发电机密封油箱控制系统异常分析及处理

来源：中国热力发电网作者：佚名发布日期：2008-3-27 15:44:23

电机'>发电机密封油箱控制系统异常分析及处理姜光辉李娅

（华能德州电厂，山东德州253024）

[摘要]本文简要介绍了电机'>发电机密封油箱控制系统的基本原理和结构特点，并对华能德州电厂＃1－＃4机组电机'>发电机密封油箱控制系统在运行中出现的异常情况进行了分析，而且阐述了对异常问题的处理方法，最后分析了改进后的效果。

[关键词]密封油箱；电磁阀；控制系统；继电器

0概述

华能德州电厂一、二期共4台300MW机组，汽轮电机'>发电机组系东方电机厂生产，型号均为：QFSN－300-2型。众所周知，大容量汽轮电机'>发电机大多采用氢冷方式，凡采用氢冷方式的电机'>发电机就必须相应设置轴封装置即油密封装置，用于密封转子与端盖之间的动、静间隙，阻止氢气外泄。这是国内外通行的、成熟的及唯一的密封手段。密封油系统用以保证密封瓦所需压力油不间断地供给，以密封电机'>发电机内的氢气不外泄，并润滑、冷却密封瓦。

汽轮电机'>发电机组密封瓦一般都采用双流环式瓦，其供油系统有两路各自独立而又互相联系的油路组成。一路向密封瓦空气侧供油，密封油与空气接触，称为空侧油路。另一路向密封瓦氢气侧供油，密封油与氢气接触，称为氢侧油路。

密封油箱是氢侧油路的独立油箱，接收氢侧密封瓦的回油，为氢侧密封油泵提供油源，进行油氢分离。分离出来的氢气通过油箱顶部的回气管回到电机'>发电机内，也可以通过励端氢侧回油管回到电机'>发电机内。油箱上装有液位信号测量筒和补、排油电磁阀用以维持油箱油位。密封油箱在电机'>发电机密封油系统中起着极为重要的作用，油箱内油位过高或过低都会引起电机'>发电机密封瓦氢、空侧油压波动，甚至可能造成氢气泄漏，引发恶性事故。近年来，华能德州电厂＃1－＃4机组电机'>发电机密封油箱控制系统在运行中曾经出现过多次异常情况，造成电机'>发电机密封瓦漏油，或密封瓦氢、空侧油压及机内氢压异常波动等故障。因此，本文以运行实例为依据，在认真调查研究的基础上，对电机'>发电机密封油箱控制系统运行中出现的异常情况进行了分析，以引起人们对该系统的重视。

1电机'>发电机密封油箱控制系统原理

正常运行时，密封油箱油位是根据电机'>发电机密封瓦的实际工况上下波动的。由于氢侧密封油有少量窜入空侧，会使油箱油位降低，当油箱油位降至液位信号测量筒中间位向下约90毫米时，液位信号测量筒内的磁性浮子使测量筒内的“油位低”干簧管内接点接通，通过电器回路打开补油电磁阀，由空侧密封油泵出口向油箱补油，同时向集控室BTG盘发“密封油箱油位低”信号。如果电磁阀失灵或故障致使油箱油位继续降低至液位信号测量筒中间位向下约180毫米时，则向集控室BTG盘发出“密封油箱油位失控”报警信号，提醒运行人员立即手动补油。正常补油电磁阀动作向油箱补油，油箱油位上升至液位信号测量筒中间位向上约90毫米时，液位信号测量筒内的磁性浮子使测量筒内的“油位高”干簧管内接点接通，通过电器回路打开排油电磁阀，向电机'>发电机密封油系统隔氢装置排油，同时向集控室BTG盘发“密封油箱油位高”信号。如果电磁阀失灵或故障致使油箱油位继续上升至液位信号测量筒中间位向上约180毫米时，则向集控室BTG盘发出“密封油箱油位失控”报警信号，提醒运行人员立即手动排油。液位信号测量筒中间位也设有一“油位正常”干簧管，用于补、排油电磁阀的复位。

电机'>发电机密封油箱控制回路系统如图1所示。

图中，K－电源开关；R－熔断器；LI3104-2－油位低干簧管；4ZJ-2、4ZJ-3－油位正常继电器常开接点；3ZJ－油位低继电器；1GA－手动补油停止按钮；1KA－手动补油启动按钮；3ZJ-3、3ZJ-1－油位低继电器常开接点；LI3104-3－油位正常干簧管；4ZJ－油位正常继电器；LI3104-4－油位高干簧管；5ZJ－油位高继电器；2GA－手动排油停止按钮；2KA－手动排油启动按钮；5ZJ-1、5ZJ-2－油位高继电器常开接点；1DF－补油电磁阀；2DF－排油电磁阀。

由控制回路图可以看出，本系统共有三个保护回路：

1、油位低时LI3104-2－油位低干簧管闭合，使3ZJ－油位低继电器带电，3ZJ-1－油位低继电器常开接点闭合，从而驱动1DF－补油电磁阀；

2、油位高时LI3104-4－油位高干簧管闭合，使5ZJ－油位高继电器带电，5ZJ-1－油位高继电器常开接点闭合，从而完成2DF－排油电磁阀保护自启；

3、油位正常时LI3104-3－油位正常干簧管闭合，使4ZJ－油位正常继电器带电，4ZJ-2、4ZJ-3－油位正常继电器常开接点闭合，这时无论是3ZJ－油位低继电器，还是5ZJ－油位高继电器都将失电，从而使1DF－补油电磁阀或2DF－排油电磁阀失电关闭。

正常运行时，三个保护回路必须做到动作稳定、可靠，才能确保电机'>发电机密封油箱油位在正常的范围内波动，从而为电机'>发电机密封油系统的安全运行提供有力的保障。

2系统常见故障分析及处理

2.1干簧管故障分析及处理

干簧管是测量密封油箱液位信号的一次元件，系统中共有5只，安装于电机'>发电机密封油箱旁边的液位信号测量筒内，分别测量油位高、油位正常、油位低等5个信号，在触发相应的保护回路的同时，向集控室BTG盘报警系统发送油位高、油位失控、油位低三个报警信号。液位信号排列如图2所示。

干簧管是对磁性极为敏感的元件，正常时干簧管的接点是断开的，遇到磁性物体时接点闭合。系统运行中出现过以下故障：

1、干簧管长时间受磁铁影响，自身带磁，无论是否接触磁性物质，接点都自动闭合，造成信号误发和控制回路误动作。

2、干簧管处于交流220V电路中，接点频繁动作造成接点积碳或烧蚀现象，遇磁铁时接点无法闭合，从而在密封油箱任何工况下都不能发出报警信号，也无法触发保护回路，造成油位失控。

针对以上两种情况，我们制定了相应的对策：

1、每台机组小修时必须将5只干簧管全部更换，干簧管必须牢固地焊接在保护回路中，并且必须联系运行人员将保护回路及报警信号全部试验一遍。

2、密封油箱控制系统运行中出现缺陷，检修人员必须将5只干簧管全部检查一遍，再联系运行人员将保护回路及报警信号全部试验一遍，确保万无一失。

2.2继电器故障分析及处理

继电器是密封油箱控制回路中重要的电器元件，由它们来驱动油箱的补、排油电磁阀动作。改造前本系统采用的是电磁继电器，电磁继电器是一种用电磁铁控制的电路开关，其构造和工作原理如图3所示。

由电磁铁、电源和电键组成控制电路。由电磁阀、强电电源和电磁继电器的触点部分组成工作电路。闭合控制电路电键，电磁铁线圈中有控制电流通过时，电磁铁就吸引衔铁，使工作电路触点闭合，电磁阀启动。断开控制电路的电键，电磁铁失去磁性，弹簧把衔铁拉起，在触点处切断工作电路，电磁阀停止工作。

由于继电器在正常运行中需要频繁动作，而继电器触点处于交流220V回路中，在断开、闭合的过程中很容易打火，华能德州电厂＃1－＃4机组电机'>发电机密封油箱控制系统继电器都有不同积碳或烧蚀的现象，触点闭合后电阻值增大，使系统回路动作不正常；有时系统回路需要继电器一直带电，继电器线圈长时间工作导致发热，使线圈的绝缘电阻降低甚至烧毁，从而使系统无法正常工作。

因此在小修中我们陆续将＃1－＃4机组密封油控制系统继电器全部更换为上海华一产MA406A型继电器，并在以后的每次检修中都要对继电器线圈和触点进行绝缘和电阻测试。

2.3补、排油电磁阀动作异常分析及对策

电磁阀负责密封油箱控制系统补、排油的工作，原系统采用直动式电磁阀。工作原理为通电时，电磁线圈产生电磁力把关闭件从阀座上提起，阀门打开；断电时，电磁力消失，弹簧把关闭件压在阀座上，阀门关闭。　　　　

电磁阀也是平时运行中故障率较高的设备，主要存在以下两种情况：

1、电磁阀由于频繁动作，阀体内磨损、脏污情况严重，卡涩现象时有发生，无法完成系统的正常补、排油工作；

2、系统补、排油管路太细，直径仅有12mm，致使补、排油缓慢；而且由于电磁阀长时间工作，带电线圈发热使其绝缘电阻降低甚至烧毁，从而引起工作不正常，使整个系统回油不畅。

针对以上两种情况我们采取了两项措施：

1、在小修中将电磁阀全部更换为DANFOSSBO240C;EExmIIT4电磁阀，电磁阀为分布直动式电磁阀。它的工作是一种直动和先导式相结合的原理，当入口与出口没有压差时，通电后，电磁力直接把先导小阀和主阀关闭件依次向上提起，阀门打开。当入口与出口达到启动压差时，通电后，电磁力先导小阀，主阀下腔压力上升，上腔压力下降，从而利用压差把主阀向上推开；断电时，先导阀利用弹簧力或介质压力推动关闭件，向下移动，使阀门关闭。该电磁阀具有流体压差条件要求范围宽，在零压差或真空、高压时亦能可靠动作等优点，从而保证了电磁阀的正常工作。

2、对系统油管路进行改造，将直径12mm补、排油管路全部更换为直径18mm的管子，从而缩短了电磁阀的带电时间，提高了补、排油的效率。

2.4测量筒设计缺陷及改进

密封油箱测量筒采用的是连通器的原理，在密封油箱的底部与顶部分别接出两个连通管与测量筒相连。测量筒中间一般采用有机玻璃材料，目的是为了容易观察油位；为了便于和连通管焊接，两头多采用碳钢材料，这就留下了安全隐患。

为了使干簧管感应灵敏，通常选用的测量筒中间浮子磁性很大。2000年6月，＃4机组电机'>发电机密封油系统出现过一次这样的事故：当密封油箱油位升高时，油位高干簧管闭合，排油电磁阀打开排油，但由于排油较慢，油位继续升高到测量筒顶部，这时测量筒浮子吸到测量筒顶部的碳钢上，排油电磁阀一直向密封油系统隔氢装置排油，油位下降时，所有的干簧管无法感应到磁性，都没有动作，最终密封油箱排空，造成密封瓦氢侧油压剧烈波动，电机'>发电机内氢气从密封油箱经排油电磁阀窜至隔氢装置，引起隔氢装置压力增高，密封瓦空侧回油不畅，便从密封瓦处大量涌出，幸好运行巡检人员发现及时，才未引起更为恶性的事故。接受这次教训，事后我们便将＃1－＃4机组密封油箱测量筒全部更换为上海远望液位计厂产UHZ-57/C-UK型不锈钢结构测量筒，从而杜绝了类似事故的重复发生。

3改进后效果

以上这些是电机'>发电机密封油控制系统在平时运行中故障率较高的几种情况，系统手动补、排油的按钮极少出现故障，因此不作为本文讨论的重点。当然每次系统维护检修时回路中元件、端子排接线都要做细致的检查，确保接线牢固、可靠。图4记录了改造后华能德州电厂＃3机组电机'>发电机密封油系统的实时工况。

图4＃3机组电机'>发电机密封油系统模拟图

经过我们的技术改造，最近两年来华能德州电厂＃1－＃4机组电机'>发电机密封油箱控制系统一直工作稳定可靠，缺陷率大大降低，电机'>发电机供、回油回路通畅，再没有发生过密封瓦漏油的情况，电机'>发电机密封油与氢气的差压稳定地维持在0.05±0.02MPa范围内，保障了机组的安全稳定运行。

参考文献
[1]国家电力公司标准《汽轮电机'>发电机运行规程》（1999年版）
[2]东方电机厂《300MW氢冷电机'>发电机氢、油、水系统说明书》（1996年版）

[3]姚德权任秀春《如何解决氢冷汽轮电机'>发电机的内漏油问题》电力建设2000年第7期