油箱油位的稳定,就会不断地将含有大量空气的空侧密封油补人氢侧密封油箱,此时补油阀也将进行连续的补油。若补油阀出现故障,则氢侧密封油箱内部补油阀处于常补状态,此时,系统就会不断地将含有大量空气的空侧密封油补人氢侧密封油箱,使氢侧密封油中的空气含量增加,排油阀也将进行连续的排油。若补排油阀都失去了正常的功能,则此时发电机密封油系统中的氢侧密封油箱则处于一个连续补排油的动态平衡状态,将大量含有空气的空侧密封油补进了氢侧密封油箱,使氢侧密封油中的空气含量增加。如图2所示。

  图2 氢侧密封油箱结构图

  7.密封油温度对氢气纯度的影响

  密封油温度对氢气纯度的影响主要表现在两方面:一是密封油温度的改变使密封瓦与轴之间的间隙改变,从而使油的窜流量改变;二是因油温的升高导致油中所溶的气体量减少而释放出多余的气体。油温的提高使得油的动力粘度下降,油的流动性变好,当空、氢侧压差稍微变大时,就会增加两者的窜流量。运行中密封油温应保持在37℃~43℃之间为宜,一般不超45℃,同时,确保发电机冷氢温度在40℃左右。

  四、结论

  发电机氢气纯度下降的问题是一个老问题,也是各电厂经常会遇到的问题,虽然现在行业内的专业人员技术水平已很高,其对涉及到氢纯度的问题都已从各个方面分析得很到位,但是氢纯度下降较快的问题还是困扰着一些生产运行的相关人员。目前的解决方法多是暂时性的,可能经过几个月运行或一两次机组的调停后又会发现氢纯度下降较快的问题再次出现了。但是无论是什么原因,最后都是由于空、氢侧油的交换造成的。因而,检查、更换有缺陷的平衡阀,加粗平衡阀引压信号管,现场调节密封油系统平衡阀,提高精度,减少窜油量是比较有效的。在安装、检修工作中,密封瓦间隙及油档间隙要作为检查的重点。一定要按厂家设计标准调整合格,严格把好质量关。经调整、处理仍达不到标准的,要坚决更换。密封瓦安装时,两半密封瓦中分面接触一定要良好无缝隙,密封支座中分面螺栓紧固后拨动密封瓦应灵活无卡涩。通过密封瓦间隙和油档间隙的控制减少密封油进油量。还要保证压差阀、平衡阀具有良好的调节性能和快速的跟踪性能。该措施是防止发电机内进油和氢气纯度的关键,而油质的优劣则是影响压差阀、平衡阀正常工作的关键之关键。切实搞好透平油的洁净工作。该措施对于提高平衡阀、差压阀的控制精度,防止密封瓦及轴颈的磨损,延长密封瓦的使用寿命是极

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