1、冰塞法處理600MW機(jī)組密封油系統(tǒng)異常問題的探討,王長(zhǎng)征 田亞 王保田,2006年5月16日,摘 要,本文介紹了應(yīng)用冰塞法處理600MW機(jī)組密封油系統(tǒng)異常問題的可行性、實(shí)施方案及消缺過程，提出了冰塞失效的原因及應(yīng)對(duì)措施，指出冰塞是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)隔離，避免整個(gè)系統(tǒng)和機(jī)組停運(yùn)的有效手段,一、設(shè)備概況,鄒縣發(fā)電廠期工程2x600MW機(jī)組（#5、#6機(jī)組）的發(fā)電機(jī)系日本日立公司和中國東方電氣集團(tuán)聯(lián)合設(shè)計(jì)制造，其主要特點(diǎn)是：全封閉、循環(huán)通風(fēng)、強(qiáng)制潤(rùn)滑、隱極式同步發(fā)電機(jī)，定子繞組采用水內(nèi)冷方式、轉(zhuǎn)子繞組和鐵芯采用氫內(nèi)冷方式。為防止運(yùn)行中氫氣沿發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸向外漏，機(jī)組配備了密封油系統(tǒng)，向轉(zhuǎn)軸與端蓋交接處的密封瓦循

2、環(huán)供應(yīng)高于氫壓的密封油。發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng)簡(jiǎn)圖見圖1。,正常運(yùn)行方式,汽輪機(jī)來的潤(rùn)滑油進(jìn)入密封油真空箱，經(jīng)主密封油泵升壓后由差壓調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)至合適的壓力（正常運(yùn)行中油氫差壓34-55kPa），經(jīng)濾網(wǎng)過濾后分別進(jìn)入汽輪機(jī)側(cè)和勵(lì)磁機(jī)側(cè)的密封瓦，經(jīng)中間油孔沿軸向間隙流向空氣側(cè)和氫氣側(cè)，形成油膜起到密封潤(rùn)滑作用，然后分兩路（氫側(cè)、空氣側(cè)）回油。,空氣側(cè)的回油進(jìn)入空氣析出箱，氫氣側(cè)的回油進(jìn)入密封油膨脹箱再向下流入浮球閥箱，再依靠壓差流入空氣析出箱。由于密封油進(jìn)油采用汽輪機(jī)潤(rùn)滑油這一高壓油源，空氣析出箱內(nèi)的油不會(huì)流入真空箱，而只能流入汽輪機(jī)潤(rùn)滑油套裝回油管，回到主油箱，開始下一個(gè)油循環(huán)。,二、冰塞法處理缺陷過

3、程,（一）缺陷原因 鄒縣發(fā)電廠#6機(jī)組在夏季高負(fù)荷期間，發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng)浮球閥箱突然出現(xiàn)油位維持不住的異常情況，密封油膨脹箱頻繁發(fā)出油位高報(bào)警，發(fā)電機(jī)開始進(jìn)油。經(jīng)過檢查及試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)缺陷原因?yàn)楦∏蜷y箱進(jìn)油門（圖1中的V1閥門）閥芯脫落，導(dǎo)致密封油膨脹箱油位升高，發(fā)電機(jī)進(jìn)油。由于浮球閥箱進(jìn)油門無法隔離，正常情況下必須停機(jī)來檢修或更換此閥門。而機(jī)組停運(yùn)代價(jià)太大，在此情況下可制作冰塞來隔離系統(tǒng)，處理缺陷。,（二）冰塞制作可行性分析 在系統(tǒng)介質(zhì)為液態(tài)時(shí)，如果設(shè)備出現(xiàn)故障需維修或更換，而該系統(tǒng)的相關(guān)部分無隔離設(shè)備，或隔離設(shè)備不可用，或隔離設(shè)備本身需要維修等，可使用冰塞法來隔離系統(tǒng)。 冰塞是管道內(nèi)的一段冰凍

4、的液體，可通過低溫冷卻劑冷卻管道介質(zhì)來制作。冰塞形成后能承載相當(dāng)高的壓力，甚至能承受超過管道的破裂壓力。液氮和液態(tài)二氧化碳都是理想的冷卻劑（液氮的蒸發(fā)溫度為-196；液態(tài)二氧化碳的升華溫度為-78）。下圖為使用液氮法在油水管道上制作冰塞的示意圖。,要制作冰塞，必須滿足以下4個(gè)先決條件,1、系統(tǒng)介質(zhì)溫度低于55； 2、系統(tǒng)壓力要低于300kPa； 3、管道內(nèi)流體的流量為零； 4、管道充滿液體介質(zhì)（油或水）。,1、測(cè)量的機(jī)組密封油回油溫度在6065之間，如果關(guān)閉浮球閥箱進(jìn)出口油門、旁路門，不流動(dòng)的密封油油溫將低于55，滿足冰塞制作先決條件。 2、 機(jī)組夜間低負(fù)荷時(shí)進(jìn)行消缺，發(fā)電機(jī)氫壓可由正常運(yùn)行的

5、380KPa降低到300KPa以下，滿足冰塞制作先決條件。 3、浮球閥箱進(jìn)出口油門、旁路門經(jīng)過閥門試驗(yàn)，關(guān)閉嚴(yán)密，閥門關(guān)閉后可以達(dá)到系統(tǒng)流量為零，滿足冰塞制作先決條件。 4、密封油系統(tǒng)工作介質(zhì)為N32汽輪機(jī)油（凝固點(diǎn)約為-17），膨脹箱回油管路規(guī)格為573.5（無縫鋼管10），滿足冰塞制作先決條件。,本缺陷采用冰塞法處理的可行性分析,（三）實(shí)施方案,1、首先根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況來確定冰塞的制作位置。冰塞制作位置選取的基本原則為：附近沒有焊縫（最好距離焊縫1.5m以上）；盡量避開靠近彎頭、三通或設(shè)備，冰塞夾套端口距彎頭、三通或設(shè)備的距離應(yīng)超過2倍的管徑；對(duì)受到剛性約束的管道，冰塞和剛性約束的距離要大

6、于3米；避免結(jié)冰膨脹所擠出的水被封閉形成封閉端。本文事例是在圖1中的L1處制作冰塞，以凍住密封油到浮球閥箱的回油。,2、在確定冰塞冷凍位置之后，金屬專業(yè)人員應(yīng)檢查L(zhǎng)1處管段有無夾雜、氣孔、裂紋等原始缺陷。在確認(rèn)相關(guān)管段無原始缺陷后，檢修人員在膨脹箱底部和膨脹箱U形管的放油管處另接閥門和軟管，使膨脹箱的密封油暫時(shí)通過外接軟管疏油到空氣析出箱（人為旁路掉密封油浮球閥箱的回油），由運(yùn)行人員通過調(diào)節(jié)閥門開度來控制膨脹箱的油位，盡量防止發(fā)電機(jī)進(jìn)油。,3、機(jī)組降低負(fù)荷后，運(yùn)行人員將發(fā)電機(jī)氫壓從正常運(yùn)行的380KPa降到300Kpa左右，隨后關(guān)閉浮球閥箱進(jìn)油門、出油門和旁路門。待不流動(dòng)的密封油油溫低于55后

7、，開始制作冰塞。約1個(gè)小時(shí)后，冰塞制作完畢，圖1中V1處管段的油被成功凍住，檢修人員開始拆掉浮球閥箱進(jìn)油門。,半小時(shí)后，新閥門更換完畢，打開浮球閥箱進(jìn)出口油門，投入浮球閥自動(dòng)控制密封油回油量，膨脹箱油位正常，發(fā)電機(jī)進(jìn)油現(xiàn)象消除，至此成功完成不停機(jī)處理密封油系統(tǒng)缺陷的工作。,（四）注意事項(xiàng),使用冰塞法處理設(shè)備缺陷前，工程技術(shù)人員應(yīng)充分論證方案，做好風(fēng)險(xiǎn)分析和事故預(yù)防方案。實(shí)際工作中，運(yùn)行、生技、檢修等相關(guān)部門需要充分溝通和協(xié)調(diào)，相關(guān)人員到位后，應(yīng)協(xié)同工作，爭(zhēng)取用最快的速度在最短的時(shí)間內(nèi)完成消缺工作。,在制作冰塞的過程中，管道也有可能破裂。原因主要有：冰塞形成后，體積增加，導(dǎo)致管道內(nèi)超壓；冰塞附近

8、管道遭受沖擊、管道超載或剛性約束過大；焊縫存在缺陷，導(dǎo)致裂紋擴(kuò)展；冷凍速率過大，導(dǎo)致高的熱應(yīng)力。相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施有：,應(yīng)對(duì)措施,1、避免形成高壓，即避免將液體封閉在一小段管道內(nèi)； 2、避免沖擊，特別是碳鋼，在用液氮制作冰塞時(shí)，溫度通常會(huì)降到-100以下，在此溫度下碳鋼變脆，若受到?jīng)_擊，易引起破裂； 3、遠(yuǎn)離焊縫和管件，如果無法避免，則首先進(jìn)行焊縫的體積檢查。,三、冰塞失效原因及應(yīng)對(duì)措施,冰塞失效是指冰塞不能和管道保持緊密結(jié)合，不能承受壓力，不能保持密封性。冰塞失效的跡象是管道變暖和工作介質(zhì)的流失。,冰塞失效可能的原因,液氮或干冰供應(yīng)不足、附近有熱源（如焊接）、干冰和管道接觸不好等。在此情況下，必

9、須檢查液氮瓶的裝量是否足夠，液氮供應(yīng)管線是否破裂或泄漏，附近是否有熱源（如焊接作業(yè)）。如果是干冰，必須檢查干冰夾套中干冰是否不足，干冰是否和管道接觸緊密（干冰夾套是否已經(jīng)松動(dòng)）。實(shí)踐證明迅速補(bǔ)充液氮、補(bǔ)充并拍實(shí)干冰使之和管道緊密接觸能迅速有效地阻止冰塞的初始失效。,確保冰塞的形成和保持，必須保證以下幾點(diǎn)要求,1、足夠的液氮供應(yīng)。不僅要有足夠的液氮形成冰塞，而且在整個(gè)保持期間也必須有足夠的液氮供應(yīng)，這對(duì)大管徑管道十分重要，因其液氮的消耗速率較大。在液氮用完之前應(yīng)更換新瓶，以維持冰塞； 2、足夠的液態(tài)二氧化碳供應(yīng)； 3、干冰和管道應(yīng)良好接觸； 4、冰塞附近應(yīng)無熱源，冰塞必須遠(yuǎn)離任何焊接操作以避免融化 。,四、結(jié)論,鄒縣發(fā)電廠通過在600MW機(jī)組發(fā)電機(jī)密封油回