发电机密封油系统

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1、第二节 发电机密封油系统发电机密封油系统的功能是向发电机密封瓦提供压力略高于氢压的密封油，以防止发电机内的氢气从发电机轴伸出处向外泄漏。密封油进入密封瓦后，经密封瓦与发电机轴之间的密封间隙，沿轴向从密封瓦两侧流出，即分为氢气侧回油和空气侧回油，并在该密封间隙处形成密封油流，既起密封作用，又润滑和冷却密封瓦。 一、系统设备装置及其功能 （一）密封油系统主要功能 l 向密封瓦提供压力油源，防止发电机内压力气体沿转轴逸出。 l 保证密封油压始终高于机内气体压力某一个规定值，其压差限定在允许变动的范围之内。 l 通过热交换器冷却密封油，从而带走因密封瓦与轴之间的相对运动而产生的热量，确保瓦温与油温控制

2、在要求的范围之内。 l 系统配有真空净油装置，去除密封油中的气体，防止油中的气体污染发电机中的氢气。 l 通过油过滤器，去除油中杂物，保证密封油的清洁度。 l 密封油路备有多路备用油源，以确保发电机安全、连续运行。 l 排油烟风机排除轴承室和密封油贮油箱中可能存在的氢气。 l 系统中配置一系列仪器、仪表，监控密封油系统的运行。 l 密封油系统采用集装式，便于运行操作和维修。 （二）密封油系统的组成密封油系统主要由密封油供油装置、排油烟风机和密封油贮油箱（空侧回油箱）组成，如图6-2-1所示，具体描述如下： 1. 密封环 图6-2-2是发电机轴密封结构示意图。由于氢冷汽轮发电机的转子轴伸必须穿出

3、发电机的端盖，因此，这部分成了氢内冷发电机密封的关键。密封环布置在密封环支座上，而密封环支座通过螺栓连接在支座法兰上并采取绝缘措施，防止轴电流流动。密封环沿轴线分成两半，这样不仅便于安装，而且能保证测量间隙和绝缘要求。密封环在轴颈侧衬有巴氏合金。密封环和转子轴之间的间隙内充有密封用的密封油。密封油系统中的油与汽轮机、发电机轴承使用的润滑油是一样的。 密封油从密封环支座上的密封环室通过环上上的径向孔和环形槽注入密封间隙。为获得可靠的密封效果，应保证环形油隙中的密封油压力高于发电机中的气体压力。从密封环的氢侧和空侧排出的油经定子端盖上的油路返回密封油系统。在密封油系统中，油经过真空处理、冷却和过滤

4、后返回密封环。 在空侧，压力油通过环形槽通过数个径向孔进入密封环，以保证当机内气体压力较高时，密封环在径向仍能自由活动。在氢侧，密封环的二次密封能够减少氢侧的径向油流量，以保持氢气纯度的稳定。 2. 密封油供油装置 发电机轴密封所用的密封油来自密封油供油装置，密封油供油装置由下列主要设备构成：真空油箱（密封油箱），包括真空泵；氢侧回油控制箱（氢侧回油箱或中间油箱）；主密封油泵（2100%）；备用密封油泵；油泵下游压力控制阀；密封油冷却器（2100%）；密封油过滤器（2100%）；压差调节阀（2100%）。上述主要设备均组装在一个集装装置上。 图6-2-1 发电机密封油示意图（1）密封油回路 正

5、常运行期间，主密封油泵1从密封油真空油箱中抽出密封油，然后通过冷却器和滤油器把密封油送到轴封。向轴封提供的密封油分别以大约相同的数量通过轴与密封环间的间隙流向轴封的氢气侧和空气侧。从轴封的空气侧排出的密封油直接流入轴承油回流管路，再返回到密封油真空油箱；流向氢气侧的密封油则首先汇聚到发电机消泡室（前室），然后到氢侧回油箱。 提供3台密封油泵用于油的循环。如果主密封油泵1因机械故障或电气故障不能运行，则主密封油泵2就会自动工作。如果两台泵都出现故障不能工作，则密封油的供应由备用密封油泵完成而不会间断。因而密封油的供应是按独立系统设计的。 （2）真空油箱 真空油箱的油取自发电机轴承和空侧密封油的回

6、油箱（密封油贮油箱）。真空油箱中的浮球液位控制阀（浮球阀）能够将油箱中的油位保持在预先设定的油位。当油位较低时，该阀能够从密封油贮油箱和氢侧回油箱中引出油进行补充。真空泵能够使真空油箱内的密封油保持在真空状态，还能够抽出密封油与氢气和空气接触时吸收的大部分气体，从而在很大程度上避免发电机内氢气纯度降低。 （3）密封油泵 在发电机转子轴端安装有密封环，以防止氢气从发电机泄漏到大气中。密封油泵用于向轴密封环提供密封油。系统中配置了三台密封油泵，其中二台为主油泵，并联连接、互为备用。另一台为备用危急油泵图6-2-2 轴密封示意图1-密封环支架（空侧） 2-密封环支架（氢侧） 3-密封环室 4-挡油环

7、（空侧） 5-浮动油油槽 6-钨金 7-密封油环槽 8-密封油进油孔 9-密封环 10-二次密封 11-迷宫式密封条 12-发电机转子 13-迷宫密封环 14-密封槽 15-绝缘垫片 16-端盖图6-2-3 三螺杆油泵1-机械密封 2-平衡活塞 3-传动转子 4-从动螺杆 5-安全阀密封油泵系三螺杆式油泵，如图6-2-3所示，一个双螺纹传动转子和两个从动惰轮螺杆紧密啮合在一起运行，在套管衬管内为狭窄间隙。泵的套管装有套管衬管，在传动端和非传动端用盖封堵。通过传动转子与从动螺杆的螺纹啮合，转子的螺旋通道在十分均匀地旋转。平衡活塞能补偿位于排出端螺纹齿根面上的轴向推力，这样可消除球轴承上的轴向推力

8、。从动螺杆尺寸与传动转子的尺寸相配合，螺纹齿根面只传输引起液体摩擦的转矩，这可确保油泵运转相当平稳。螺杆泵通过联轴器由电动机驱动。电动机的转速和额定值要与油泵的输出流量和压头相匹配。两台主密封油泵在其入口侧相连并直接与真空油箱连接。当其中一台密封油泵处于运行状态时，另一台油泵保持待启动状态。若一台油泵不能使密封油达到规定压力，则备用密封油泵将自动启动。备用油泵直接与密封油贮油箱相连。 当相应的油泵工作时，各密封油泵下游的密封油压力由各自的压力调节阀保持恒定。压力调节阀实质上是溢流阀。 （4）密封油压力调节 密封油压力超过发电机气体压力，为确保轴封性能可靠、稳定工作，密封油压力分两级控制。 在密

9、封油泵出口的压力调节：按溢流阀原理工作的自动压力控制阀保持各密封油泵出口的密封油压的稳定，调节阀根据事先设定好油泵出口压力、调节密封油泵的旁路，即返回真空油箱的油量大小，以使密封油泵的下游形成较稳定的密封油压力。 在密封环上游对密封油压的调节：在密封环上游设置了压差调节阀，保持氢气密封的密封油压力由压差调节阀进行控制。为了确保达到更好的可靠性，系统安装两个压差调节阀，二个压差设置成不同的控制压力，一个比另一个略低。流入轴密封环的密封油流量的大小，视调节阀的压差设定值而定，以使在轴封处形成所要求的密封油压。 （5）密封油冷却器 两个全容量密封油冷却器均设计为板式热交换器，一台冷却器工作时，另一台

10、为备用。两台冷却器的转换不会影响系统的运行。备用冷却器的油侧必须要充满油，为此，系统中设有旁路小阀门，在密封油系统正常工作时，有一小股油流过备用冷却器，以排出冷却器中可能存在的气体，使之充满油。 （6）密封油过滤器 密封油过滤器由两个100%容量的叠片自洁式过滤器及转换换阀门组成。一个过滤器工作时，另一个过滤器为备用。两台过滤器的转换不会影响系统的运行。运行时可定时（例如每天一次）转动过滤器上的清洁手柄360或更多，以将滤芯上的杂质括下，沉积在过滤器的底部，底部设的排污阀门。备用滤清器的油侧必须要充满油，打开过滤器的排气阀可将过滤器中的气体排出。 （7）密封油的回油 氢侧密封油的回油：从密封环

11、氢气侧排出的油进入发电机消泡室（前室）。在消泡室中，油的流速将会减小，使残留气体的气泡逸出，消除油中的泡沫。然后，密封油从发电机消泡室流入氢侧油箱，氢侧油箱起阻挡气体外泄的作用。氢侧回油箱中的浮球阀将真空油箱内的油位控制在预先设定的油位上，从而防止气体进入密封油系统。 在正常运行时，氢侧油箱的浮球阀处于开启状态，将氢侧密封油返回密封油空侧。由于密封油真空箱处于真空状态，流出氢侧油箱的密封油将被吸入密封油真空箱。如流向真空油箱的流量过大，则从氢侧油箱流出油会流向密封油贮油箱。少量带有氢气的油流向贮油箱，不会对环境造成危险，因为密封油贮油箱与排油烟风机相连接，从而将油中的氢气排入大气。 空侧密封油

12、的回油：从轴密封环空侧排出的密封油直接与轴承油混合后返流密封油贮油箱。 （8）密封环的浮动油 为了保证密封环在较高的压力下能自由浮动，密封油系统中提供了密封环浮动油。浮动油作用于密封环的空侧端面，其油压以抵消密封环氢侧端面的氢气压力影响，防止因密封环卡涩而引起发电机转轴过大的振动。 浮动油的流量用流量调节阀来控制，流量阀的下游有一流量计，显示浮动油的流量。汽端和励端各有一流量控制阀和一流量计来控制浮动油流量。当流量阀出故障，可手动打开阀的旁路阀来临时人工控制浮动流量。 （9）真空油泵 真空泵在真空油箱中建立负压，并排除密封油产生的气体。在真空油箱发出高油位报警信号时，为防止密封油进入真空系统，

13、应立即断开真空泵的运行。 真空泵是一油密封旋转滑片式泵，如图6-2-4所示。驱动电机直接用法兰安装到泵壳上，真空泵和电机轴通过弹性联轴结构联接，所有轴承均为滑动轴承，采用强制油润滑。 图6-2-4 真空泵剖面图1-进气口 2-进口滤网 3-进气口阀 4-进气通道 5-滑片 6-泵壳 7-泵转子8-排气通道 9-废气阀 10-滤油器 11-弹簧夹真空泵由若干个部件组装而成。所有部件均为销定位安装式，以保证易于拆卸。泵转子的拆卸，不需要使用专用工具。真空泵由一安装在泵壳中的偏心转子（7）组成。转子配有两个滑片（5），紧贴泵壳孔的内表面，从而把泵室分成几个空间。每个空间的容积随着转子的转动周期性地改

14、变。通过进气口（l）和入口滤网（2）吸入的气体经打开的进气口阀（3）进入泵室。滑片关闭进气口后，泵室内的气体被推进压缩。注入泵室的油用于泵室壁和滑片端部之间的润滑和密封，同时也用于润滑和密封转子（7）中的滑片（5）。 真空室中被压缩的气体通过废气排放阀（9）被排入废气管。具有过滤油和清除机械杂质功能的滤油器（10）把压缩气体中含的油与气体分离。为了防止蒸汽在泵室内凝结，在压缩周期开始时允许有预定量的空气（气体镇流），这将确保能够适合技术数据规定的水蒸汽的要求。转动阀的手柄可打开或关闭气镇阀。 另有极少量的二次气体进入泵室，其可产生消音效果并且能防止达到极限压力时出现敲击嗓声（油锤）。 真空泵停

15、运时，用油压控制的真空安全装置把进气口阀（3）的阀盘压在进气口的阀座上。关闭与待抽真空的系统相连接的空吸管，使泵排气。泵排气所需要的空气从泵的储气器获得，这可避免外部空气进入真空系统。油压控制的进气口阀（3）设计用于防止在关闭吸气管时空气漏入真空系统。内置式油位观察窗便于检查泵内的油位。（10）排油烟风机 大型发电机多采用氢气冷却，因为氢气的热量传递性能优于空气，并且其密度较低，因此降低了通风损耗。但由于氢气的密度低，因此氢气的挥发性、渗透性极强。并且，由于不可能避免氢气泄露到发电机轴承室内或在密封油贮油箱内积聚，因此，必需不断地将这部分氢气排出。排油烟风机的作用是防止氢气泄露到汽机房内或汽轮

16、机润滑油系统中去。废气从排油烟风机排出，然后经一条单独的直接穿过汽机房屋顶的排气管排入附近的空气中。排油烟风机的排气管道不能与氢系统的排气管道共用一根管道，须有独立的排气管道。 排油烟风机产生的负压用来排除系统内的废气，系统采用冗余结构，其功率满足连续运行的要求。排油烟风机的调试在密封油系统注油之前进行。调试工作结束后，一台排油烟风机可运行，另一台备用。下列设备连接到排油烟风机：发电机轴承室（励端和汽端）、密封油贮油箱和真空泵。 发电机轴承室励端和汽端的轴承室内的负压能够防止发电机正常运行时产生的所有轴承油的油蒸汽通过挡油环泄露到汽机房中。另外，排油烟风机还能清除当轴封失效时可能渗入到轴承室内的所有氢气。 密封油贮油箱 流经密封油贮油箱的轴承油与密封油的混合油中含有少