一起EH油超溫的原因分析及處理

張 科

(寧夏電投西夏熱電有限公司，寧夏 銀川 750021)

1 系統(tǒng)概述

西夏熱電廠2號機(jī)組DEH控制系統(tǒng)為東方汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)，EH油系統(tǒng)主要設(shè)備構(gòu)成為：EH油箱中的油一路經(jīng)過2臺油泵送至各個調(diào)門執(zhí)行機(jī)構(gòu)，另一路通過2臺并列的油循環(huán)冷卻泵和2臺并列的冷卻器再經(jīng)濾網(wǎng)回至EH油箱。正常運行時油壓維持在(14±0.2) MPa,油壓降至11.2 MPa時聯(lián)啟備用油泵，降至7.8 MPa時機(jī)組跳閘，正常安全油壓為14.0 MPa，正常保安油壓大于1.96 MPa。自2009年4月入夏以來，2號機(jī)組油溫多次超過55.0 ℃，最高升至64.7 ℃，并伴有油壓逐步下降的現(xiàn)象。最嚴(yán)重的一次，2臺EH油泵運行，2臺EH油循環(huán)泵運行，在停止1臺油泵后，油壓降到8.7 MPa時發(fā)生機(jī)組跳閘，而相鄰的同型號1號機(jī)組油溫一直保持在40 ℃左右，油壓維持在14.0 MPa左右，因此EH油溫高嚴(yán)重威脅著2號機(jī)組的安全運行。

2 原因分析及處理過程

汽輪機(jī)正常運行時，EH油溫高不是由外部冷卻效果不佳造成，就是由EH油系統(tǒng)內(nèi)部構(gòu)成回路摩擦生熱造成。結(jié)合2號機(jī)組運行狀況和現(xiàn)象，運行人員和檢修人員進(jìn)行了如下分析和處理。

2.1 EH油冷卻效果不佳

(1) EH油外部循環(huán)流量不足造成換熱效果不佳。運行人員和檢修人員相互配合，采用了2臺EH油循環(huán)冷卻泵運行，并切換EH油冷卻器運行，甚至雙冷卻器運行方式，而且還更換了冷卻器后的濾網(wǎng)，在這期間還檢查了2臺循環(huán)冷卻泵出力是否正常并清洗了冷卻器，定期化驗EH油質(zhì)以確保油質(zhì)合格，但是采用上述方法后EH油溫?zé)o明顯下降。

(2) EH油外部循環(huán)冷卻量不足造成換熱效果不佳。機(jī)組運行期間，加強EH油的冷卻效果。

① 取消了EH油冷卻器冷卻水入口電磁閥總門，啟動開式冷卻水泵運行，加大冷卻水壓力，EH油冷卻水進(jìn)水壓力由0.10 MPa升至0.22 MPa，同時對冷卻水進(jìn)回水管和冷卻器定期排空，甚至開啟冷卻水回水管排空門長期排空運行，但EH油溫未明顯下降。

② 進(jìn)入7月后，氣溫逐漸上升，EH油系統(tǒng)在雙循環(huán)冷卻泵運行時，油溫一直維持在55 ℃左右；至7月下旬，經(jīng)常升至60 ℃以上。單EH油泵運行時EH油壓維持在13.4 13.8 MPa，為了防止機(jī)組EH油壓繼續(xù)下將，檢修人員在EH油箱周圍架設(shè)1臺15 kW和1臺1 kW的臨時風(fēng)機(jī)對EH油箱進(jìn)行風(fēng)冷，同時在EH油箱頂部和底部的備用接口間加裝了1個20 L左右的EH油臨時循環(huán)水冷冷卻器，并規(guī)定運行人員每班定期用涼水擦拭EH油箱3次，最終使EH油溫維持在48～54 ℃，但EH油溫高的難題始終沒有得到徹底解決。

2.2 內(nèi)部循環(huán)摩擦生熱

油泵將EH油箱中的高壓抗燃油吸入，送至各個汽門調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)及高壓遮斷保護(hù)系統(tǒng)，各個汽門的執(zhí)行機(jī)構(gòu)再通過壓力回油管使其回至EH油箱。在機(jī)組掛閘后，DEH送來閥位信號，分2路控制油動機(jī)。一路使調(diào)門油動機(jī)的進(jìn)油電磁閥失電，控制油通過電磁閥進(jìn)入卸荷閥上腔，在卸荷閥上腔建立起安全油壓，低壓保安油、高壓保安油建立，卸荷閥關(guān)閉，油動機(jī)準(zhǔn)備就緒；另一路通過伺服放大器接受DEH的信號并傳到調(diào)門油動機(jī)的電液伺服閥，使高壓油進(jìn)入油缸下腔，控制油缸活塞下的油量，使活塞上升并在活塞端面形成與彈簧相適應(yīng)的負(fù)載力，最終使閥門全開。當(dāng)安全油失去時，電磁閥帶電動作，卸荷閥打開，將油動機(jī)活塞下與回油相通，閥門操縱座在彈簧緊力的作用下迅速關(guān)閉調(diào)門。當(dāng)閥門進(jìn)行活動試驗時，電液伺服閥帶電，將油動機(jī)活塞下的油壓經(jīng)節(jié)流孔與回油相通，閥門活動試驗速度由節(jié)流孔來控制，當(dāng)單個閥門需快關(guān)試驗時，只需使電磁閥帶電，油動機(jī)和閥門在操縱座彈簧緊力作用下迅速關(guān)閉。汽輪機(jī)調(diào)節(jié)保安油系統(tǒng)如圖1所示。

汽機(jī)超速抑制模塊由2個OPC電磁閥組組成，正常情況下，2個電磁閥全帶電關(guān)閉，建立起調(diào)門高壓安全油，條件是隔膜閥關(guān)閉(汽機(jī)掛閘)，調(diào)門卸荷閥關(guān)閉，高壓EH油使調(diào)門處于全開狀態(tài)。當(dāng)汽機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)3 090 r/min(103 %超速)時，2個OPC電磁閥接受DEH信號失電卸掉調(diào)門卸荷閥端部的油壓，使卸荷閥動作卸掉調(diào)門油動機(jī)活塞下腔室油壓，使調(diào)門下關(guān)。當(dāng)汽機(jī)轉(zhuǎn)速小于3 090 r/min時，2個OPC電磁閥接受DEH信號重新帶電關(guān)閉，調(diào)門卸荷閥端部油壓建立，卸荷閥停止卸油，高壓EH油經(jīng)電液伺服閥過油將各個調(diào)門重新開啟。

高壓遮斷模塊主要由4個AST電磁閥組和2個壓力開關(guān)(⑨、⑩，進(jìn)行AST電磁閥試驗時使用)組成。正常情況下，4個電磁閥全失電關(guān)閉，建立起高壓安全油，條件是隔膜閥關(guān)閉(汽機(jī)掛閘)，各調(diào)節(jié)閥油動機(jī)卸荷閥處于關(guān)閉狀態(tài)。當(dāng)需要遮斷汽機(jī)時，4個電磁閥全帶電，卸掉高壓安全油，快速關(guān)閉各汽門。

隔膜閥組件由3個遮斷狀態(tài)壓力開關(guān)及一些附件組成。它的作用是將低壓保護(hù)系統(tǒng)的掛閘及遮斷信號傳遞給高壓油系統(tǒng)，隔膜閥受低壓保安油控制，下部閥門控制著高壓保安油，低壓保安油進(jìn)入隔膜閥上腔室。當(dāng)處于掛閘狀態(tài)時，低壓保安油壓力為1.96 MPa(運行時由主油泵提供油壓，啟停機(jī)時由高壓啟動油泵提供油壓)，它將使隔膜閥關(guān)閉，在遮斷狀態(tài)下，低壓保安油被泄掉，隔膜閥打開，泄掉高壓保安油來快速關(guān)閉各油動機(jī)。

以上就是汽輪機(jī)液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作過程和超速遮斷保護(hù)原理?；谝陨峡刂苿幼鬟^程可知，EH油從油箱經(jīng)油泵升壓后送至各個調(diào)門執(zhí)行機(jī)構(gòu)，一種情況是調(diào)節(jié)汽門試驗時，經(jīng)過汽輪機(jī)調(diào)節(jié)汽門執(zhí)行機(jī)構(gòu)的電磁閥泄油返回至EH油箱的油；另一種是當(dāng)機(jī)組超速、故障時，OPC電磁閥動作、AST電磁閥動作或隔膜閥開啟后，高壓保安油回至EH油箱的油，這部分回油為無壓回油。在高壓保安油壓失去后造成各汽門執(zhí)行機(jī)構(gòu)卸荷閥動作，產(chǎn)生大量油返回EH油箱，這部分回油為有壓回油。當(dāng)EH油在油路高速流動時，摩擦將生成大量的熱，使油溫上升。因此，機(jī)組正常運行中可能造成供回油路聯(lián)通的部件主要有卸荷閥、電磁閥、隔膜閥、OPC閥、AST閥(2個串聯(lián)AST都通)?；谝陨戏治龊驮O(shè)備運行現(xiàn)象做了如下處理。

(1) 運行人員發(fā)現(xiàn)2號機(jī)組10 m標(biāo)高的中壓調(diào)門和低壓蝶閥的EH油管道振動較大。在8～9月機(jī)組運行期間，運行人員配合檢修先后做了4次中壓調(diào)門和低壓蝶閥全關(guān)、全開試驗。在試驗過程中，逐步開關(guān)中壓調(diào)門和低壓蝶閥時，發(fā)現(xiàn)各個汽門逐個開關(guān)正常，但汽門開關(guān)追蹤指令比較緩慢，且有壓回油管溫度相對1號機(jī)組略高。為此，檢查了電磁閥，但電磁閥工作和信號正常，并更換了4個中壓調(diào)門和甲側(cè)低壓蝶閥的節(jié)流孔(⑧，更換為大孔徑節(jié)流孔)，以增加卸荷閥端部高壓安全油壓力，使卸荷閥能夠快速完全關(guān)閉。但經(jīng)過以上處理，運行一段時間后，EH油溫和油壓未見明顯好轉(zhuǎn)。

(2) 監(jiān)盤人員發(fā)現(xiàn)，DEH盤上的AST電磁閥試驗(HPT試驗)畫面中，6 PS壓力開關(guān)(⑩)變紅(紅色為動作)，因此，進(jìn)行AST電磁閥試驗。經(jīng)熱工人員確認(rèn)，4個AST電磁閥工作正常，6 PS壓力開關(guān)屬誤報。

(3) 檢修人員、運行人員和生技部專責(zé)在對比了2臺機(jī)組EH油系統(tǒng)的前提下，發(fā)現(xiàn)2號機(jī)組機(jī)頭隔膜閥高壓保安油壓由以前的14.0 MPa下降至最低9.6 MPa，EH油無壓回油管溫度明顯比1號機(jī)組高，且機(jī)頭10 m平臺的隔膜閥壓力測點有少量漏油。因此，在9月底2號機(jī)組停機(jī)時，更換了機(jī)頭的隔膜閥，等到2號機(jī)組再次運行后，EH油無壓回油管溫度已經(jīng)大幅下降，EH油溫維持在了38～45 ℃(期間EH油循環(huán)泵單臺間斷運行)，EH油壓也維持在了13.7～14.0 MPa。至此，困擾2號機(jī)組長達(dá)半年之久的EH油溫偏高的難題得以徹底解決。

3 結(jié)束語

經(jīng)過以上逐步分析和處理，最終確認(rèn)是隔膜閥的問題。經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)，原來安裝的隔膜閥上腔室的低壓安全油壓采用油缸來控制，通過油缸內(nèi)上下腔室的壓力大小來推動活塞運動，達(dá)到開關(guān)隔膜閥的目的。由于活塞與油缸的結(jié)合面采用3道密封圈進(jìn)行密封，而密封圈密封不嚴(yán)產(chǎn)生泄油，使油缸上下腔室油壓差減小，從而使隔膜閥上腔室的低壓安全油壓偏小，導(dǎo)致隔膜閥關(guān)閉不嚴(yán)，造成高壓安全油泄漏，進(jìn)而在整個EH油系統(tǒng)中以EH油箱、EH油泵、高壓供油管、各個汽門的電磁閥、隔膜閥、無壓回油管構(gòu)成了回路，致使EH油在該回路中循環(huán)摩擦生熱，使其溫度上升。因此，在新?lián)Q的隔膜閥上腔室的低壓安全油控制機(jī)構(gòu)上采用了金屬波紋管油腔，此油腔底部封閉與隔膜閥相連，上部波紋管內(nèi)充滿了低壓安全油，通過波紋管受到油壓的大小而伸長或縮短來控制隔膜閥的開關(guān)，從而有效地關(guān)閉了隔膜閥，切斷了EH油系統(tǒng)的回油通路。