李堯+范景利

摘 要：基于內(nèi)蒙古國華呼倫貝爾發(fā)電有限公司600 MW超臨界汽輪機組在一次A修調(diào)試過程中由于EH油壓異常偏低導(dǎo)致機組無法掛閘的實際案例，首先詳細(xì)描述了EH油系統(tǒng)出現(xiàn)壓力偏低故障的具體現(xiàn)象，簡要分析了可能的原因及相應(yīng)的檢查處理方法，進一步結(jié)合系統(tǒng)各部件的原理進行了深入分析，得到更為具體的原因分析結(jié)果與處理方式，并引發(fā)了關(guān)于EH油壓異常降低的幾點探討，提出了汽輪機調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)檢修維護的幾點建議。

關(guān)鍵詞：汽輪機 調(diào)節(jié)保安 EH油壓

中圖分類號：TK26 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）04（c）-0024-03

Abstract：Based on the actual case that unit couldnt hanging gate due to EH low pressure oil at a debugging process of inner Mongolia Guohua Hulun Buir Power Generation Co. Ltd. 600 MW supercritical steam turbine unit ， first detailed describe the specific phenomenon of EH oil pressure on the low side， briefly analyzes the possible causes and corresponding inspection method， further the in-depth analysis combined with the principle of all parts of the system， to get more specific cause analysis and treatment， and triggered a discussion about EH pressure abnormal decrease， propose some maintenance recommendations for the turbine regulating system security.

Key Words：Turbine；Regulation security；EH oil pressure

汽輪機作為火電發(fā)電的主要設(shè)備之一，其調(diào)節(jié)系統(tǒng)的保安系統(tǒng)對其正常穩(wěn)定運行提供了基本保證[1]。而在實際生產(chǎn)中，常常會發(fā)生EH油系統(tǒng)壓力偏低的現(xiàn)象，這往往會導(dǎo)致機組無法建立安全油壓順利掛閘，存在著十分嚴(yán)重的安全隱患[2]。該文在大量文獻(xiàn)調(diào)研的基礎(chǔ)上[3-6]，結(jié)合內(nèi)蒙古國華呼倫貝爾發(fā)電有限公司600 MW超臨界汽輪機組的實際案例，對EH油壓異常降低進行了分析討論，并給出了保安系統(tǒng)檢修維護的幾點建議。

1 現(xiàn)象與檢查方法

國華呼倫貝爾發(fā)電有限公司1、2號機組為上海汽輪機廠制造NK600-24.2/566/566型超臨界中間再熱兩缸兩排汽空冷凝汽式機組，汽輪機調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)采用數(shù)字電業(yè)調(diào)節(jié)系統(tǒng)（DEH），液壓部分采用高壓抗燃油系統(tǒng)（EH），均為上海汽輪機廠配套提供。油泵為兩臺相同容量的恒壓變流柱塞泵，油動機伺服閥型號為MOOG J761-003，該伺服閥為機械反饋式伺服閥。機組共12個汽門，其中2只主汽門（高壓），4只調(diào)節(jié)汽門（高壓），4只再熱調(diào)節(jié)汽門由伺服閥控制閥門閥位，油動機為單側(cè)油動機，另外兩只再熱主汽門為全開全關(guān)型，無伺服閥。在一次機組A修后調(diào)試過程中，EH油泵A啟動后，EH油系統(tǒng)油壓異常偏低，約為4 MPa左右，汽輪機掛閘失敗，同時伴隨油泵電機電流較大。根據(jù)故障現(xiàn)象，經(jīng)過認(rèn)真分析與檢查，經(jīng)處理后故障得到解決

1.1 現(xiàn)象描述

EH油泵A運行期間泵出口壓力和系統(tǒng)壓力均為4 MPa左右，伴隨油泵A電機電流較大，達(dá)37 A，油箱油位始終為650 mm（正常范圍438～914 mm），無下降趨勢，油泵A出口流量85 L/min，油溫?zé)o明顯變化，始終為40.8 ℃。

1.2 可能的原因與檢查方法

針對油壓偏低現(xiàn)象，分析可能存在的原因有如下幾點。

（1）EH油泵故障。

EH油泵故障造成油壓下降主要原因通常為泵內(nèi)部泄露量過大、變量活塞調(diào)節(jié)不當(dāng)?shù)?。首先調(diào)節(jié)EH油泵A的變量控制器以提高泵出口壓力，但經(jīng)過調(diào)整后泵出口壓力和系統(tǒng)壓力仍無明顯上升趨勢，聯(lián)系運行人員切換至EH油泵B運行，在切換過程中，兩臺泵并列運行期間，兩臺泵出口壓力分別上升至13.7 MPa和13.8 MPa，系統(tǒng)壓力也上升至13.5 MPa，完成切換后，B泵出口壓力與系統(tǒng)壓力再次同時下降至4 MPa左右，由于兩臺油泵在A修期間均經(jīng)過返廠檢修，油泵的性能指標(biāo)均經(jīng)試驗合格后才進行驗收回裝，并且根據(jù)切換EH油泵過程中發(fā)生的現(xiàn)象判斷，造成系統(tǒng)油壓大幅降低的原因可能為系統(tǒng)用油量超過了單臺油泵工作范圍，初步排除了油泵故障的可能性。繼續(xù)從造成系統(tǒng)用油量過大的方向查找原因。

（2）系統(tǒng)存在泄漏。

對EH油系統(tǒng)進行檢查，系統(tǒng)無外漏現(xiàn)象，油箱油位正常，無下降趨勢，故排除系統(tǒng)向外漏油的可能性。經(jīng)過檢查，發(fā)現(xiàn)油泵出口處流量計流量較平時異常偏大，且油泵電機電流超過正常值。故初步判斷EH油壓低原因為系統(tǒng)內(nèi)部有泄露點。

由于油溫始終穩(wěn)定在42 ℃，故排除EH油母管溢流閥內(nèi)漏的可能性；繼續(xù)對各汽門油動機有壓回油管道進行檢查，發(fā)現(xiàn)4只調(diào)節(jié)汽門（高壓）有壓回油管道溫度偏高，陸續(xù)關(guān)閉4只調(diào)節(jié)汽門（高壓）油動機供油入口隔離閥后，油壓緩慢上升，全部關(guān)閉后系統(tǒng)油壓恢復(fù)正常。故可判斷原因在4只調(diào)節(jié)汽門（高壓）油動機上。由于機組未掛閘，故排除溢流閥關(guān)閉不嚴(yán)及OPC逆止閥不嚴(yán)造成壓力降低的可能性。判斷伺服閥內(nèi)部存在漏流現(xiàn)象。由于2號機組A修全部伺服閥均經(jīng)試驗臺檢驗合格后進行回裝，且4只高壓調(diào)節(jié)汽門伺服閥同時出現(xiàn)故障的可能性較小，故排除由于4只高調(diào)門伺服閥卡澀造成系統(tǒng)漏流的可能，未對伺服閥電壓進行進一步測量。判斷原因可能出在伺服閥控制信號上。聯(lián)合熱控人員對DEH系統(tǒng)進行檢查，在檢查過程中發(fā)現(xiàn)4只高壓調(diào)節(jié)汽閥的閥位指令發(fā)生跳變，由正常的0%跳變至100%。故可確定造成本次EH油系統(tǒng)壓力偏低的原因為閥門DEH指令異常，導(dǎo)致系統(tǒng)油流量過大，最終引起油壓下降，機組掛閘失敗。

2 工作原理分析

2.1 伺服閥工作原理

MOOG J761-003伺服閥為雙噴嘴機械反饋式，電液伺服閥由一個電力矩馬達(dá)及帶有機械反饋的二級液壓放大器組成。第一級由一個雙噴嘴和一個單擋板組成，擋板與銜鐵固定，位于銜鐵中點，同時，擋板位于兩個噴嘴之間，使噴嘴端部與擋板之間形成兩個可變的節(jié)流間隙。擋板和噴嘴所控制的油壓作用在第二級滑閥兩端端面上。二級滑閥為四通滑閥結(jié)構(gòu)，在相同壓差下，滑閥的輸出流量與滑閥開口成正比。反饋彈簧固定在銜鐵上，穿過擋板嵌入二級滑閥中心的一個槽內(nèi)。在零位時，擋板對流過兩個噴嘴的油流節(jié)流相同，滑閥無位移壓差。當(dāng)有信號作用在力矩馬達(dá)上時，銜鐵及擋板會偏向某個噴嘴，是滑閥兩端產(chǎn)生壓差，推動滑閥移動，使高壓油進入油缸或從油缸泄放，油動機動作使LVDT反饋信號與DEH指令信號趨于一致，作用在馬達(dá)上的電流消失，擋板回到中間位置，滑閥兩端壓差為零?；y在反饋彈簧作用下回到原始位置，直到接受到另一個信號電流。

2.2 EH油泵（恒壓變流柱塞泵）工作原理

EH油泵是一種恒壓變流柱塞泵，其輸出流量根據(jù)系統(tǒng)用油量自動調(diào)節(jié)，啟泵時，滑閥在彈簧的作用下被壓在左側(cè)，變量活塞腔室與泵殼腔室聯(lián)通，泵的柱塞斜盤以最大傾斜角開始啟動；啟泵后，泵出口壓力升高，滑閥在出口油壓的作用下，克服彈簧力和摩擦力向右移動，使泵出油口與泵的變量活塞腔室聯(lián)通，出口油壓使變量活塞外殼向右移動，減少斜盤傾斜角度，使泵的出口流量減少，壓力升高，達(dá)到穩(wěn)定的平衡。壓力調(diào)節(jié)螺栓用于調(diào)節(jié)油泵輸出油壓，通過調(diào)節(jié)彈簧的預(yù)緊力，改變作用于變量活塞內(nèi)的油壓，活塞外殼頂在斜盤上，與斜盤復(fù)位彈簧相平衡，系統(tǒng)用油量增大，油壓就會降低，斜盤的傾斜角就會增大，柱塞的軸向位移量加大，即吸油排油量增大，油泵的輸出流量加大，滿足系統(tǒng)油壓量后達(dá)到新的平衡點。這是一種有差調(diào)節(jié)，流量加大會使輸出壓力降低；反之，會使壓力升高。當(dāng)系統(tǒng)用油量大于泵的輸出流量時，泵的輸出壓力就會不受控制的下降。

2.3 油動機工作原理

高壓油（HP）經(jīng)隔離閥、濾芯后進入伺服閥，伺服閥結(jié)構(gòu)如圖1所示，伺服閥相當(dāng)于一個三位四通電磁方向閥，因該油動機為單側(cè)油動機，故伺服閥上的一個輸出口被堵死，即該油動機上的伺服閥相當(dāng)于一個三位三通電磁方向閥，方向閥的開閉由伺服放大器的輸出電流信號決定，當(dāng)伺服閥輸出電流為零偏電流時，伺服閥相當(dāng)于一個隔離閥，各油路均不通，由于機組處于打閘狀態(tài)，OPC母管無壓力，卸荷閥處于開啟狀態(tài)，因此若伺服閥閥接受正向電流時，伺服閥的輸出口、油動機下腔、卸荷閥以及有壓回油管路形成通路，高壓油經(jīng)過伺服閥、卸荷閥及有壓回油管道回到油箱。

2.4 熱控原理分析

線性位移差動變送器（LVDT）是一個管狀變壓器，變壓器內(nèi)分布了3組等跨分布的線圈，中央的初級線圈輸入交流電壓進行激勵，兩側(cè)由兩個相同的次級線圈反向串聯(lián)繞制而成，因此兩個次級線圈相位相反，變壓器輸出為此兩個電壓之差。管中有一個純鐵鐵芯與油缸活塞桿相連，活塞移動帶動鐵芯移動，使兩側(cè)次級線圈感應(yīng)電壓線性變化。調(diào)制解調(diào)器將兩組電壓疊加整流后輸出一個與活塞移動成正比的線性反饋電壓輸入加法器，加法器將DEH指令電壓與LVDT反饋電壓比較后，將差值送入伺服放大器。當(dāng)DEH指令大于LVDT反饋電壓時，表明油動機開度不夠，伺服放大器輸出正向電流，使油缸活塞上移，LVDT反饋電壓同時增大，直至與DEH指令電壓一致，表明油動機開度與指令匹配，伺服放大器輸入輸出均趨于零，伺服閥隔斷油路，油動機保持不動，完成一次增大開度過程。反之亦然。

3 具體原因分析與處理方式

3.1 原因分析

當(dāng)系統(tǒng)流量超過柱塞泵所允許的最大流量范圍時，系統(tǒng)壓力就會不受控制地下降，無法滿足壓力要求。

假設(shè)流經(jīng)4臺高壓調(diào)節(jié)汽閥油動機的流量分別為QGV1、QGV2、QGV3、QGV4，由于打閘狀態(tài)下，OPC壓力為0，油動機卸荷閥處于開啟狀態(tài)，油動機油缸無法建立工作油壓，油缸活塞桿無法移動，此時閥門開度反饋為0%，即LVDT反饋電壓為零，而DEH給定閥門開度指令為100%，即DEH指令大于LVDT反饋電壓，伺服放大器輸出正向電流，4臺高壓調(diào)節(jié)汽閥的伺服閥始終處于全開狀態(tài)，使大量高壓油經(jīng)過伺服閥、卸荷閥及有壓回油管道直接回到油箱。而此時高壓主汽閥、再熱調(diào)節(jié)汽閥由于開度指令與反饋相一致，伺服閥將流經(jīng)油動機的油路隔斷，此時高壓主汽閥、再熱調(diào)節(jié)汽閥的用油量僅為流經(jīng)各油動機伺服閥雙噴嘴處的油流量，可忽略不計，即可近似認(rèn)為QTV1+QTV2+QIV1+QIV2+QIV3+QIV4=0。

再熱主汽閥油動機無伺服閥和LVDT，不具備調(diào)節(jié)能力，設(shè)未掛閘狀態(tài)下，流經(jīng)兩臺再熱主汽閥油動機的油流量為QRSV1和QRSV2。

忽略流經(jīng)每個伺服閥雙噴嘴處的油流量。

由于DEH指令開度發(fā)生跳變，此時各高壓調(diào)節(jié)汽閥上的伺服閥均以最大指令開度開啟，因此流經(jīng)4臺高壓主汽閥油動機的流量QGV1、QGV2、QGV3、QGV4均較大，系統(tǒng)用油量Q遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了EH油泵正常工作所允許的最大流量范圍Qmax，系統(tǒng)油壓不受控制地下降，低于ETS保護中的EH油壓力低保護值，最終導(dǎo)致機組掛閘失敗。

3.2 處理方式

在找到造成EH油壓力過低的原因后，啟動另一臺EH油泵，使兩臺EH油泵同時運行，此時EH油系統(tǒng)壓力恢復(fù)正常，機組掛閘成功。再次證明兩臺油泵同時運行可滿足該狀態(tài)下的系統(tǒng)用油量。隨后，打閘并停運EH油泵，由熱控人員對DEH控制系統(tǒng)進行故障排查，消除控制系統(tǒng)故障后重新給定閥門開度指令，將全部高壓調(diào)節(jié)汽閥開度指令設(shè)為0%，啟動EH油泵A運行，此時EH油壓力恢復(fù)正常，機組掛閘成功。

為避免再次發(fā)生此類故障，由熱控人員對DEH控制系統(tǒng)邏輯進行修改，在高壓調(diào)節(jié)汽閥和中壓調(diào)節(jié)汽閥的閥位給定輸出邏輯中增設(shè)一項條件，在當(dāng)機組跳閘狀態(tài)下，即A輸出值為“1”時，選擇C通道，強制全部調(diào)節(jié)汽閥指令開度始終為-50%，這樣DEH模擬指令與LVDT位移反饋信號的差值始終為負(fù)值，使伺服閥接受負(fù)向電壓，伺服閥保持負(fù)向機械偏置，油動機供油通道被封死，系統(tǒng)以最小的流量進行油循環(huán)。這樣，系統(tǒng)油流量僅為流經(jīng)每個伺服閥雙噴嘴處的流量與流經(jīng)再熱主汽閥油動機的流量之和。而當(dāng)機組掛閘后，即A輸出值為“0”時，選擇B通道，-50%的強制指令撤除，系統(tǒng)以正常的函數(shù)值進行閥位給定的邏輯運算。

4 關(guān)于EH油系統(tǒng)壓力異常降低的幾點探討

造成EH油系統(tǒng)壓力異常降低主要有以下幾種原因。

（1）各主汽門、調(diào)門快速卸載閥存在泄露。

（2）EH油母管溢流閥存在工作不正常。

（3）各主汽門、調(diào)門電液伺服閥存在泄露（伺服閥卡澀，反饋彈簧變形，伺服控制系統(tǒng)故障等）。

（4）油動機活塞有泄漏。

（5）油動機卸荷閥不嚴(yán)。

（6）EH油泵的變量機構(gòu)存在工作不正常。

（7）調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)節(jié)流孔尺寸不合理或安裝錯誤。

（8）DEH系統(tǒng)故障。

因此為保障汽輪機調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)各項性能，提出以下幾條建議。

（1）加強EH油品質(zhì)監(jiān)測，防止抗燃油污染，確保EH油品質(zhì)合格。

（2）嚴(yán)格管控檢修工藝及質(zhì)量，確保調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)設(shè)備及部件安裝精確合理。

（3）定期進行調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)各項性能試驗，及時發(fā)現(xiàn)問題，確保系統(tǒng)工作狀態(tài)良好。

（4）定期進行蓄能器壓力檢查，或通過提高油泵及電機容量等方式，提升EH油系統(tǒng)抗擾動能力。

參考文獻(xiàn)

[1] 張登云，何世言.汽輪機調(diào)節(jié)保安系統(tǒng)的功能分塊和隔離法故障診斷技術(shù)[J].安徽電力，2006（2）：63-64.

[2] 曾健斌.調(diào)速汽閥拒開的故障處理[J].華電技術(shù)，2009（4）：61-62.

[3] 尹喜平，王晉杰.汽輪發(fā)電機安全油壓偏低的原因與處理[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2012（8）：79.

[4] 張雷，孔源，田園.汽輪發(fā)電機組安全油壓偏低原因分析與處理[J].電站系統(tǒng)工，2011（1）：46-48，50.

[5] 袁濤，黃強.汽機調(diào)節(jié)系統(tǒng)DEH改造后調(diào)速油壓波動的原因分析和處理[J].硅，2010（1）：160-161.

[6] 馬勇，杜文斌，薛志恒.330MW機組EH油壓偏低原因分析[J].華電技術(shù)，2012（3）：38-40.