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        330 MW機(jī)組EH油壓偏低原因分析

        2012-10-19 05:45:10馬勇杜文斌薛志恒
        綜合智慧能源 2012年3期
        關(guān)鍵詞:系統(tǒng)

        馬勇,杜文斌,薛志恒

        (西安熱工研究院有限公司,陜西 西安 710032)

        1 機(jī)組概況

        在某火電廠2×330 MW機(jī)組技術(shù)改造工程中#1機(jī)組汽輪機(jī)為 N330-17.75/540/540型亞臨界一次中間再熱、單軸、三缸雙排汽、凝汽沖動式汽輪機(jī)。鍋爐與汽輪機(jī)熱力系統(tǒng)采用單元制布置。

        該汽輪機(jī)的調(diào)節(jié)系統(tǒng)采用上海新華電站控制工程有限公司引進(jìn)美國西屋公司技術(shù)生產(chǎn)的DEH-ⅢA型數(shù)字電液控制系統(tǒng),它具有自動調(diào)節(jié)、程序控制、監(jiān)視、保護(hù)等功能[1]。

        高壓抗燃油電液(EH)控制系統(tǒng)構(gòu)成如下:EH油油箱,EH油泵,油泵出口溢流閥,高、低壓蓄能器,冷卻油泵及冷卻器,EH油濾油再生裝置,調(diào)節(jié)執(zhí)行機(jī)構(gòu),危急遮斷裝置及連接相應(yīng)機(jī)構(gòu)的管道和閥門等。

        為保證汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)能夠長期穩(wěn)定運(yùn)行,EH系統(tǒng)油壓應(yīng)維持在14.5 MPa左右,小于11.8 MPa時聯(lián)啟備用EH油泵,大于16.2 MPa時開啟溢流閥泄壓。只有系統(tǒng)油壓建立起來之后,數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)(DEH)的功能才能在此基礎(chǔ)上得以發(fā)揮。本文所述電廠#1機(jī)組調(diào)試過程中,就碰到了EH系統(tǒng)油壓始終建立不起來的問題。

        2 初步原因排查

        2.1 排除油泵出力不足引起系統(tǒng)油壓降低的因素

        當(dāng)首次啟動A EH系統(tǒng)油泵時,系統(tǒng)油壓在1.5~2.5 MPa擺動。油壓非常低,現(xiàn)場工作人員檢查系統(tǒng)泄漏情況,沒有發(fā)現(xiàn)泄漏點。

        再啟動B EH系統(tǒng)油泵,這時2臺油泵同時運(yùn)行,查看系統(tǒng)油壓只有 2.5~3.0 MPa,系統(tǒng)油壓仍非常低。

        因為2臺EH系統(tǒng)油泵同時出現(xiàn)問題的可能性非常小,所以,基本可以排除油泵出力不足造成系統(tǒng)油壓上不去的因素。

        2.2 排除蓄能器泄漏引起系統(tǒng)油壓降低的因素

        檢查系統(tǒng),油箱油位正常,油箱溫度正常,油泵運(yùn)行無雜音。

        檢查系統(tǒng)泄漏情況,EH油泵、EH油管路、各主汽門、調(diào)節(jié)汽門處均無泄漏。

        檢查高、低壓蓄能器,發(fā)現(xiàn)右側(cè)主汽門處低壓蓄能器管路表面溫度明顯偏高,作者懷疑此處發(fā)生內(nèi)漏。待隔離右側(cè)低壓蓄能器后,觀察系統(tǒng)油壓,發(fā)現(xiàn)EH 系統(tǒng)油壓也只上升1.0 ~2.0 MPa,維持在4.0 ~5.0 MPa。

        檢查其他高、低壓蓄能器均未發(fā)生泄漏,隔離其余所有高、低壓蓄能器之后,系統(tǒng)油壓仍沒有明顯上升趨勢。

        2.3 排除油泵出口溢流閥關(guān)閉不嚴(yán)造成系統(tǒng)油壓降低的因素

        在油泵運(yùn)行的情況下,關(guān)閉油泵出口溢流閥,檢查系統(tǒng)油壓變化情況,以檢查出口溢流閥是否泄漏。慢慢關(guān)小出口溢流閥,系統(tǒng)油壓只有微小上升,將出口溢流閥全部關(guān)閉之后,系統(tǒng)油壓也只上升了1.0 MPa左右,達(dá)到 5.0 ~6.0 MPa。由此可以看出,系統(tǒng)油壓非常低并不是溢流閥關(guān)閉不嚴(yán)造成的。

        2.4 排除再生裝置內(nèi)漏造成系統(tǒng)油壓降低的因素

        繼續(xù)檢查系統(tǒng),發(fā)現(xiàn)再生裝置入口管路表面溫度達(dá)到48℃左右,比其他管路表面溫度(32℃)高出很多。再生裝置入口截止閥明顯沒有關(guān)嚴(yán),將入口截止閥全部關(guān)閉后,系統(tǒng)油壓略有上升,達(dá)到8.0 MPa。0.5 h之后,再次測量再生裝置入口管路表面溫度,該處溫度明顯下降。但系統(tǒng)僅有8.0 MPa的油壓,與EH系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行油壓14.5 MPa相比,還是有很大差距,說明再生裝置入口截止閥關(guān)閉不嚴(yán)并不是造成系統(tǒng)油壓下降的主要原因。

        通過分析了解公司層面和業(yè)務(wù)層面的控制內(nèi)容和要求,可以清晰地看到兩者的不同點和共同點。公司層面控制側(cè)重于宏觀指導(dǎo),原則要求,著眼于長遠(yuǎn)。而業(yè)務(wù)層面控制側(cè)重于具體措施,操作程序,立足于實際。只有兩者緊密聯(lián)系,相輔相成,才能形成內(nèi)部控制的整體。作為企業(yè),在重點實施業(yè)務(wù)層面控制的基礎(chǔ)上,應(yīng)高度重視公司層面控制,充分認(rèn)識控制的必要性,進(jìn)一步明確控制方向、內(nèi)容和具體措施。同時,根據(jù)公司層面內(nèi)容的變化,按照重要性原則,結(jié)合實際,適時調(diào)整、優(yōu)化業(yè)務(wù)層面的控制流程或控制步驟、控制點以及權(quán)限設(shè)置。

        2.5 排除主汽門、調(diào)節(jié)汽門發(fā)生內(nèi)漏的因素

        繼續(xù)檢查系統(tǒng),發(fā)現(xiàn)無壓回油2管路、自動停機(jī)危急遮斷控制系統(tǒng)(AST)安全油和超速保護(hù)系統(tǒng)(OPC)安全油管路表面溫度達(dá)到45℃左右,比其他管路表面溫度(32℃)高出很多。根據(jù)經(jīng)驗,在正常運(yùn)行時,無壓回油2管路、AST安全油和OPC安全油管路表面都不可能達(dá)到這樣高的溫度。之所以有這么高的溫度,管路內(nèi)部肯定有大量EH油流過。作者懷疑10個汽門中有1個或幾個發(fā)生內(nèi)漏,高壓進(jìn)油經(jīng)過安全油管路流至無壓回油2管路,造成管路外表面溫度升高。如果關(guān)死10個汽門高壓油進(jìn)口截止閥,再啟動A,B EH油泵,發(fā)生內(nèi)漏那個汽門管路的進(jìn)油管路以及安全油管路肯定比其他汽門的表面溫度高。

        照此思路查找原因,關(guān)死10個汽門的高壓進(jìn)油截止閥后,啟動2臺油泵運(yùn)行,檢查各個汽門的進(jìn)油管路與安全油管路表面溫度,未發(fā)現(xiàn)有溫度異常者??磥恚斐蒃H系統(tǒng)油壓降低的真正原因也不在此。

        3 油壓偏低原因分析

        待油壓不能建立的真相被發(fā)現(xiàn)之后,再分析油壓偏低的原因才發(fā)現(xiàn)問題所在:無論是主汽門還是調(diào)節(jié)汽門,它們的EH安全油都是高壓進(jìn)油通過節(jié)流孔形成的。AST安全油是主汽門上高壓進(jìn)油節(jié)流孔和靠近逆止閥的節(jié)流孔串聯(lián)之后,通過逆止閥至危急遮斷裝置上AST電磁閥前的一段管路中壓力在(7.0±0.2)MPa以上的EH油;OPC安全油是調(diào)節(jié)汽門上高壓進(jìn)油管路通過節(jié)流孔、逆止閥連接到危急遮斷裝置中OPC電磁閥前的一段管路中壓力在(7.0±0.2)MPa以上的EH油。AST安全油和OPC安全油管路之所以會出現(xiàn)上述發(fā)熱現(xiàn)象,事后分析認(rèn)為,并不是因為汽門發(fā)生了內(nèi)漏。因為在正常運(yùn)行時,為了維持管路中壓力,在該安全油管路中是有少量EH油通過汽門中的節(jié)流孔流過的,真正造成泄漏的地方并不在汽門中,而是在該管路后部的危急遮斷模塊中。

        3.1 重新分析異常情況

        綜上所述,發(fā)現(xiàn)的異常情況為:無壓回油2管路表面溫度比其他管路表面溫度高出很多,無壓回油1管路和無壓回油3管路表面溫度正常,只比環(huán)境溫度略高。順著無壓回油2管路查看,發(fā)現(xiàn)從油箱到危急遮斷模塊之間管路的溫度一直較高(45℃左右),而危急遮斷模塊至右側(cè)高壓蓄能器之間無壓回油2管路表面溫度和環(huán)境溫度差不多,都是32℃左右。

        查看整個系統(tǒng),連接左側(cè)高壓蓄能器高壓進(jìn)油和無壓回油1管路,連接右側(cè)高壓蓄能器高壓進(jìn)油和無壓回油2管路,在汽輪機(jī)的左側(cè)只能看到無壓回油1管路,在汽輪機(jī)的右側(cè)只能看到無壓回油2管路。另外,危急遮斷模塊和隔膜閥都安裝在汽輪機(jī)右側(cè),隔膜閥截斷汽輪機(jī)EH安全油和無壓回油2管路。而危急遮斷模塊連接EH高壓進(jìn)油、AST安全油、OPC安全油和無壓回油2管路。EH液壓控制系統(tǒng)圖如圖1所示,從圖1可以清楚地看到,與危急遮斷模塊連接的只有無壓回油2管路,并沒有與無壓回油1管路連接的設(shè)計。

        圖1 部分EH液壓控制系統(tǒng)圖[2]

        圖1中底部5根線從下往上數(shù):第1根線表示OPC安全油管路;第2根線表示AST安全油管路;第3根線表示無壓回油2管路DV2;第4根線表示有壓回油管路DP;第5根線表示高壓進(jìn)油管路HP。

        危急遮斷模塊如圖2所示。從圖2中可以明顯地看到,危急遮斷模塊上還連著一路去無壓回油1的管子(圖2左邊標(biāo)“1”處)。而在該電廠#1機(jī)組汽輪機(jī)頭危急遮斷模塊中,圖2中的這根管子是按照圖1的要求接在了隔膜閥后的無壓回油2管路上。雖然圖1、圖2存在矛盾,但從危急遮斷模塊引出來的這根管子無論是按照圖2接到無壓回油1管路上還是實際接到無壓回油2管路上,都不會影響汽輪機(jī)組的正常調(diào)節(jié)。因為從功用上來說,無壓回油1管路的作用是把因EH系統(tǒng)油壓高而產(chǎn)生的多余EH油通過左側(cè)高壓蓄能器和無壓回油1管路流回油箱。無壓回油2管路除了可以把因EH油壓高而產(chǎn)生的多余EH油通過右側(cè)高壓蓄能器和無壓回油2管路流回油箱之外,它還和隔膜閥相連,隔膜閥的作用就是在潤滑油油壓低的情況下,通過該閥從無壓回油2管路立即泄去全部EH安全油,以達(dá)到快速關(guān)閉10個汽門緊急停機(jī)的目的。這里的EH安全油油量和危急遮斷模塊在汽輪機(jī)正常運(yùn)行時所固定的EH安全油油量是相等的。既然隔膜閥打開之后可以讓EH安全油順利通過無壓回油2管路,那么在緊急情況下通過AST電磁閥打閘停機(jī),使EH安全油通過無壓回油2管路流入EH油箱的做法也是完全可行的。

        圖2 危急遮斷模塊[2]

        發(fā)現(xiàn)實際管路接法和圖1設(shè)計不一致時,有人認(rèn)為這可能是EH系統(tǒng)油壓建立不起來的真正原因。因為沒有按照設(shè)計圖紙接管子,很可能造成本來應(yīng)該由無壓回油1管路承擔(dān)的流量都要無壓回油2管路來承擔(dān),造成EH油在無壓回油2管路中流動不暢,油流和管子壁面產(chǎn)生摩擦,導(dǎo)致管子內(nèi)壁、外壁溫度升高。這種說法雖然可以很好地解釋無壓回油2管路溫度比較高的現(xiàn)象,但無法解釋EH系統(tǒng)油壓比較低的現(xiàn)象。如果回油不暢的話,高壓進(jìn)油的壓力應(yīng)比正常值高一點,而不是當(dāng)時的8.0 MPa。

        3.2 排除AST電磁閥關(guān)閉不嚴(yán)的因素

        在檢查系統(tǒng)的過程中,發(fā)現(xiàn)高壓進(jìn)油管路表面溫度介于無壓回油2管路表面溫度和環(huán)境溫度之間,高壓進(jìn)油管路有1個支管在去危急遮斷模塊之前分為3個等內(nèi)徑、等壁厚的細(xì)管(圖2中標(biāo)“2”處和標(biāo)“3”處)。圖2中標(biāo)“3”處是2個 M16×1.5 mm的管接頭,是高壓油去AST電磁閥的2個入口,而標(biāo)“2”處也是1個M16×1.5 mm的管接頭,就地實際位置比較接近OPC電磁閥,在危急遮斷模塊下表面正對#2 OPC電磁閥的位置[3]。

        檢查發(fā)現(xiàn)標(biāo)“2”處和標(biāo)“3”處3根細(xì)管的表面溫度都超過50℃。結(jié)合與危急遮斷模塊連接的無壓回油2管路表面溫度為45℃左右的情況,作者分析認(rèn)為,可能是AST電磁閥和OPC電磁閥關(guān)閉不嚴(yán),導(dǎo)致EH油從高壓進(jìn)油管路經(jīng)過關(guān)閉不嚴(yán)的電磁閥直接回到無壓回油2管路中。

        根據(jù)上述分析,造成AST電磁閥和OPC電磁閥關(guān)閉不嚴(yán)的原因,很可能是EH油中混入了雜質(zhì)。因為該機(jī)組為新建機(jī)組,在建設(shè)過程中不可避免地會混入一些雜質(zhì)。為了驗證這個想法,決定停EH油泵,徹底清洗AST電磁閥和OPC電磁閥。清洗完重新安裝后,啟動EH油泵,汽輪機(jī)掛閘,AST電磁閥和OPC電磁閥全關(guān),EH系統(tǒng)油壓還是只有9.0~10.0 MPa。可見,EH系統(tǒng)油壓低的根本原因也不是AST電磁閥和OPC電磁閥關(guān)閉不嚴(yán)。因為在以往的調(diào)試實踐中,即使不掛閘,在AST電磁閥全開的情況下,油泵運(yùn)行時系統(tǒng)油壓都可以穩(wěn)定在14.5MPa。

        3.3 問題發(fā)生在OPC電磁閥入口細(xì)管中[4-7]

        高壓進(jìn)油去AST電磁閥和OPC電磁閥有3根細(xì)管,這是實際安裝的情況,也符合圖2的設(shè)計,但卻不符合圖1的設(shè)計。在圖1中,高壓進(jìn)油管路的1個支管去危急遮斷模塊前只分為2根細(xì)管,并且在進(jìn)AST電磁閥之前都有1個1.5 mm的節(jié)流孔,即用小流量的高壓進(jìn)油通過AST電磁閥的開關(guān)來控制大流量的AST安全油;而OPC電磁閥的進(jìn)油只有OPC安全油,即用一部分很小流量的OPC安全油通過OPC電磁閥的開關(guān)來控制其余大流量的OPC安全油,這又和實際安裝情況不符。

        回顧以往的調(diào)試經(jīng)驗,很多電廠的同類危急遮斷裝置上都沒有這樣的通往OPC電磁閥的高壓進(jìn)油細(xì)管。如果接這根管子,就是用小流量的高壓進(jìn)油通過OPC電磁閥的開關(guān)來控制大流量的OPC安全油;如果不接,完全堵死這根管子,就是利用一部分很小流量的OPC安全油通過OPC電磁閥的開關(guān)來控制其余大流量的OPC安全油??磥?,接或不接這根管子并不會對機(jī)組運(yùn)行產(chǎn)生什么影響。如果按照圖1的設(shè)計保留該管,就應(yīng)該像其他2根細(xì)管一樣加工1個一模一樣的節(jié)流孔。就地檢查這根細(xì)管時,發(fā)現(xiàn)沒有在進(jìn)電磁閥之前安裝節(jié)流孔,而這個因素造成了高壓進(jìn)油直接和無壓回油2管路相通,引起EH系統(tǒng)油壓建立不起來的原因,管子里的油流也能很好地解釋管子外表面出現(xiàn)的高溫。節(jié)流孔只有1.5mm的孔徑,還要能承受EH油很高的壓力,一時之間很難加工。最后決定,還是采用圖1的設(shè)計,找來一塊外徑和細(xì)管內(nèi)徑相等的圓鐵片堵住這根管子,再把細(xì)管接到危急遮斷裝置上。啟動油泵,無論掛閘還是不掛閘,EH系統(tǒng)油壓都建立起來了,達(dá)到了穩(wěn)定運(yùn)行的要求。通過調(diào)節(jié)系統(tǒng)油壓,系統(tǒng)油壓穩(wěn)定在14.5MPa。

        4 結(jié)論

        EH系統(tǒng)油壓建立不起來,有多方面的原因:

        (1)系統(tǒng)中有漏點。在啟動油泵之前,應(yīng)仔細(xì)檢查系統(tǒng),杜絕焊接、高低壓蓄能器和油凈化再生裝置等發(fā)生泄漏的情況。

        (2)EH油泵出力不足。這種情況的發(fā)生,可通過同時啟動2臺油泵的方法進(jìn)行驗證。如果2臺油泵運(yùn)行,系統(tǒng)壓力還是上不去,就應(yīng)該檢查其他方面。

        (3)EH油泵出口溢流閥關(guān)不嚴(yán)。啟動油泵之后,可以來回活動溢流閥,觀察系統(tǒng)壓力變化情況。根據(jù)系統(tǒng)壓力變化情況,判斷溢流閥開關(guān)情況。

        (4)電磁閥發(fā)生泄漏。對新建機(jī)組而言,EH油中混入各種雜質(zhì),汽門中的電磁閥、AST電磁閥和OPC電磁閥等都有可能發(fā)生卡澀,所以保證EH油等級合格是防止這種現(xiàn)象發(fā)生的有效方法。

        (5)系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生泄漏。此次系統(tǒng)壓力建立不起來,就是因為在進(jìn)OPC電磁閥之前高壓細(xì)管路中少安裝了1個節(jié)流孔。節(jié)流孔雖然是一個很小的零件,但在汽輪機(jī)EH系統(tǒng)中卻發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。

        節(jié)流孔不只在EH系統(tǒng)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用,在其他油系統(tǒng)中的作用也是十分重要的,例如,潤滑油系統(tǒng)中的復(fù)位電磁閥中也安裝有節(jié)流孔。這些節(jié)流孔的數(shù)量和安裝位置都要在機(jī)組安裝過程中仔細(xì)檢查,確保節(jié)流孔的正確安裝是汽輪機(jī)油系統(tǒng)發(fā)揮其作用的重要保證。

        [1]肖增弘,徐豐.汽輪機(jī)數(shù)字式電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)[M].北京:中國電力出版社,2003.

        [2]王爽心,葛曉霞.汽輪機(jī)數(shù)字電液控制系統(tǒng)[M].北京:中國電力出版社,2003.

        [3]高明.330 MW機(jī)組EH油流量增大的原因分析及處理[J].華電技術(shù),2011,33(6):67 -67.

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