锦东电厂主轴密封流量中断原因及主备水源切换方式探讨

吴家乐 张芯萁

摘 要：本文对监控系统判断主轴密封流量中断原因进行了分析，对主备水源切换方式进行了探讨，并通过现场试验数据验证了切换方式的可行性，从而提高监控系统报主轴密封流量中断报警时的运行人员事故处置能力。

关键词：主轴密封；流量中断；滤水器；运行方式

0.前言

锦东电厂水轮机主轴密封为恒压式自动补偿型结构，采用水润滑和冷却。主轴密封水由三路水源供给，主用水源取自蜗壳进口前，两路备用水源分别由同一水力单元机组主轴密封水系统联络阀或机组推力冷却器供水总管供给。当监控系统判断主轴密封流量中断将启动机械事故停机流程而造成机组的非计划停运。因此，运行人员应当保证主轴密封水用水流量正常并掌握主轴密封水主备水源切换的方法。锦东电厂的主轴密封由工作密封和检修密封组成，其工作密封设置在主轴通过顶盖的部位。为保证水电站的安全稳定运行，锦东电厂主轴密封水中断将导致机械事故停机流程的启动（流量低（140.0 L/min）与主轴密封水进口压力低（0.6 MPa）同时判断后输出主轴密封水流量中断信号，延时140s启动）。

1.主轴密封水中断原因分析

造成监控系统判断主轴密封水流量中断的主要原因有二，其一为主轴密封水水源水质不合格含有渣滓污物导致供水管道堵塞，或是滤水器未及时排污或过滤精度不符合设计要求导致主轴密封水压力低、流量低；其二为电磁流量计受水电站内的电磁干扰及震动等因素影响引起电磁流量计误报。因此电磁流量计与管路滤水器的合理运行及后期维护对防止主轴密封水流量中断至关重要。

1.1主軸密封电磁流量计

锦东电厂主轴密封流量计选用的是深圳可雷可公司的FEA系列电磁流量计。该流量计当被测介质最小电导率大于0.5μs/cm2时，可以测量几乎所有电传导液体，以及泥、浆糊和泥浆的流量，且温度、压力、粘度和密度对测量结果没有影响。运行环境温度要求在5℃～55℃之间，测量范围：0.05m/s～12m/s，测量精度：在0.1m/s～10m/s 范围之间时精度为0.5%。

1.1.1工作原理

FEA 系列电磁流量计的流量测量原理基于法拉第电磁感应定律：当导电液体流过围在磁场中的测量管时，在与流向和磁场二者相垂直的方向就会产生与平均流速成正比的感应电动势。流量计由传感器和转换器二部分组成。转换器传输励磁电流到传感器内部的线圈，从而在传感器测量管内产生磁场，然后流过测量管的导电液体因切割磁力线而产生感应电动势，而固定在测量管管壁二侧的电极接收并通过信号电缆将该感应电动势传输给转换器，转换器将信号进行滤波、放大、运算、变换后，得出被测介质的流量值。最后，转换器输出与流量测量值成正比的标准电流信（4-20mA）号或频率信号。

1.2主轴密封滤水器

锦东电厂主轴密封主用水源取自蜗壳进口，采用的是德国波尔BFD型双切换自清过滤器；第一路备用水源取自推力冷却器供水总管，采用的是FILTOMAT HF10-1500 系列全自动过滤器。两种滤水器均具备自动排污功能，但工作原理存在差异。

1.2.1工作原理

德国波尔BFD型双切换自清过滤器的双联过滤器由两个过滤腔室组成，在一个腔室运行时另一个腔室处于备用状态，当需要手动清洗脏污过滤器室时可通过转换阀切换旋塞阀或两个三通球阀来实现切换，转换阀结构设计保证了不同时关闭两个过滤器室，因此转换过程无需中断系统运行。自清洗功能是在不中断运行的情况下，通过反流冲洗自动清洁内部滤芯实现。反流冲洗由滤水器的进出口压差控制，反冲洗的动力来自内部流体产生的压力。双联过滤器加上反冲自清的设计使得波尔BFD型过滤器具备了持续清除滤出渣滓，反冲流量小不中断运行，维护消耗低，运行成本低的优点。

1.2.2滤水器使用注意事项

锦东电厂主轴密封水正常运行采用主用水源供水，因此主要使用波尔BFD过滤器进行过滤。在使用过程中可能出现通反冲洗无法完全清除过滤器室内渣滓的情况，长期运行将使渣滓沉积滤水器过滤能力下降，可能导致管路堵塞，主轴密封水流量下降的风险。因此除在日常巡检中应注意过滤器排污阀全开，反冲洗功能正常外，还应定期对双联过滤器室进行切换并检查清洗备用滤水器。在保证巡检和设备定期轮换工作质量的情况下，投产以来尚未出现滤水器堵塞的情况。将三通阀转回“AUTO”位置还应检查进口压力大于30 psi （2.0 bar），否则滤水器将无法进行自动反冲洗。

2.主轴密封水主备水源切换方式探讨

2017年05月利用机组停机备用机会，锦东电厂对#1—#8机进行了主轴密封水主备水源切换试验。锦东主轴密封水主、备用水第一次和第二次同时供水流量及压力差别不大，主轴密封主用水单独供水试验前试验后流量及压力差别也不不大，由此可以说明采用本方法不会造成管路堵塞。但我们可以通过此表发现另一个现象：当主备用水源同时供水时，1F、2F、3F、4F、6F、8F主轴密封水压力、流量均大于主轴密封水主用水或备用水单独供水（流量、压力大小排序是：主备用水源同时供水>主用水单独供水>备用水单独供水），然而5F、7F当主备用水源同时供水时却小于主轴密封水主用水单独供水、大于备用水单独供水（流量、压力大小排序是：主用水单独供水>主备用水源同时供水>备用水单独供水）。两路水源同时供水反而小于主用水源单独供水的流量压力大，这一反常现象引起了我的思考。针对上述现象分析比较后发现，5F，7F主备用水源压力差相对较大（5F 0.26MPa、7F 0.15MPa），而其他六台机压力差在0.005-0.08MPa之间。因此怀疑是由于5F，7F主、备用水源压差较大导致。

3.结语

电磁流量计误报和主轴密封水管路堵塞是导致监控系统判断主轴密封流量中断启动机械事故停机的主要原因；熟练判断电磁流量计是否误报，掌握主轴密封主备用水切换方法是提高事故处理效率的方法。只有清楚原因，落实措施，掌握方法才能真正防止事故发生，提高机组安全运行水平和事故处置能力。

参考文献：

[1] 祝继文.水轮机主轴密封技术及改造设计[J].科技创新与应用，2013，7（2）：57-58.

[2] 宋文武；王桃；吴昊等.水轮机主轴密封技术及改造设计[J].西华大学学报（自然科学版），2005，24（5）：56-58