660?MW機(jī)組EH油系統(tǒng)故障分析及改進(jìn)措施

姚麗峰，李鎮(zhèn)考，顧樹偉

(國電電力發(fā)展股份有限公司大同第二發(fā)電廠，山西 大同 037043)

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660?MW機(jī)組EH油系統(tǒng)故障分析及改進(jìn)措施

姚麗峰，李鎮(zhèn)考，顧樹偉

(國電電力發(fā)展股份有限公司大同第二發(fā)電廠，山西 大同 037043)

〔摘 要〕針對某發(fā)電廠2×660 MW機(jī)組存在EH油系統(tǒng)故障，指出其在運(yùn)行中存在伺服閥卡澀、油動(dòng)機(jī)不規(guī)則晃動(dòng)、EH油泵電流異常波動(dòng)及油動(dòng)機(jī)內(nèi)壁碳化嚴(yán)重等問題，提出并實(shí)施了主汽門操縱座等一系列改進(jìn)措施，以提高機(jī)組運(yùn)行的安全性。

〔關(guān)鍵詞〕EH油系統(tǒng)；伺服閥；主汽門操縱座

0　引言

某發(fā)電廠3期2×660 MW空冷超臨界機(jī)組系哈爾濱汽輪機(jī)廠有限責(zé)任公司生產(chǎn)的一次中間再熱、三缸四排氣、單軸、雙背壓、空冷式汽輪發(fā)電機(jī)組，汽輪機(jī)型號為CLNZK660-24.2/566/566。汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)為高壓抗燃油型數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)(簡稱DEH)，DCS設(shè)備采用國電智深控制技術(shù)有限公司開發(fā)的EDPF-NT系統(tǒng)，液壓系統(tǒng)采用哈爾濱汽輪機(jī)控制工程有限公司成套的高壓抗燃油EH裝置。機(jī)組控制系統(tǒng)主要包括DEH系統(tǒng)、EH 油(液壓油)系統(tǒng)及ETS危急遮斷保護(hù)系統(tǒng)3個(gè)部分，其中調(diào)節(jié)用的高壓液壓油為進(jìn)口三芳基磷酸脂。

1　EH油系統(tǒng)故障

該電廠3期9，10號660 MW機(jī)組自2009年12月投產(chǎn)以來，機(jī)組調(diào)節(jié)系統(tǒng)曾出現(xiàn)不少異常和故障現(xiàn)象。尤其是在2011年至2012年期間，EH油系統(tǒng)曾頻繁出現(xiàn)下列故障：

(1)機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，發(fā)生單個(gè)高、中壓調(diào)速汽門忽開、忽關(guān)現(xiàn)象；

（2） 高壓調(diào)速汽門油動(dòng)機(jī)不規(guī)則頻繁擺動(dòng)；

（3） 高壓主汽門、調(diào)速汽門油動(dòng)機(jī)卡澀，卸油后不回座；

（4） EH油泵運(yùn)行中電流異常增大。

以上故障主要發(fā)生在伺服閥等組件上。

2011年4月，9號機(jī)大修時(shí)對EH油系統(tǒng)進(jìn)行沖洗修復(fù)，發(fā)現(xiàn)油缸積碳嚴(yán)重，尤其是左右側(cè)高壓主汽門油動(dòng)機(jī)油缸最為嚴(yán)重；同時(shí)在10號機(jī)5月份停機(jī)小修期間，也發(fā)現(xiàn)類似問題。在對油動(dòng)機(jī)及其組件、伺服閥、快速卸荷閥等EH油系統(tǒng)進(jìn)行徹底清洗回裝后，上述問題得到了明顯好轉(zhuǎn)。但經(jīng)過一段時(shí)間的運(yùn)行，又出現(xiàn)類似問題。

2013-01-30T10：12，9號機(jī)組負(fù)荷為609 MW時(shí)，主機(jī)高壓調(diào)速汽門GV2由30 %突然關(guān)至11 %，然后又開至46 %，更換伺服閥后恢復(fù)正常；2013年3月，10號機(jī)高壓調(diào)速汽門存在輕微晃動(dòng)，更換伺服閥后恢復(fù)正常；2013年8月，9號機(jī)高壓調(diào)速汽門存在輕微晃動(dòng)，更換伺服閥后恢復(fù)正常；2013年11月，9，10號機(jī)EH油泵電流異常晃動(dòng)，將高中壓調(diào)節(jié)汽門逐個(gè)關(guān)閉試驗(yàn)后，發(fā)現(xiàn)個(gè)別伺服閥泄漏嚴(yán)重，更換伺服閥后恢復(fù)正常。

經(jīng)統(tǒng)計(jì)，由于受到油質(zhì)影響，2013年9，10號機(jī)組在運(yùn)行中更換油動(dòng)機(jī)伺服閥高達(dá)18次，沖洗修復(fù)伺服閥14只，購買新閥10只，其中4只伺服閥由于滑閥磨損較大而報(bào)廢。

2　故障原因分析

2.1油動(dòng)機(jī)不規(guī)律晃動(dòng)原因

9，10號機(jī)組伺服閥型號為VIKERSI-SM4-40 和VIKERSI-SM4-20。該伺服閥主要由力矩馬達(dá)、擋板、滑閥、滑閥套、噴嘴及濾網(wǎng)等構(gòu)成。當(dāng)伺服放大器給電液轉(zhuǎn)換器輸入指令信號后，線圈勵(lì)磁使擋板偏移一個(gè)角度，改變兩側(cè)噴嘴內(nèi)的液體流量大小，在滑閥兩側(cè)形成壓力差，以改變滑閥的位移來控制進(jìn)入油動(dòng)機(jī)的進(jìn)油量。當(dāng)指令信號消失后，滑閥兩側(cè)的壓差為0，滑閥回到中間位置，關(guān)閉油動(dòng)機(jī)兩側(cè)的進(jìn)油，完成調(diào)整。

造成油動(dòng)機(jī)不規(guī)律晃動(dòng)的原因如下。

(1)油中的雜質(zhì)顆粒度大，堵塞或磨損噴嘴。該電廠3期9，10號機(jī)組使用的伺服閥要求油質(zhì)的清潔度達(dá)到NAS 5級以上，而3期抗燃油油質(zhì)長時(shí)間未達(dá)到這個(gè)要求。如滑閥一側(cè)噴嘴堵塞或磨損會(huì)造成兩側(cè)噴嘴壓力不相等，進(jìn)而致使擋板發(fā)生移動(dòng)，完成油動(dòng)機(jī)的進(jìn)油或泄油，形成在無指令下的油動(dòng)機(jī)不規(guī)律晃動(dòng)。

(2)由于磨擦造成滑閥的凸肩與滑閥套之間磨損，使滑閥相對于滑閥套的間隙增大，致使滑閥兩側(cè)泄漏量不均或一側(cè)泄漏，壓力不平衡而引起移動(dòng)，進(jìn)而形成在無指令下的油動(dòng)機(jī)不規(guī)律晃動(dòng)。

(3)酸性油液對噴嘴室、通道及節(jié)流孔等的腐蝕，改變了滑閥兩側(cè)的容積，形成壓力差，引起油動(dòng)機(jī)的晃動(dòng)。

2.2伺服閥故障原因

2.2.1油中大顆粒雜質(zhì)的進(jìn)入

具體表現(xiàn)為：檢修環(huán)境不清潔，造成塵埃進(jìn)入油中；密封件老化；EH油對油箱、管道內(nèi)壁上有機(jī)物的溶解和剝離，以及金屬間磨擦所產(chǎn)生的金屬碎渣進(jìn)入油中。

2.2.2EH油的高溫氧化、裂解

在機(jī)組正常運(yùn)行狀態(tài)下，對各油動(dòng)機(jī)缸體進(jìn)行測溫，發(fā)現(xiàn)高壓主汽油動(dòng)機(jī)缸體溫度明顯偏高，平均在140 ℃左右，最高時(shí)達(dá)到180 ℃，尤其是油動(dòng)機(jī)下蓋密封圈部位溫度都在180 ℃以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出正常運(yùn)行時(shí)的油溫，致使內(nèi)部流動(dòng)緩慢的EH油燒結(jié)積碳，形成較大的雜質(zhì)顆粒，進(jìn)入系統(tǒng)堵塞伺服閥，影響機(jī)組安全；同時(shí)缸體溫度過高，使油動(dòng)機(jī)頂端密封圈老化，引起抗燃油泄漏。從油質(zhì)化驗(yàn)結(jié)果來看，油中含有大量的碳黑膠狀物質(zhì)，主要是油中烴基成分的高溫氧化和裂解所致。9號機(jī)高壓主汽調(diào)速汽門油動(dòng)機(jī)及進(jìn)、回油EH油管與蒸汽室距離太近，使油動(dòng)機(jī)處的油溫過高。局部過高的油溫使EH油(三芳基磷酸脂)碳化，碳化后的顆粒使油質(zhì)污染，導(dǎo)致伺服閥發(fā)生卡澀。

2.2.3EH油的電阻率降低及電化學(xué)腐蝕

局部過高的油溫使EH油氧化、裂解，導(dǎo)致EH油酸值增加，電阻率降低，對伺服閥閥芯、滑閥套的電化學(xué)腐蝕加劇，密封件加速老化。

綜上所述，造成伺服閥等組件損壞主要原因是堵塞、磨損，其次原因是電化學(xué)腐蝕，根本原因是油質(zhì)的劣化。從該電廠3期9，10號機(jī)目前的運(yùn)行狀況看，油質(zhì)劣化及伺服閥卡澀主要原因是：高壓主汽調(diào)速汽門油動(dòng)機(jī)及進(jìn)、回油EH油管局部溫度過高，導(dǎo)致該處的EH油(三芳基磷酸脂)氧化、裂解，形成碳化、腐蝕。

3　 改進(jìn)措施

(1)進(jìn)一步完善抗燃油濾油設(shè)備的運(yùn)行管理規(guī)定，做好濾油設(shè)備運(yùn)行和維護(hù)。

(2)盡可能投入外接濾油設(shè)備進(jìn)行連續(xù)去顆粒物濾油，并監(jiān)督濾油設(shè)備的效果，及時(shí)更換濾芯。

(3)使用的旁路再生裝置(去除硅藻土和纖維素濾芯，更換交互樹脂或其他新型濾芯)應(yīng)具備降低酸值、提高電阻率、減少沉淀物和顆粒污染以及吸收水分等功能，以延緩抗燃油的老化速度。

(4)在機(jī)組停機(jī)檢修時(shí)，應(yīng)盡可能對抗燃油系統(tǒng)進(jìn)行徹底清理和沖洗。

(5)更換故障的伺服閥、快速卸載閥等組件。

(6)及時(shí)清理油泵出口濾網(wǎng)，必要時(shí)清理各主汽門、調(diào)速汽門控制塊的高壓油進(jìn)口濾網(wǎng)。

(7)首先，改動(dòng)高壓主汽門油動(dòng)機(jī)的安裝位置，使其遠(yuǎn)離高溫區(qū)并做好保溫措施。目前，高壓主汽門油動(dòng)機(jī)及進(jìn)、回油EH油管與蒸汽室距離太近，且此處保溫較差，保溫層表面溫度超過100 ℃。主要原因是高壓主汽門油動(dòng)機(jī)距門蓋距離太近，約300 mm，影響保溫的效果。其次，要消除調(diào)門殼體的熱傳導(dǎo)和熱輻射，有效降低油動(dòng)機(jī)缸體溫度。考慮到上述問題后，采用了增大油動(dòng)機(jī)的支架、高壓主汽門操縱座與蒸汽室閥蓋上部連接距離，并在連接處加裝隔熱保溫材料的方法。安裝改進(jìn)型操縱座后，油動(dòng)機(jī)底部距蒸氣室門蓋的最近距離比原來增大300 mm，使高壓主汽調(diào)速汽門油動(dòng)機(jī)及進(jìn)、回油EH油管有效避開高溫區(qū)，降低了門蓋至油動(dòng)機(jī)的熱量傳遞和輻射換熱量，同時(shí)也增大了門蓋處的保溫距離，進(jìn)一步降低此處的環(huán)境溫度，減少此處EH油氧化、裂解而造成碳化、腐蝕的可能性。經(jīng)過上述處理，油動(dòng)機(jī)的溫度降至正常范圍。

4　 結(jié)束語

經(jīng)過改進(jìn)高壓主汽門操縱座，高壓主汽門油動(dòng)機(jī)遠(yuǎn)離了高溫區(qū)；在機(jī)組正常運(yùn)行狀態(tài)下，高調(diào)門油動(dòng)機(jī)缸體溫度基本正常，油動(dòng)機(jī)各部溫度都在50℃以下。同時(shí)，通過實(shí)施其他改進(jìn)措施，基本解決了EH油系統(tǒng)出現(xiàn)的諸如伺服閥卡澀、油動(dòng)機(jī)不規(guī)則晃動(dòng)、EH油泵電流異常波動(dòng)等故障，實(shí)現(xiàn)了9，10號機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

1 李寶玉，魏毓璞.汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)疑難問題解析[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006.

2 四川省電力公司編著.汽輪機(jī)調(diào)節(jié)及保護(hù)系統(tǒng)[M].北京：中國電力出版社，2003.

3 胡念蘇.汽輪機(jī)設(shè)備及系統(tǒng)[M].北京：中國電力出版社，2006.

姚麗峰(1983-)，男，助理工程師，主要從事汽輪機(jī)檢修維護(hù)工作，email：connojk@163.com。

李鎮(zhèn)考(1960-)，男，助理工程師，主要從事汽輪機(jī)檢修維護(hù)工作。

顧樹偉(1970-)，男，助理工程師，主要從事汽輪機(jī)檢修維護(hù)工作。

作者簡介：

收稿日期：2015-10-02。