雙流環式密封油系統改造對氫氣純度的影響研究

張成陽

【摘要】針對青島電廠#2機組氫氣純度下降過快的問題，本文從密封油系統著手進行分析，找出了防爆風機入口管不暢和平衡閥信號管中有氣體兩個主要影響因素。通過對密封油系統進行技術改造，完成了對策的實施，并且驗證了改造后的氫氣純度效果。

【關鍵詞】氫氣純度;補氫量;雙流環式密封油系統;防爆風機;信號管? ? ? ? ? 【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.31.118

1、引言

青島電廠4×300MW發電機組采用氫氣作為冷卻介質，因為氫氣導熱性好（導熱系數為空氣的8.4倍），比重小，擴散快。為使機組能夠安全、可靠、經濟、穩定的運行，必須嚴格地保證發電機內部的氫氣純度符合標準。

青島公司#2機組在運行中存在氫氣純度下降過快的異常現象，為了使氫氣純度保持在96%以上，就需要補氫和排污，威脅到機組的安全運行，增加了機組的運行成本。

2、密封油系統原理

氫氣的密封采用雙流環式氫油密封系統。為防止發電機內的氫氣通過軸端向外泄露，在發電機的兩端設置了油密封裝置。通過供油及控制裝置，為密封瓦提供空側、氫側密封油及空側推力油。通過密封油系統的差壓閥，對密封油壓進行調整，使密封油在密封瓦和轉子軸頸之間的間隙中形成并維持高于發電機內氫氣0.084±0.01MPa的密封油流，從而保證機內氫氣與外部空氣隔絕。如圖1所示。

3、影響發電機氫氣純度的因素

通過分析發電機的氫氣系統和密封油系統，混入氫氣系統的雜質氣體可能來自以下方面：

（1）氫氣純度測量不準確。

（2）新氫質量不合格。

（3）氫氣濕度大。

（4）密封油含水超標。

（5）密封瓦處空、氫側密封油竄流。

（6）差壓閥工作不正常。

（7）密封油防爆風機工作異常。

4、氫氣純度下降的原因及處理

4.1故障情況

經過調查發現，自2012年以來#2機組出現氫氣純度維持不住的異常現象，每天需要補氫和排污來提高氫氣純度，并且只能將純度維持在96%左右，達不到標準純度要求。統計了2012.8-2013.2#2機組的日均補氫量情況，如表1所示。

同期其他三臺機組的補氫量約為9.4 m3/day，差值為9.7m3/day，這部分補氫量增加了機組的運行成本，嚴重影響機組經濟性和安全性。

4.2原因分析

（1）在現場檢查過程中發現勵端和汽端的空、氫側信號管差壓表時常出現偏差超過±490Pa的標準值情況，可能是信號管的壓力損失情況不同所致，所以這是影響因素。

（2）現場檢查防爆風機的工作情況，測量了防爆風機入口的負壓情況，測量數值負壓最大為-860Pa，達不到標準要求，防爆風機出力不足。

4.3處理方法

影響因素1：防爆風機入口管不暢。通過分析發現，防爆風機入口負壓低是由于防爆風機入口管布置不合理積油所致，如圖2所示。

在#2機大修期間，對此影響因素進行了解決。將防爆風機平臺提升至12.6米工作層，使防爆風機入口高于空側油箱的排煙管引出位置。如圖3所示：

影響因素2：平衡閥信號管中有氣體，經過觀察，勵端和汽端的空、氫側密封油信號管為U型布置，如圖4所示。

利用#2機大修機會，對密封油信號管的布置形式進行了優化，如圖5所示。

4.4實施后的效果

通過對以上兩個影響因素進行處理，達到了以下效果：

（1）在正常運行時，防爆風機入口處的負壓可以達到-1700Pa，出口處疏油順暢。

（2）勵端和汽端的空、氫側差壓數值符合±490Pa的要求，如圖6所示。

（3）設備改造完成后，在機組正常運行時，氫氣純度由處理前有較大的提升，能夠維持在97%左右，日均補氫量降至了6.9 m3/day，達到了歷史最好水平，提高了機組運行的安全性、經濟性和穩定性。

結論：

通過對影響氫氣純度的因素進行分析，找出了防爆風機入口管不暢和平衡閥信號管中有氣體兩條主要因素，用設備改造的方法對以上因素進行了處理，達到了預期效果。