一种低液位防跑油密封油高效处理装置及方法与流程

本发明涉及氢冷发电机润滑油处理，尤其涉及一种低液位防跑油密封油高效处理装置及方法，用于氢冷发电机密封油系统。

背景技术：

1、中大型汽轮发电机组多采用定子绕组水内冷、定子铁芯及转子绕组氢冷的复合冷却方式，以氢气为定子铁芯与转子绕组的冷却介质，依托氢气高导热系数、冷却效果优良的特性，可解决机组高负荷运行时核心部件的散热难题；

2、上述复合冷却方式应用中，氢冷发电机内部氢气纯度衰减过快为突出问题。按电力行业规范，氢气纯度需稳定在98%以上，低于该标准会引发冷却效率骤降、机组局部过热、绝缘老化，氢气与空气混合形成爆炸性混合气，以及发电效率降低、厂用电损耗增加等隐患。场站多通过定期置换补氢维持纯度，但频繁操作会增加氢气采购及制氢设备运维成本，还会引发氢气系统压力波动，扰动密封油系统压差与油位，提升密封瓦渗漏、氢气泄漏的故障概率。

3、经研究，氢气纯度衰减的核心原因是密封油循环中挟带的杂质气体与氢气接触扩散。密封油源自主机润滑油，循环时会裹挟水汽、空气及润滑油高温裂解产生的小分子杂气，在密封瓦处与氢气接触扩散并稀释其纯度。为此，行业内普遍在密封油系统交流油泵（空侧）入口处加装真空滤油机，对密封油进行前置脱气、脱水处理，从源头降低油中溶解气体含量，兼顾机组运行安全性与经济性。

4、现有真空滤油机存在诸多缺陷，难以满足密封油深度净化需求：一是真空度与泡沫控制难以兼顾，中高液位运行下，低真空净化效果不足，高真空则易引发跑油，损坏真空泵；二是外界空气、水汽易倒灌，微开真空破坏阀抑制泡沫的方式会形成抽气与补气交替的无效循环，污染密封油；三是液位检测精度低，接触式传感器易受干扰，控制逻辑单一，变工况下调节滞后；四是现有泡沫抑制技术效果不佳。综上，现有装置存在真空度受限、跑油频发等问题，亟需优化改进。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种低液位防跑油密封油高效处理装置及方法，通过超低液位运行、精准液位检测控制的真空油气分离结构，实现密封油深度脱气脱水、液位稳定控制、杜绝跑油及阻断外界空气水汽倒灌的效果，从而解决了高真空工况下油气分离罐泡沫溢出跑油、液位控制不稳的问题，有效提升密封油净化效率，保障氢冷发电机组安全稳定运行，可适配各类需真空除气除水的工业润滑油处理场景。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种低液位防跑油密封油高效处理装置，包括油气分离罐体、进油组件、真空抽气组件、排油组件、液位调控组件和电控单元，油气分离罐体串接于氢冷发电机组密封油箱与空侧密封油交流油泵之间供油管路上，进油组件将待净化密封油雾化后输送至油气分离罐体内，所述真空抽气组件维持所述油气分离罐体内的高真空环境并处理罐内析出的混合气体，所述排油组件将罐内净化后的密封油输送回主油路，所述液位调控组件实时检测罐内油位并将检测信号传输至所述电控单元，所述电控单元基于接收的检测信号协同调控各组件运行，将罐内油位恒定控制在预设超低液位区间，该预设超低液位区间为油气分离罐体总高度的1/8~1/4，液面上方预留不低于750mm的气相消泡缓冲空间。

3、进一步的，所述进油组件包括进油管道和雾化喷淋头；所述进油管道一端对接空侧密封油交流油泵前端主油路，另一端贯穿所述油气分离罐体侧壁中上部并延伸至罐内顶部，所述雾化喷淋头设置在所述进油管道的罐内端部。

4、进一步的，还包括沿油液流动方向依次串联在所述进油管道上的进口阀、粗滤器、进油电磁阀、进口温度传感器、浮球阀，所述浮球阀置于所述油气分离罐体内，用于油位超出预设超低液位区间、出现异常时切断进油管路。

5、进一步的，所述雾化喷淋头安装于油气分离罐体内顶部，为旋流雾化结构，所述进油管道的罐内端部周向均匀设置有至少8组旋流喷孔，所述旋流喷孔的直径为1.5mm。

6、进一步的，所述雾化喷淋头通过所述旋流喷孔将密封油打散为5~10μm的微米级油雾颗粒，输送至油气分离罐体内。

7、进一步的，所述油气分离罐体顶部开设抽气口，真空抽气组件通过该抽气口与油气分离罐体内部连通，沿混合气体流动方向，抽气口处通过密封管路依次串联连接真空泵出口阀、油水冷凝器、真空电磁阀、真空泵，所述油水冷凝器底部通过支路管路连接真空缓冲罐，所述支路管路上串联有真空分离隔离阀，所述真空缓冲罐底部设置有放水阀，用于收集冷凝积液。

8、进一步的，油气分离罐体顶部的抽气口处还设置有真空表、真空压力传感器、真空破坏电磁阀、真空破坏手动阀和真空滤网，且均与抽气口连通；所述真空压力传感器将罐内真空度信号传输至所述电控单元，所述电控单元基于所述真空度信号调控所述真空泵和真空电磁阀。

9、进一步的，所述排油组件包括排油管道，所述排油管道一端与油气分离罐体底部连通，另一端对接空侧密封油交流油泵前端主油路，排油管道上沿油液流动方向依次串联有变频排油泵、再循环阀、排油温度传感器、排油流量传感器、排油温度表、排油压力表、精滤器前阀门、精滤器、精滤器差压报警器、排油阀、单向阀。

10、进一步的，所述变频排油泵与电控单元电性连接，电控单元基于液位信号、排油流量信号动态调节变频排油泵的运行频率，所述精滤器用于过滤净化后密封油中的微小杂质，所述精滤器差压报警器用于监测精滤器的过滤状态，及时反馈堵塞故障。

11、进一步的，所述液位调控组件包括上限微波液位传感器和下限微波液位传感器，均通过固定支架安装在所述油气分离罐体侧壁，采用非接触式检测方式采集罐内油位信号并传输至所述电控单元，所述上限微波液位传感器对应预设超低液位区间的上限位置，安装在罐体侧壁靠下1/4位置，所述下限微波液位传感器对应预设超低液位区间的下限位置，安装在罐体侧壁靠下1/8位置。

12、进一步的，所述电控单元采用plc可编程控制器，内置多变量耦合自适应控制算法，其信号输入端与所述真空抽气组件、液位调控组件、进油组件、排油组件电性连接，用于接收各组件检测元件传输的信号；所述电控单元的信号输出端与进油组件、排油组件、真空抽气组件电性连接，用于输出调控指令，协同调控油气分离罐体、进油组件、真空抽气组件、排油组件、液位调控组件运行，实现罐内油位恒定控制。

13、本发明还提供一种低液位防跑油密封油高效处理方法，应用于上述一种低液位防跑油密封油高效处理装置，包括以下步骤：

14、回氢冷发电机组密封油箱中待净化密封油经进油组件输送，进入油气分离罐体内，通过进油组件将待净化密封油雾化成微米级油雾颗粒；进油组件采集进油温度信号并传输至电控单元；

15、启动真空抽气组件，抽取油气分离罐体内的混合气体，使罐内形成高真空环境，雾化后的油雾颗粒内的杂质气体在高真空作用下快速析出并形成混合气体；混合气体经真空抽气组件处理后，液态油水混合物被收集，剩余干燥混合气体被排出；同时，真空抽气组件采集罐内真空度信号、液位调控组件采集罐内油位信号，均传输至电控单元；

16、电控单元基于接收的油位信号、真空度信号和进油温度信号，动态调节排油组件和进油组件的运行状态，将罐内油液位维持在预设超低液位区间内；同时，电控单元根据真空度信号调节真空抽气组件的运行状态；

17、净化后的密封油聚集在油气分离罐体底部，经排油组件抽取并处理后，输送空侧密封油交流油泵之间的主油路，完成密封油闭环循环；排油组件采集排油相关信号并传输至电控单元。

18、与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

19、本发明提供一种低液位防跑油密封油高效处理装置，将油气分离罐体串接于密封油箱与空侧密封油交流油泵之间，将罐内油位控制在总高度1/8~1/4区间，液面上方预留不低于750mm的气相消泡缓冲空间，从根源减少泡沫生成，即便在-101kpa极限真空工况下，也能彻底杜绝跑油故障，实现高真空油气分离与防跑油双重目标。

20、进一步的，进油组件通过罐顶的雾化喷淋头将密封油雾化，搭配进口阀、粗滤器等部件，可将油液打散为5~10μm微米级油雾颗粒，大幅增大油气接触面积，提升杂质气体析出效率，浮球阀还能在油位异常时切断进油管路，提供机械防护。

21、进一步的，本发明真空抽气组件沿混合气体流动方向串联各部件，冷凝缓冲结构可有效收集油水混合物，防止油液进入真空泵造成设备损坏；关闭真空破坏阀可彻底阻断外界空气、水汽倒灌，避免密封油污染，稳定维持罐内高真空环境。液位调控采用非接触式微波传感器，抗泡沫、油雾干扰能力强，检测精度高，对应液位区间精准安装，为油位控制提供可靠数据。电控单元采用plc可编程控制器，内置多变量耦合自适应控制算法，实现各组件协同调控，解决液位检测失真、控制滞后问题。

22、进一步的，本发明提供的处理工艺依托上述装置，实现密封油闭环净化，全程自动化运行，无需人工干预。整套装置可直接对接原有油路，安装便捷、运维简单，适配多工况运行，还可延伸应用于各类工业润滑油净化。长期运行可大幅提升密封油净化效率，降低机组补氢成本与设备故障发生率，延长设备使用寿命，提升氢冷发电机组运行的安全性与稳定性，具备广阔推广前景。