冰塞法清除发电机组密封装置异常问题的探讨_广州康明斯

　　摘要:本文讲解了运用冰塞法消除600KW发电机组密封油装置非正常问题的可行性、实施方法及消缺流程，提出了冰塞失效的因由及应对办法，指出冰塞是实现系统隔离，防止整个装置和发电机组停运的有效手段。

　　康明斯发电机其详细特征是：全封闭、循环通风、强制润滑、隐极式同步发电机，定子绕组采用水内冷方式、转子绕组和铁芯采用氢内冷方法。为预防运转中氢气沿发电机转子轴向外漏，发电机组配备了密封油装置，向转轴与端盖交接处的密封瓦循环提供高于氢压的密封油。发电机密封油装置简图见下图。

　　在正常运转方式下，康明斯发电机来的润滑油进入密封油真空箱，经主密封油泵升压后由差压调节阀调整至合适的压力（正常运行中油氢差压34-55kPa），经滤网过滤后分别进入康明斯发电机侧和励磁机侧的密封瓦，经中间油孔沿轴向间隙流向空气侧和氢气侧，形成油膜起到密封润滑功能，然后分两路（氢侧、空气侧）回油。其中，空气侧的回油进入空气析出箱，氢气侧的回油进入密封油膨胀箱再向下流入浮球阀箱，再依靠压差流入空气析出箱。由于密封油进油采用康明斯发电机润滑油这一高压油源，空气析出箱内的油不会流入真空箱，而只能流入康明斯发电机润滑油套装回油管，回到主油箱，开始下一个油循环。

　　邹县发电厂#6发电机组在夏季高负载期间，发电机密封油系统浮球阀箱突然出现油位维持不住的非正常状况，密封油膨胀箱频繁发出油位高报警，发电机开始进油。经过检查及试验，发现缺陷起因为浮球阀箱进油门（图1中的V1阀门）阀芯脱落，导致密封油膨胀箱油位升高，发电机进油。由于浮球阀箱进油门不能隔离，正常状况下必须停机来检测或更换此阀门。而发电机组停运代价太大，在此情形下可制作冰塞来隔离装置，排除缺陷。

　　在装置介质为液态时，如果装备出现损坏需维修或更换，而该装置的相关部分无隔离装置，或隔离装置不可用，或隔离装备本身需要修复等，可使用冰塞法来隔离装置。冰塞是管道内的一段冰冻的液体，可通太低温冷却剂冷却管道介质来制作。冰塞形成后能承载相当高的压力，甚至能承受超过管道的破裂压力。液氮和液态二氧化碳都是理想的冷却剂（液氮的蒸发温度为-196℃；液态二氧化碳的升华温度为-78℃）。下图为使用液氮法在油水管道上制作冰塞的示意图。

　　⑴ 测量的发电机组密封油回油温度在60～65℃之间，如果关闭浮球阀箱进出口油门、旁路门，不流动的密封油油温将低于55℃，满足冰塞制作先决因素①。

　　⑵ 发电机组夜间低负载时进行消缺，发电机氢压可由正常运转的380kPa减少到300kPa以下，满足冰塞制作先决条件②。

　　⑶ 浮球阀箱进出口油门、旁路门经过阀门试验，关闭严密，阀门关闭后可以达到装置流量为零，满足冰塞制作先决条件③。

　　⑷ 密封油装置工作介质为N32康明斯发电机油（凝固点约为-17℃），膨胀箱回油管路规格为ф57×3.5（无缝钢管10），满足冰塞制作先决条件④。

　　首先根据现场实际情况来确定冰塞的制作位置。冰塞制作位置取舍的基础原则为：附近没有焊缝（最好距离焊缝1.5m以上）；尽量避开靠近弯头、三通或装备，冰塞夹套端口距弯头、三通或装备的距离应超过2倍的管径；对受到刚性约束的管道，冰塞和刚性约束的距离要大于3米；预防结冰膨胀所挤出的水被封闭形成封闭端。本文事例是在图1中的L1处制作冰塞，以冻住密封油到浮球阀箱的回油。

　　在确定冰塞冷冻位置之后，金属专业人员应检修L1处管段有无夹杂、气孔、裂纹等原始缺陷。在确认相关管段无原始缺陷后，检测人员在膨胀箱底部和膨胀箱U形管的放油管处另接阀门和软管，使膨胀箱的密封油暂时通过外接软管疏油到空气析出箱（人为旁路掉密封油浮球阀箱的回油），由运转人员通过调整阀门开度来控制膨胀箱的油位，尽量避免发电机进油。发电机组减少负载后，运行人员将发电机氢压从正常运行的380kPa降到300kPa左右，随后关闭浮球阀箱进油门、出油门和旁路门。待不流动的密封油油温低于55℃后，开始制作冰塞。约1个小时后，冰塞制作完毕，图1中V1处管段的油被成功冻住，检查人员开始拆掉浮球阀箱进油门。半小时后，新阀门更换完毕，打开浮球阀箱进出口油门，投入浮球阀自动控制密封油回油量，膨胀箱油位正常，发电机进油现状消除，至此成功完成不停机处置密封油系统缺陷的作业。

　　使用冰塞法处置装置缺陷前，工程技术人员应充分论证方案，做好风险解析和事故避免方法。实际作业中，运转、生技、检修等相关部门需要充分沟通和协调，相关人员到位后，应协同工作，争取用最快的速度在最短的时间内完成消缺作业。

　　在制作冰塞的程序中，管道也有可能破裂。造成管道破裂的原由主要有：冰塞形成后，体积增加，导致管道内超压；冰塞附近管道遭受冲击、管道超载或刚性约束过大；焊缝存在缺陷，引起裂纹扩展；冷冻速率过大，引起高的热应力。相应的应对手段有：

　　② 预防冲击，特别是碳钢，在用液氮制作冰塞时，温度一般会降到-100℃以下，在此温度下碳钢变脆，若受到冲击，易致使破裂。

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