錦東電廠主軸密封流量中斷原因及主備水源切換方式探討

吳家樂 張芯萁

摘 要：本文對監控系統判斷主軸密封流量中斷原因進行了分析，對主備水源切換方式進行了探討，并通過現場試驗數據驗證了切換方式的可行性，從而提高監控系統報主軸密封流量中斷報警時的運行人員事故處置能力。

關鍵詞：主軸密封；流量中斷；濾水器；運行方式

0.前言

錦東電廠水輪機主軸密封為恒壓式自動補償型結構，采用水潤滑和冷卻。主軸密封水由三路水源供給，主用水源取自蝸殼進口前，兩路備用水源分別由同一水力單元機組主軸密封水系統聯絡閥或機組推力冷卻器供水總管供給。當監控系統判斷主軸密封流量中斷將啟動機械事故停機流程而造成機組的非計劃停運。因此，運行人員應當保證主軸密封水用水流量正常并掌握主軸密封水主備水源切換的方法。錦東電廠的主軸密封由工作密封和檢修密封組成，其工作密封設置在主軸通過頂蓋的部位。為保證水電站的安全穩定運行，錦東電廠主軸密封水中斷將導致機械事故停機流程的啟動（流量低（140.0 L/min）與主軸密封水進口壓力低（0.6 MPa）同時判斷后輸出主軸密封水流量中斷信號，延時140s啟動）。

1.主軸密封水中斷原因分析

造成監控系統判斷主軸密封水流量中斷的主要原因有二，其一為主軸密封水水源水質不合格含有渣滓污物導致供水管道堵塞，或是濾水器未及時排污或過濾精度不符合設計要求導致主軸密封水壓力低、流量低；其二為電磁流量計受水電站內的電磁干擾及震動等因素影響引起電磁流量計誤報。因此電磁流量計與管路濾水器的合理運行及后期維護對防止主軸密封水流量中斷至關重要。

1.1主軸密封電磁流量計

錦東電廠主軸密封流量計選用的是深圳可雷可公司的FEA系列電磁流量計。該流量計當被測介質最小電導率大于0.5μs/cm2時，可以測量幾乎所有電傳導液體，以及泥、漿糊和泥漿的流量，且溫度、壓力、粘度和密度對測量結果沒有影響。運行環境溫度要求在5℃～55℃之間，測量范圍：0.05m/s～12m/s，測量精度：在0.1m/s～10m/s 范圍之間時精度為0.5%。

1.1.1工作原理

FEA 系列電磁流量計的流量測量原理基于法拉第電磁感應定律：當導電液體流過圍在磁場中的測量管時，在與流向和磁場二者相垂直的方向就會產生與平均流速成正比的感應電動勢。流量計由傳感器和轉換器二部分組成。轉換器傳輸勵磁電流到傳感器內部的線圈，從而在傳感器測量管內產生磁場，然后流過測量管的導電液體因切割磁力線而產生感應電動勢，而固定在測量管管壁二側的電極接收并通過信號電纜將該感應電動勢傳輸給轉換器，轉換器將信號進行濾波、放大、運算、變換后，得出被測介質的流量值。最后，轉換器輸出與流量測量值成正比的標準電流信（4-20mA）號或頻率信號。

1.2主軸密封濾水器

錦東電廠主軸密封主用水源取自蝸殼進口，采用的是德國波爾BFD型雙切換自清過濾器；第一路備用水源取自推力冷卻器供水總管，采用的是FILTOMAT HF10-1500 系列全自動過濾器。兩種濾水器均具備自動排污功能，但工作原理存在差異。

1.2.1工作原理

德國波爾BFD型雙切換自清過濾器的雙聯過濾器由兩個過濾腔室組成，在一個腔室運行時另一個腔室處于備用狀態，當需要手動清洗臟污過濾器室時可通過轉換閥切換旋塞閥或兩個三通球閥來實現切換，轉換閥結構設計保證了不同時關閉兩個過濾器室，因此轉換過程無需中斷系統運行。自清洗功能是在不中斷運行的情況下，通過反流沖洗自動清潔內部濾芯實現。反流沖洗由濾水器的進出口壓差控制，反沖洗的動力來自內部流體產生的壓力。雙聯過濾器加上反沖自清的設計使得波爾BFD型過濾器具備了持續清除濾出渣滓，反沖流量小不中斷運行，維護消耗低，運行成本低的優點。

1.2.2濾水器使用注意事項

錦東電廠主軸密封水正常運行采用主用水源供水，因此主要使用波爾BFD過濾器進行過濾。在使用過程中可能出現通反沖洗無法完全清除過濾器室內渣滓的情況，長期運行將使渣滓沉積濾水器過濾能力下降，可能導致管路堵塞，主軸密封水流量下降的風險。因此除在日常巡檢中應注意過濾器排污閥全開，反沖洗功能正常外，還應定期對雙聯過濾器室進行切換并檢查清洗備用濾水器。在保證巡檢和設備定期輪換工作質量的情況下，投產以來尚未出現濾水器堵塞的情況。將三通閥轉回“AUTO”位置還應檢查進口壓力大于30 psi （2.0 bar），否則濾水器將無法進行自動反沖洗。

2.主軸密封水主備水源切換方式探討

2017年05月利用機組停機備用機會，錦東電廠對#1—#8機進行了主軸密封水主備水源切換試驗。錦東主軸密封水主、備用水第一次和第二次同時供水流量及壓力差別不大，主軸密封主用水單獨供水試驗前試驗后流量及壓力差別也不不大，由此可以說明采用本方法不會造成管路堵塞。但我們可以通過此表發現另一個現象：當主備用水源同時供水時，1F、2F、3F、4F、6F、8F主軸密封水壓力、流量均大于主軸密封水主用水或備用水單獨供水（流量、壓力大小排序是：主備用水源同時供水>主用水單獨供水>備用水單獨供水），然而5F、7F當主備用水源同時供水時卻小于主軸密封水主用水單獨供水、大于備用水單獨供水（流量、壓力大小排序是：主用水單獨供水>主備用水源同時供水>備用水單獨供水）。兩路水源同時供水反而小于主用水源單獨供水的流量壓力大，這一反常現象引起了我的思考。針對上述現象分析比較后發現，5F，7F主備用水源壓力差相對較大（5F 0.26MPa、7F 0.15MPa），而其他六臺機壓力差在0.005-0.08MPa之間。因此懷疑是由于5F，7F主、備用水源壓差較大導致。

3.結語

電磁流量計誤報和主軸密封水管路堵塞是導致監控系統判斷主軸密封流量中斷啟動機械事故停機的主要原因；熟練判斷電磁流量計是否誤報，掌握主軸密封主備用水切換方法是提高事故處理效率的方法。只有清楚原因，落實措施，掌握方法才能真正防止事故發生，提高機組安全運行水平和事故處置能力。

參考文獻：

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