超超臨界機(jī)組抗燃油再生裝置優(yōu)化研究

摘 要：某電廠超超臨界機(jī)組抗燃油系統(tǒng)在改造前經(jīng)常出現(xiàn)油質(zhì)超標(biāo)不合格的現(xiàn)象，經(jīng)過(guò)對(duì)抗燃油系統(tǒng)進(jìn)行高溫區(qū)域油管改造、在線抗燃油再生裝置改造、加裝一套移動(dòng)式再生裝置等，抗燃油的顆粒度、酸值及水分等性能數(shù)據(jù)都維持在正常范圍內(nèi)，確保機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：超超臨界機(jī)組；抗燃油系統(tǒng)；油質(zhì)超標(biāo)；改造；再生裝置

1 設(shè)備情況

抗燃油供油系統(tǒng)由兩套動(dòng)力設(shè)備組成，每一套動(dòng)力設(shè)備由交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)高壓柱塞容積泵組成。抗燃油經(jīng)過(guò)油箱內(nèi)的金屬濾網(wǎng)被泵吸入，油泵出口的高壓油經(jīng)過(guò)微米級(jí)的過(guò)濾器進(jìn)入高壓油母管和與母管聯(lián)接的蓄能器，經(jīng)過(guò)各執(zhí)行機(jī)構(gòu)和高壓遮斷系統(tǒng)的高壓抗燃油最終經(jīng)回油管回到油箱。

整個(gè)油系統(tǒng)管路中有多處過(guò)濾裝置：（1）油箱頂部裝有過(guò)濾空氣中雜質(zhì)和水分的濾清器和干燥裝置，從而保證油箱吸入空氣的清潔度，并做到抗燃油與空氣中水分的有效隔離。油箱中安裝多條磁棒，可以除去油箱中懸浮的鐵磁性微粒；（2）兩臺(tái)油泵出口各自設(shè)有高壓過(guò)濾器組件及檢測(cè)過(guò)濾器流動(dòng)情況的壓差發(fā)訊器各兩套；（3）每一個(gè)油動(dòng)機(jī)進(jìn)油口前均裝有濾油器組件，確保伺服閥、電磁閥用油的清潔度。

2 故障分析

2.1 伺服閥卡澀、堵塞

抗燃油系統(tǒng)中使用的美國(guó)穆格公司生產(chǎn)的760系列伺服閥，該伺服閥屬噴嘴擋板式，具有靈敏度高，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，線性度好等特點(diǎn)，但是容易被抗燃油中雜質(zhì)堵塞，要求抗燃油的顆粒度等性能數(shù)據(jù)保持在較高水平。伺服閥的最小間隙已達(dá)到微米級(jí)尺寸，抗燃油中顆粒度性能直接影響伺服閥的運(yùn)行質(zhì)量。

伺服閥失效的形式大致由以下四大類組成：（1）沖蝕失效：硬度比較大的顆粒沖擊伺服閥芯、閥套表面，同時(shí)受到壓差大，流速高等影響，顆粒沖擊或切削金屬表面。（2）淤積失效：伺服閥處于靜止并受到較大壓力，伺服閥芯與閥套間存在的雜質(zhì)淤積使得伺服閥芯的動(dòng)靜磨擦加大，響應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)。（3）卡澀失效：伺服閥受到較大的徑向不平衡力會(huì)出現(xiàn)卡澀現(xiàn)象，側(cè)載荷使伺服閥芯與閥套的金屬間出現(xiàn)微觀粘附。（4）腐蝕失效：抗燃油中水和氯化物類等有害物的溶劑會(huì)引起伺服閥芯、閥套節(jié)流孔處嚴(yán)重腐蝕。

2.2 油泵卡澀、磨損嚴(yán)重

抗燃油系統(tǒng)中設(shè)置的兩臺(tái)高壓油泵為壓力補(bǔ)償式變量柱塞泵，泵出口壓力的變化自動(dòng)調(diào)整泵的輸出流量來(lái)維持出口壓力恒定，實(shí)際運(yùn)行時(shí)存在一定的壓力波動(dòng)，若壓力波動(dòng)值超過(guò)1MPa，則判定該泵存在故障。如果此時(shí)泵的最低輸出壓力仍大于抗燃油系統(tǒng)額定運(yùn)行壓力11.2MPa，機(jī)組可以正常運(yùn)行?？谷加蛪撼霈F(xiàn)波動(dòng)主要是由于泵的調(diào)節(jié)裝置故障造成，當(dāng)柱塞泵調(diào)節(jié)閥閥芯出現(xiàn)卡澀或摩擦阻力增大時(shí)，泵出口壓力信號(hào)不能及時(shí)轉(zhuǎn)換為推動(dòng)機(jī)構(gòu)的推力，進(jìn)而泵的出口流量調(diào)整滯后于出口壓力的變化，最終導(dǎo)致泵的輸出壓力波動(dòng)。

3 改造方案

抗燃油在運(yùn)行中的作用不言而喻，顆粒度等性能數(shù)據(jù)超出正常范圍，會(huì)引起伺服閥、柱塞泵等重要設(shè)備出現(xiàn)磨損，嚴(yán)重時(shí)造成相關(guān)設(shè)備卡澀等，同時(shí)抗燃油中的雜質(zhì)顆粒還會(huì)加速抗燃油質(zhì)老化。就抗燃油而言更換一臺(tái)機(jī)組全部抗燃油約需20余萬(wàn)，費(fèi)用比較高昂，因此，通過(guò)再生裝置改造來(lái)保證抗燃油的良好油質(zhì)是機(jī)組安全運(yùn)行的基礎(chǔ)。

3.1 高溫區(qū)域油管改造

抗燃油系統(tǒng)設(shè)備特別是管道應(yīng)與高溫區(qū)域保持一定安全距離，一方面通過(guò)改善主汽閥、主調(diào)閥、中壓聯(lián)合汽閥保溫材料質(zhì)量及保溫層厚度，嚴(yán)格控制主汽閥、主調(diào)閥、中壓聯(lián)合汽閥等油動(dòng)機(jī)的工作環(huán)境溫度；另一方面，確?？谷加拖到y(tǒng)冷卻器的正常投入運(yùn)行，監(jiān)測(cè)冷卻器水側(cè)臟污程度。

3.2 抗燃油在線再生裝置改造

抗燃油隨機(jī)安裝的再生裝置由硅藻土過(guò)濾器和精密過(guò)濾器組成。由于傳統(tǒng)的硅藻土過(guò)濾器可以降低抗燃油酸值，但在處理過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生絮狀金屬鹽，且經(jīng)過(guò)纖維素濾芯和濾油機(jī)都很難濾除，當(dāng)金屬鹽聚集在系統(tǒng)的某個(gè)部位時(shí)會(huì)造成系統(tǒng)局部堵塞，影響機(jī)組的安全運(yùn)行。同時(shí)，抗燃油顆粒度濾芯消耗率約1只/月，費(fèi)用較高。通過(guò)安裝離子交換裝置后，抗燃油酸值在一周內(nèi)下降到了0.12mgKOH/L。抗燃油顆粒度指標(biāo)未受影響，抗燃油顆粒濾芯未增加消耗。

3.3 加裝一套移動(dòng)式再生裝置

某公司針對(duì)超超臨界機(jī)組運(yùn)行中抗燃油的老化問(wèn)題專門設(shè)計(jì)了移動(dòng)式輕便抗燃油再生裝置，根據(jù)抗燃油特性進(jìn)行了針對(duì)性設(shè)計(jì)，采用了與磷酸酯相容的高分子材料及新型高效吸附劑填充的再生濾元，并合理配置精密顆粒過(guò)濾器，充分延長(zhǎng)使用壽命，保證過(guò)濾精度。抗燃油再生凈化裝置系統(tǒng)流程如圖1所示。

1.進(jìn)油閥；2.補(bǔ)油閥；3.吸油過(guò)濾器；4.溢流閥；5.油泵；6.逆止閥；7.壓力儀表；8.脫水裝置；9.再生裝置前壓力表；10.再生裝置；11.脫水裝置旁通閥；12.再生裝置旁通閥；13.放油閥；14.粗過(guò)濾器前壓力表；15.粗過(guò)濾器；16.精過(guò)濾器前壓力表；17.壓力報(bào)警器；18.精過(guò)濾器；19.取樣閥；20.排油閥

圖1 抗燃油再生凈化裝置系統(tǒng)流程圖

通過(guò)加裝一套移動(dòng)式抗燃油再生裝置，對(duì)運(yùn)行機(jī)組偶然出現(xiàn)的抗燃油不合格情況，通過(guò)濾油使油質(zhì)快速恢復(fù)合格。機(jī)組大小修后也能在2-3天內(nèi)確保油質(zhì)恢復(fù)到安全運(yùn)行指標(biāo)，使油品性能指標(biāo)充分滿足調(diào)速系統(tǒng)設(shè)備安全運(yùn)行的要求。

4 結(jié)束語(yǔ)

某電廠超超臨界機(jī)組抗燃油系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)伺服閥卡澀、堵塞及主油泵卡澀、磨損等現(xiàn)象，經(jīng)分析主要由抗燃油質(zhì)超標(biāo)不合格造成。為解決上述難題，對(duì)抗燃油再生裝置進(jìn)行優(yōu)化改造，包括高溫區(qū)域油管改造、在線抗燃油再生裝置改造、加裝一套移動(dòng)式再生裝置等。改造后，抗燃油的顆粒度、酸值及水分等指標(biāo)均能控制在合格范圍內(nèi)，伺服閥及主油泵卡澀、磨損現(xiàn)象得到極大緩解，大大提高了機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和安全可靠性。

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