消除发电机密封油系统差压阀阀芯脱落

季建宇

（江苏华电扬州发电有限公司汽机分部，江苏 扬州 225007）

1 机组概况

汽轮机接受自锅炉来的高温高压蒸汽，对汽轮机叶片进行喷射蒸汽，推动汽轮机旋转，通过联轴器带动发电机同步高速旋转，转子高速旋时会产生很多热量，大型发电机一般采用氢-氢冷却或水-氢冷形式，用氢气来冷却发电机转子和定子，发电机外壳与端盖组成密闭空间，发电机转子从端盖中间穿出，转子与端盖间密封采用密封瓦结构，发电机密封油系统高压油向密封瓦中间油槽提供油源，高压密封油高于氢气压力一定数值，高压油流从密封瓦油槽内向两侧泄压，从而隔断发电机内氢气向外泄漏，防止发电机内氢气向外泄漏。

发电机密封瓦采用单流环结构型式时，一般密封油系统设置成真空净油型系统，系统中的真空净油装置可有效吸除密封油中的水、气、汽，从而减轻发电机内氢气的污染。真空净油装置一般由真空油箱、油喷嘴、密封油真空泵组成，作为密封油系统附属系统。

密封油控制装置中的主要设备有：一台排氢调节油箱、一台真空油箱、两台主密封油泵(交流泵)、一台事故密封油泵(直流泵)、一台密封油真空泵、一只主压差阀(交流泵出口)、一只备用压差阀(直流泵出口)、一只主油泵溢流阀、一只再循环油路溢流阀、一只事故油泵溢流阀、两台密封油换热器(板式)、一套密封油滤油器、真空油箱液位计(带液位开关和变送器)、排氢调节油箱液位计(带液位开关和变送器)、密封油温监测表计(温度计、铂热电阻及温度开关)、仪表箱(包括压力及差压表计、压力及差压开关、压力及差压变送器，以及仪表阀组)、端子箱、阀门以及连接管路等。

密封油正常运行回路： 循环油箱储油管 →真空油箱→主密封油泵→主差压阀→冷却器→过滤器→发电机密封瓦→分两路，一路从密封瓦氢侧排油：氢侧排油消泡箱(发电机内侧)→排氢调节油箱→回真空油箱；另一路从密封瓦空侧排油：空侧排油箱（与发机轴承回油共用）→循环密封油储油箱→主油箱。另有一平衡油回路防止密封瓦卡涩，从主密封油泵出口→平衡油过滤器→密封瓦→循环密封油储油箱→主油箱。

密封油真空净油回路：由真空油箱来的油经主密封油泵，提高油压后进入主密封油泵出口管，经再循环门，由真空油箱内喷嘴喷出，在真空油箱中析出的水气汽由密封油真空泵抽出，经管道排向大气。

系统正常工作时，交流主密封油泵投入正常运行情况下，来自循环密封油储油箱的补油不断地进入到真空油箱中，补油中含有的空气和水份在真空油箱中被分离出来，通过真空泵抽出，并经过真空管路被排至厂房外，从而使进入密封瓦的油得以净化，防止空气和水份对发电机内的氢气造成污染。真空油箱的油位由箱内装配的浮球阀进行自动控制，浮球阀的浮球随油位高低而升降，从而调节浮球阀的开度，这样使得补油速度得以控制，真空油箱中的油位也随之受到控制。

密封油真空泵不间断地工作，保持真空油箱中的真空度。同时，将空气和水份(水蒸汽)抽出并排放掉。为了加速空气和水份从油中释放，真空油箱内部设置有多个喷头，补充进入真空油箱的油通过补油管端的喷头，再循环油通过再循环管端的喷头而被扩散，加速气、水从油中分离。

2 差压阀结构原理

2.1 应用原理

现场采用977HP型油氢差压调节阀，作为发电机密封油系统差压阀，是通过氢压与弹簧压力之和同密封油压进行比较，当有压差时，阀杆产生上下运动，改变阀口的开度，使压差阀出口流量及压力发生相应变化关系，并最终实现压力平衡。此时氢压与油压的压差ΔP相对恒定，通过调节弹簧预紧力可实现对压差值ΔP进行调整。该阀的压差调节范围为0.4～1.4bar。

2.2 工作原理

氢压通过外部控制管线引入主膜片上方，密封油压作经外部控制管线引入主膜片的下方。当氢压升高时弹簧带动膜片和阀杆组合件下移，阀口开度增大，压差阀出口流量增加致使密封油压增大，直到在设置的压差值ΔP附近达到平衡为止。

反之当氢压降低时弹簧带动膜片和阀杆组合件上移，阀口开度减小，压差阀出口流量减小致使密封油压减小，直到在设置的压差值ΔP附近达到平衡为止。

2.3 阀门描述

977HP差压调节阀主要用于发电机组密封油系统为调节发电机密封瓦处油、氢压差而设计的。通过两根引压管将发电机密封瓦处的油压和氢压反馈到压差阀。不管氢压力如何变化，977HP压差阀的平衡系统都能自动调节阀口的开度准确地控制压差阀出口流量最终实现油、氢压差的平衡。

2.4 助推系统

977系列带有一个平衡膜片和辅助系统，当调节阀处于关闭状态时，入口压力作用在阀片的上方并通过阀笼顶部的孔作用在平衡膜片的下方。同时，出口压力作用在阀片的下方，并通过阀片上的槽和阀杆及阀杆套中间的一个环型空间形成的通道作用在平衡膜片的上方。阀片开启时，来自入口处的介质通过阀片流向出口处。在阀片下方靠近作用阀片的地方流量非常小。由于流道中的介质流速使压力减小，因此作用在阀片附近的油压高于在流动通道中的压力。阀片附近较高的压力通过作用阀片和阀杆与阀杆套间的环形空隙作用在平衡膜片上。

作用在平衡膜片上的油压有助于阀片的下移并补偿弹簧与膜片的作用效应。这将增大调节阀的幅度变化范围并改进它的工作性能。

3 现场故障

燃气机组双班运行，机组备用时，密封瓦用油较少，密封瓦回油量少，回油温度下降，造成真空油箱油位下降，真空油箱浮球阀不能及时跟踪，有时达到低油位报警，一般情况下，开启事故油泵，补充真空油箱油位。

近期，发现差压阀异常，密封油压偏高，差压阀不能控制密封油压。手动调整差压阀预紧弹簧，密封油压无变化。开启差压阀旁路阀，关闭差压阀前后截止阀，差压阀切出运行。

4 原因分析

1）密封油泵出口溢流阀油压控制在0.95MPa，而事故油泵出口溢流阀油压控制在1.15MPa，当事故油泵开启后，差压阀迅速关闭。2）差压阀阀座及阀笼是铝制品，阀芯由阀杆、阀杆套、阀板组、作用阀片、垫圈、E型垫圈、插销、防过压螺母组成，阀杆、阀压套、阀板组、垫圈、E型垫圈、插销、防过压螺母为不锈钢材质，作用阀片是复合塑料件，强度较弱，为了保护阀笼和阀板组而设置，起到缓冲和保护作用。当差压阀快速关闭时，作用阀片起缓冲作用。

5 改进方案

1）事故状态下，启动事故油泵后，安排差压阀计划，检查差压作用阀片是否受损，做到预先处理。2）为了真空油箱补油，开启事故油泵，应先切出差压阀运行，采用差压阀旁路系统运行，减小差压阀关闭时冲击。3）阀门执行机构部分加限位装置，将阀门下半部组装完成，阀门密封位置对零，测量安装垫圈与隔膜板距离，加工一环形筒体，一侧加工外螺纹，环形筒体侧加工若干孔，防止隔膜板上腔因加装环形筒体后减小了氢侧油压作用力，重新加工安装垫圈，内圈增加内螺纹，环形筒体与安装垫圈相连，通过螺纹校准阀门零位后，用紧定螺钉将环形筒体固定，然后继续安装阀门其它部件，如弹簧、封闭套、调节螺钉等。

6 总结

差压阀增加环形筒体限位装置后，阀门关闭时，阀门作用阀片几乎不受力，不容易被垫圈剪损。事故油泵启动后，差压阀迅速关闭时，由于安装了限位装置，有效避免了隔膜板下腔油压升高后，阀芯上提后挤压作用阀片，造成作用阀片损坏现象。