劉顯旺

摘 要：對國產(chǎn)310MW汽輪機(jī)EH液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)故障的原因進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)多數(shù)情況系高壓調(diào)速汽門油動機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、安裝位置等原因使得局部溫度高，從而導(dǎo)致油質(zhì)劣化造成。提出了汽門油動機(jī)優(yōu)化改進(jìn)方案，方案實(shí)施后EH液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)故障得到了解決。為國內(nèi)其他同類型機(jī)組EH系統(tǒng)改造提供了應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：EH系統(tǒng)故障；EH油溫；油動機(jī)；高壓調(diào)速汽門

前言

油動機(jī)是汽輪機(jī)高壓調(diào)速汽門的關(guān)鍵部件，若其發(fā)生故障，輕則使油動機(jī)卡澀，重則會使油動機(jī)異常開啟。已有一些文章對汽輪機(jī)油動機(jī)優(yōu)化改造做了探索。本文則通過對株洲電廠國產(chǎn)310MW汽輪機(jī)EH液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)故障的原因進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)多數(shù)情況系高壓調(diào)速汽門油動機(jī)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、安裝位置等原因使得局部溫度高，從而導(dǎo)致油質(zhì)劣化造成，并據(jù)此提出了相應(yīng)的優(yōu)化改造方案。介紹如下。

大唐華銀株洲發(fā)電有限公司#3、#4機(jī)組汽輪機(jī)為哈爾濱汽輪機(jī)有限責(zé)任公司生產(chǎn)的N310-16.7/537/537型亞臨界、一次中間再熱、反動式、單軸、雙缸雙排汽、凝汽式汽輪機(jī)，配置上海新華電站控制工程有限公司生產(chǎn)的DEH-ⅢA型數(shù)字式電液控制系統(tǒng)。DEH系統(tǒng)由EH系統(tǒng)（液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)）和DEH控制裝置（計(jì)算機(jī)控制部分）組成。EH系統(tǒng)主要由供油裝置（油箱、油泵、油管路）、安全系統(tǒng)（AST、OPC系統(tǒng)、隔膜閥）、油動機(jī)（主汽門、高壓調(diào)節(jié)門、中壓主汽門、中壓調(diào)節(jié)門油動機(jī)）組成。供油裝置為系統(tǒng)提供油動機(jī)動作所需要的穩(wěn)定的高壓動力油，安全系統(tǒng)提供使油動機(jī)迅速關(guān)閉的回路，油動機(jī)行程由伺服閥控制。伺服閥接受DEH開度指令，使油動機(jī)產(chǎn)生位移，帶動連接到油動機(jī)上的閥門移動，從而控制汽輪機(jī)的進(jìn)氣。EH系統(tǒng)高壓控制油采用三芳基磷酸脂抗燃油。

1 EH系統(tǒng)故障情況

#3、#4機(jī)組自2003年投運(yùn)以來，陸續(xù)出現(xiàn)了高壓調(diào)速汽門擺動、開關(guān)不動作、油動機(jī)沿軸漏油等故障。2008年至2009年間，故障發(fā)生頻率已較為頻繁。上述故障在開機(jī)、停機(jī)、運(yùn)行中均有發(fā)生，都是單個高壓調(diào)速汽門發(fā)生故障。

停機(jī)后對故障閥門油動機(jī)解體檢修，發(fā)現(xiàn)油缸內(nèi)EH油燒結(jié)集碳嚴(yán)重，閥桿、活塞表面呈黑色，如圖1所示。同時，活塞桿嚴(yán)重銹蝕?！癘”型橡膠密封圈老化。

高壓調(diào)速汽門故障頻發(fā)，對機(jī)組安全運(yùn)行造成了較大影響，甚至導(dǎo)致機(jī)組無法滿負(fù)荷發(fā)電。

2 原因分析

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查以及與同類型的電廠交流相關(guān)信息，發(fā)現(xiàn)國產(chǎn)310MW機(jī)組EH系統(tǒng)普遍地存在上述問題，較為嚴(yán)重的甚至因油缸漏油造成機(jī)組停用。

造成EH系統(tǒng)故障的原因主要有以下幾方面：

（1）高壓調(diào)速汽門油動機(jī)掛接在一個L型的支架上，而支架用螺栓固定，緊貼在高壓進(jìn)汽聯(lián)合汽門殼體上，由于熱傳導(dǎo)的影響，高調(diào)油缸工作溫度很高，特別是油缸安裝支架為整體平板式，換熱面積達(dá)0.16m2，加劇了主汽門、調(diào)門對油缸的傳熱。

（2）高壓調(diào)速汽門油缸距離主汽門距離近，保溫厚度難以保證，高壓聯(lián)合汽門殼體的熱量以熱輻射方式傳遞給油缸。

以下是優(yōu)化改造前各高調(diào)門的測溫記錄：

由表1、表2可看出，各高調(diào)門油動機(jī)的局部溫度均遠(yuǎn)高于高壓抗燃油運(yùn)行的正常溫度（40℃～55℃）。

（3）高壓調(diào)速汽門油動機(jī)為單側(cè)進(jìn)油式油動機(jī)，活塞下部通高壓油，上部通回油，正常運(yùn)行時，通過伺服閥使高壓油進(jìn)入油缸活塞下部，開啟調(diào)門，關(guān)閉時通過泄放油缸下部壓力油在調(diào)門關(guān)閉彈簧的作用下關(guān)閉。為防止高壓油從油缸活塞泄漏，活塞上裝有密封圈，間隙泄油量很??；為避免調(diào)門關(guān)閉時回油管路過載以及防止活塞上部形成真空，部分壓力回油回至油動機(jī)活塞上部，因此，油動機(jī)上部活塞因油流緩慢，帶走熱量少，不能降低油缸的溫度。

（4）油缸油溫高，上部回油流動慢，存在活塞上部的抗燃油在長期的高溫下，燒結(jié)集碳，形成較大顆粒，進(jìn)入系統(tǒng)，使EH油系統(tǒng)中顆粒雜質(zhì)增加，造成控制系統(tǒng)核心部件電液伺服閥及濾芯頻繁堵塞，使調(diào)門擺動或拒動。

（5）高壓調(diào)速汽門油動機(jī)局部溫度過高，“O”型圈老化，磨損加劇，導(dǎo)致漏油。

由上述分析可見，高壓調(diào)速汽門故障的發(fā)生，其根本原因在油缸溫度過高。

3 改造方案

主汽門的熱量傳遞到高壓調(diào)速汽門油動機(jī)上有兩種途徑：熱傳導(dǎo)和熱輻射。

增加高壓調(diào)速汽門油缸與主汽門之間的保溫材料厚度能有效的減少熱輻射。但油缸與主汽門的距離短，需要改支架和EH油管道，改造后管道內(nèi)不可避免的殘留有雜質(zhì)，對EH油油質(zhì)造成影響。而且熱傳導(dǎo)傳遞的熱量比熱輻射多。如何減少熱傳導(dǎo)的熱量就成為解決油動機(jī)故障的關(guān)鍵。

根據(jù)油動機(jī)處溫度偏高及其熱源產(chǎn)生的原因、現(xiàn)有安裝結(jié)構(gòu)和空間位置，采取以下改造方案：

采取兩道面冷卻水隔熱的方式阻斷熱源的傳導(dǎo)，以使油動機(jī)處的溫度降下來：

第一道隔熱：在高壓主汽閥殼連接處的支架上開通道，通冷卻水降溫；第二道隔熱：在油動機(jī)連接處的法蘭面上開通道通，通冷卻水降溫。

改造方案如下：

（1）在與汽門殼體連接的支架面上和與油動機(jī)連接的法蘭面上的法蘭面上開進(jìn)水及回水通道，通道孔徑Φ10mm。以使支架內(nèi)部冷卻水循環(huán)。

（2）在與油動機(jī)連接的支架法蘭面（法蘭面去掉12mm）上加一過渡板，連接板再通過螺釘與法蘭面固定，在法蘭上安裝兩個Dg15的管接頭通進(jìn)水和回水。

（3）油動機(jī)冷卻水水量：7～8噸/h；冷卻水溫約30～40℃。

支架改造圖如圖2所示。

（4）原油缸前端蓋處有一處銅套密封，內(nèi)部布置了一道“Yx”圈和一個“O”型圈，局部更換銅套，增加一道“Yx”圈，同時換上一擋耐高溫的聚四氟乙烯材料的防塵圈，增加油缸前端蓋動密封的可靠性。方案見圖3。

（5）油動機(jī)冷卻水采用閉式循環(huán)水。進(jìn)水取自閉式水母管，壓力約0.3～0.4MPa。回水至閉式水回水母管。6個高調(diào)門油動機(jī)冷卻水裝置采用并聯(lián)的管路連接，即每個高調(diào)門油動機(jī)單獨(dú)供冷卻水。每個高調(diào)門的冷卻水進(jìn)、出水管上安裝一個閥門，便于單個閥門油動機(jī)檢修。在油動機(jī)的冷卻水進(jìn)、出水總管上各安裝一個總門。

4 改造效果

2010年，利用#3、#4機(jī)組大、小修的時間，對高調(diào)門油動機(jī)進(jìn)行了改造，并對改造效果進(jìn)行了跟蹤檢測，改造后溫度測量數(shù)據(jù)見表3、表4（改造前數(shù)據(jù)請參見表1、表2）。

改造后，高壓調(diào)速汽門運(yùn)行正常，未再發(fā)生汽門擺動、開關(guān)不動作、油動機(jī)沿軸漏油等故障。

5 結(jié)束語

大唐華銀株洲發(fā)電有限公司310MW機(jī)組高壓調(diào)速汽門油動機(jī)優(yōu)化改造油動機(jī)成功降低了油動機(jī)油缸溫度，提高了機(jī)組的安全性、穩(wěn)定性，延長了設(shè)備檢修周期，節(jié)省了檢修費(fèi)用，并為國內(nèi)其他同類型設(shè)備的改造提供了應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。

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