2019-12-04 13:52
单流环密封系统
1.1 密封原理
发电机正常运行时，机内氢气压力为 0.3 MPa（3 bar）。为 保证氢气不会泄漏至大气中，由系统提供大于氢压 0.05 MPa （0.5 bar）的密封油。本系统通过轴上的密封环提供密封油来保 证发电机的密封性。密封环位于发电机的挡油板和轴承之间。密 封瓦分为氢侧瓦和空侧瓦，共 8 块，每侧 4 块，每块瓦之间没有 连接，靠氢侧瓦和空侧瓦外圆上的一圈弹簧箍筋在转轴上。密封 油沿氢侧瓦和空侧瓦之间的缝隙流入，分别向两侧密封瓦流动。
1.2 系统流程
1.2.1 事故运行方式 单流环密封油系统事故运行方式可能会导致密封油中含有 的空气和水被带入发电机。需对氢气纯度进行持续监测，必要时 需通过充排氢的方式提高发电机内氢气纯度。同时，持续监视发 电机泄漏监测罐液位，必要时排油。如主油泵和应急交流油泵故 障，系统通过直流应急油泵供油。直流电机驱动密封泵只有在紧 急情况下方可运行，此时，应将发电机卸载并除气。 如直流应急油泵出现电气或机械故障，系统可采用低压运 行模式。即润滑油回路的油通过滤油器引到发电机端。发电机内 氢气压力被调节到与润滑油压力相对应的值。避免发电机在停 机过程中出现大量氢气泄漏事故。
1.2.2 单流环系统的优点
（1）只有一路供油回路，结构简单，便于厂房布置，设备成本 较低。
（2）密封瓦调节简便，正常运行工况下，保证油压高于氢压 0.05 MPa（0.5 bar）。压差采用自动调节，保证了密封系统的可 靠性。
（3）真空罐 GHE001CW 设置油处理系统，通过真空泵将罐 内压力保持在 0.0067 MPa（0.067 bar）。主油泵设置大流量的 回油系统，通过管内喷头有效去除密封油中含有的水分和溶 解气体。
1.2.3 单流环系统的不足
（1）密封方式简单，不能够完全密封，正常运行期间仍有氢 气随系统泄漏。
（2）仅设置一台主油泵，运行操作灵活性差。一旦出现故障， 发电机内的氢气纯度难以保证。
（3）对于大功率汽轮发电机组，为保证发电机的冷却效率， 运行氢气压力较高，采用单流环系统，正常运行期间随系统带出 的氢气量较大，增加了运行复杂性，同时提高了运行成本。
2 双流换密封系统
双流环密封油系统较单流环系统结构更为复杂。系统设置 两条独立的密封油回路，即空侧回路和氢侧回路，分别实现对发 电机空、氢侧密封瓦的供油和回油循环。压力油通过不同的油槽 送入密封瓦，在转轴和密封瓦的间隙处往相反的方向分别向空 气侧和氢气侧流动，由于进油压力通过平衡阀严格控制，正常运行阶段出现的窜油量极少。
2.1 系统流程 双流环系统相对单流环密封油系统增加了 2 台氢侧密封油 泵，2 台氢侧密封油换热器，2 台氢侧密封油过滤器，2 台油压平 衡阀等主要设备。
2.1.1 空侧密封油回路 润滑油箱来油通过过滤器进入密封油装置，密封油泵（1 台主 油泵，1 台交流应急油泵，1 台直流应急油泵） 经滤网改善油质后， 注入密封瓦。回路通过压差阀控制油泵的油量。压差调节阀控制空 侧密封油量正常运行工况下保持在 220 L/min。备用油泵运行方式 相同。密封瓦排油通过重力流经过 GHE 回油箱回至主油箱。
2.1.2 氢侧密封油回路 氢侧密封油泵从氢侧储油箱获得油源，通过滤网、冷却器向 密封瓦供油。氢侧设有两台密封油泵，正常运行时 1 台运行，1 台备用。氢侧额定密封油流量为 40 L/min。密封油通过冷却器 被冷却至 45 ℃后进入密封瓦。系统通过平衡阀调节供油压力， 使其与空侧供油压力一致，避免窜油影响氢侧密封油质量。系统 通过发电机两端密封装置与出油箱连通，以保证两端密封装置 油压的平衡。储油箱与油位控制箱连通，当油箱液位高时，浮球 将排油阀打开使得多余的油排入空侧油路，当油箱液位低，浮球 阀自动控制阀门将空侧油补入。
结论
单流环与双流环系统在实际应用中各有优缺点，但随着机 组容量的增加，双流环系统的密封性好和较高的可靠性等优势 逐渐突出。油质对于系统运行的可靠性至关重要，密封油系统在 向空侧密封油供油时也应加强油质的监测。否则一旦出现窜油 问题，发电机内的氢气纯度可能会受到影响。 双流环系统氢侧回路作为闭环回路，最容易出现的故障即 是发电机进油。除在运行期间严格执行规程外，应从提高系统排 油能力方面着手，提高系统运行的可靠性。本文介绍增加氢侧向 空侧排油管线的方法，避免密封油箱因重力排油不及时造成系 统故障的可能。为后续系统设计和故障处理提供借鉴。