（深圳妈湾电力有限公司 广东深圳 518066）
摘要：油密封装置是发电机重要组成部分，本文分析了密封油箱补排油系统存在的故障问题，通过对密封油箱补排油浮球阀进行改造，提高了机组运行安全可靠性，取得较好的效果。
关键词：密封油箱；补排油浮球阀；技术改造
一、概述
妈湾电厂总装机容量1800MW，发电机选用的是由哈尔滨电机厂生产的QFSN—300—2型发电机，本发电机采用双流环式油密封，油密封装置置于发电机两端端盖内，其作用是通过轴颈与密封瓦之间的油膜阻止了氢气外逸。双流即密封瓦的氢侧与空侧各自是独立的油路，平衡阀使两路油压维持均衡，严格控制了两路油的互相串流，从而大大减少了氢气的流失和空气对机内氢气的污染。从密封瓦流出的氢侧回油汇集在密封座下与下瓣端盖组成的回油腔室进行油氢分离，分离氢气后的油流回到氢侧密封油箱，在独立的氢侧油路中循环。
对于氢冷汽轮发电机组来说，确保不发生氢气外漏、保持发电机内的氢气纯度、避免发电机进油是三项极其重要的安全指标，双流环式轴密封供油系统中的密封油箱补排油装置自动化的可靠性对完成三项指标起着不可忽视的作用。
深圳妈湾发电总厂六台300MW机组，均是双流环式轴密封氢冷汽轮发电机，密封油箱的自动补排油装置采用的是美国西屋公司的技术、国内生产的补油浮球阀和排油浮球阀，每个油箱内安装两个相同的自动补排油阀装置，阀体装在油箱的底部，浮球经支架延伸到油箱的中心部位，阀门的底部和油箱的顶部设有强排强补调整杆，结构比较复杂。
二、密封油系统存在的问题
我厂密封油系统经过几年运行后发现各台机组的密封油箱补排油系统都不同程度的存在各种缺陷，影响着机组的安全运行，主要存在以下问题：
1、#1、#4、#5机组的密封油箱都存在着一边补油、一边排油的现象，这种现象增加了空、氢两侧密封油的窜量，使氢气纯度严重下降。
2、油箱油位控制不够准确，有时油位出现偏高或偏低现象，#5机较严重。
3、阀体与油箱的结合面及调整杆部分容易发生泄漏。
4、由于#4、#5机组油箱比较小，机组在风压试验或气体置换时极容易发生密封油箱满油现象；
5、补油浮球阀和排油浮球阀的强排强补调整门操作不方便而且不可靠，1#机曾在运行中调整杆脱落，密封油箱内的油及氢气外溢，造成事故停机。
以上问题的存在严重威胁着机组安全运行。
三、改造的可行性
1、设备选型
我厂#4、#5机组氢侧密封油箱由哈汽厂选配的是 （1/2×550）2×3.14×850㎜=0.21 M3油箱。因为#4、#5机这样的小型密封油箱在发电机做风压试验或气体置换时常有因密封油箱满油而使发电机进油的事故发生。所以，在选用补排油装置时不仅要考虑解决一边补油、一边排油，油位忽高、忽低问题，还要解决油箱满油问题。
针对上述问题，经过研究、探讨决定对密封油箱进行技术改造，在对市场作出调研之后，根据各设计参数和结构性能，能适合我厂汽轮发电机密封油系统安装位置，严控改造系统的范围，并能解决经常出现的问题，决定选用由肇东市风华发电机配件厂研制的YKF-1型和YKF-2型补排油浮球阀。
2、YKF-1型补排油浮球阀与YKF-2型补排油浮球阀结构特点
YKF-1型补排油浮球阀是一种纯机械式旋转阀，由阀体、阀芯、连杆、浮球等部件组成，并且集补油和排油于一体，其工作原理是浮球随液面变化上升或下降，通过连杆带动阀芯旋转，打开或关闭补油或排油通路，对油箱液面进行调整，液面在补排油浮球阀的控制下，会稳定在一个设计高度上不发生变化，在整个运行期内不必进行人工调整，不会发生故障，空侧密封油也不会因向密封油箱补油而发生油压波动。
YKF-2型补排油浮球阀是在YKF-1型基础上的功能升级，该阀除了具备YKF-1型补排油浮球阀的所有功能外，还具备零氢压自动控制的新功能，这种功能的建立实现了密封油箱由零氢压到额定氢压的全程油位自动控制，这不仅在低氢压时减轻了运行人员的劳动强度，而且提高了机组的安全性能。
1、阀体 2、阀芯 3、连杆 4、浮球
5、逆止门、 6、排油导管
YKF-2型补排油浮球阀结构示意图
（图一）
YKF-1型补排油浮球阀是由一个浮球来控制补油和排油两个通路，浮球高于油箱中心2—3cm时排油通路开始打开，浮球低于油箱中心2—3cm时补油通路开始打开，中间有5—6cm左右的空挡属于不补也不排的状态，所以克服了有补油和排油同时存在的现象。另外由于该阀是直接装在密封油箱的中间部位，所以设计了一种特殊的结构在阀芯的两端形成两个高压密封油环，使氢气不会经阀芯的间隙进入阀体内从排油孔排出。在阀体下部还设有一个排油导管，该导管始终埋入油内，所以该阀装于密封油箱的中间，当液面低于阀体时也不会跑氢，同时又使阀芯具有良好的润滑性能。
YKF-2型补排油浮球阀，该阀除了具备YKF-1型补排油浮球阀的所有结构和功能外，还具备零氢压自动控制的新功能，该阀体与YKF-1型补排油浮球阀构造结构的主要区别是在YKF-2型补排油浮球阀阀体内的排油导管上增加了逆止门，和动力排油系统，并起动力排油作用。在机组运行时，当发电机处于低氢压运行时，密封油箱就将失去自动排油的能力，这时密封油箱油位增高时，只能靠现场调整氢侧油泵出口的动力排油门来控制排油，这样做不仅增加了运行的劳动强度，也容易因调整不及时造成密封油箱满油，另外发电机做风压试验或气体置换时常有因密封油箱满油而使发电机进油的事故发生，尤其是#4、#5号机这样的小型密封油箱更容易满油。YKF-2型补排油浮球阀就是针对上述情况研制的一种在发电机零氢压也能够自动控制的新型的补排油装置，发电机在额定氢压运行时油箱的排油是靠油箱的内部压力通过排油导管6、逆止阀5经阀的内部控制由排油孔排出；当发电机处于低氢压运行或做风压实验、气体置换时只要打开氢侧密封油泵出口和该阀动力排油孔之间的截止阀，即可自行转换成动力排油自动控制，排油通道是氢侧密封油泵出口的压力油经截止阀进入补排油浮球阀，经阀的内部控制由排油孔排出，由于有逆止门5的存在，压力油不会通过排油导管6进入油箱内。以此达到低氢压油位自动控制的目的。这种功能的建立实现了密封油箱由零氢压到额定氢压的全程油位自动控制，这不仅在低氢压时减轻了运行人员的劳动强度，而且提高了机组的安全性能。
四、实施方案
从安全、技术角度考虑，#5机选配安装了一个YKF-1型补排油浮球阀和一个YKF-2型补排油浮球阀，各置于密封油箱两侧中间位置。排补油管通径采用Ø25×2㎜不锈钢管材料管件，经实地测绘计算确定排补浮球阀中心位置。如图二所示。
浮球阀安装示意图 端板开孔尺寸
（图二）
#4、#5机密封油箱补排油浮球阀管路连接示意图如（图三）所示，在密封油箱上安装了YKF-1、YKF-2型补排油浮球阀各一台，其中YKF-2型补排油浮球阀的动力排油管经截止阀7与氢侧密封油泵的出口连接，截止阀1、2、3、4是两个补排油浮球阀外接门，为了减少改动范围、保留原有部分系统，建议原浮球阀的阀体只拆除了门芯部分，变成了连通管，与之连接的截止阀5、6也未拆除，而是改为备用手动补油门和排油门。两个补排油浮球阀并联安装，运行时同时工作，但当某一个阀出现故障时，另一个阀可以单独工作，这种安装形式既增加了系统的可靠性，也使液面控制得更稳定。
当发电机处于低氢压运行或做风压实验、气体置换时只要打开截止阀7，即可自行转换成动力排油自动控制油位，排油方式是氢侧密封油泵出口的压力油经截止阀7进入补排油浮球阀，当密封油箱的油位高于设定值时排油孔开启，密封油泵出口的压力油经排油孔排出，达到调整油位的目的，另一方面当密封油泵出口的压力油接入补排油浮球阀后，浮球阀与油箱相通的排油导管会自动关闭，避免压力油通过排油导管打入油箱内。
YKF-1型、YKF-2型补排油浮球阀管路连接示意图
（图三）
五、效果评价
由于将阀的整体均装于油箱内，外部只有两个外接管与截止阀连接，所以基本没有漏点。又由于是用一个浮球控制补油和排油两个通道，既浮球在高位时排油孔打开，浮球在低位时补油孔打开，所以不会出现补油孔和排油孔同时打开的可能，也就是说不会一边补油一边又在排油。#5机经长期的运行观察，密封油箱的油位始终稳定在接近中间的位置不发生变化，控制室计算机显示同一负荷时油位曲线呈水平直线状；消除了改造前机组运行在同一负荷时，且发电机氢系统也未补氢的情况下发生密封油箱油位波动的问题。
现在#5机密封油排补浮球阀装置运行良好，当负荷变化时，排补浮球阀动作，油位随机变化而波动，波动范围在188—180㎜之间。经过长期运行的实践，#4、#5号机的改造方式真正地实现了密封油箱的排补油自动化，在密封油泵启动前只要将截止阀7打开，就不必再进行任何人工操作，无论油箱内有无压力，都不用担心密封油箱满油，油位会很好的控制在理想状态。机组正常运行以后，或氢压达到额定值时，将截止阀7关闭，补排油浮球阀即自动转化为密封油箱内氢气压力下的自动排补油。
论文作者:金培红
论文发表刊物:《河南电力》2018年2期
论文发表时间:2018/6/11
标签：油箱论文; 浮球阀论文; 发电机论文; 阀体论文; 机组论文; 氢气论文; 截止阀论文; 《河南电力》2018年2期论文;