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)。
參考文獻(xiàn)
[1]徐正華,李飛.發(fā)電設(shè)備調(diào)節(jié)閥油動機(jī)伺服控制系統(tǒng)[Z].CN188845
5,2007.
[2]許雅斌.高壓調(diào)門油動機(jī)卡澀的分析和處理[J].電力建設(shè),2005(3).
[3]林洋.雙抽汽輪機(jī)組油動機(jī)及其系統(tǒng)改造[J].汽輪機(jī)技術(shù),2006(1).
[4]王彥海,史青玉,朱春雷,等.600MW超臨界汽輪機(jī)進(jìn)汽閥油動機(jī)異常開啟的原因分析及處理[J].華東電力,2007(5).