310MW機(jī)組高壓調(diào)速汽門(mén)油動(dòng)機(jī)優(yōu)化改造

劉顯旺

摘 要：對(duì)國(guó)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(mén)油動(dòng)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(mén)油動(dòng)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(guó)內(nèi)其他同類(lèi)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(dòng)機(jī)；高壓調(diào)速汽門(mén)

前言

油動(dòng)機(jī)是汽輪機(jī)高壓調(diào)速汽門(mén)的關(guān)鍵部件，若其發(fā)生故障，輕則使油動(dòng)機(jī)卡澀，重則會(huì)使油動(dòng)機(jī)異常開(kāi)啟。已有一些文章對(duì)汽輪機(jī)油動(dòng)機(jī)優(yōu)化改造做了探索。本文則通過(guò)對(duì)株洲電廠(chǎng)國(guó)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(mén)油動(dòng)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(dòng)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(dòng)機(jī)（主汽門(mén)、高壓調(diào)節(jié)門(mén)、中壓主汽門(mén)、中壓調(diào)節(jié)門(mén)油動(dòng)機(jī)）組成。供油裝置為系統(tǒng)提供油動(dòng)機(jī)動(dòng)作所需要的穩(wěn)定的高壓動(dòng)力油，安全系統(tǒng)提供使油動(dòng)機(jī)迅速關(guān)閉的回路，油動(dòng)機(jī)行程由伺服閥控制。伺服閥接受DEH開(kāi)度指令，使油動(dòng)機(jī)產(chǎn)生位移，帶動(dòng)連接到油動(dòng)機(jī)上的閥門(mén)移動(dòng)，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(lái)，陸續(xù)出現(xiàn)了高壓調(diào)速汽門(mén)擺動(dòng)、開(kāi)關(guān)不動(dòng)作、油動(dòng)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(kāi)機(jī)、停機(jī)、運(yùn)行中均有發(fā)生，都是單個(gè)高壓調(diào)速汽門(mén)發(fā)生故障。

停機(jī)后對(duì)故障閥門(mén)油動(dòng)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(shí)，活塞桿嚴(yán)重銹蝕。“O”型橡膠密封圈老化。

高壓調(diào)速汽門(mén)故障頻發(fā)，對(duì)機(jī)組安全運(yùn)行造成了較大影響，甚至導(dǎo)致機(jī)組無(wú)法滿(mǎn)負(fù)荷發(fā)電。

2 原因分析

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查以及與同類(lèi)型的電廠(chǎng)交流相關(guān)信息，發(fā)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)310MW機(jī)組EH系統(tǒng)普遍地存在上述問(wèn)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(mén)油動(dòng)機(jī)掛接在一個(gè)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(mén)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(mén)、調(diào)門(mén)對(duì)油缸的傳熱。

（2）高壓調(diào)速汽門(mén)油缸距離主汽門(mén)距離近，保溫厚度難以保證，高壓聯(lián)合汽門(mén)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(mén)的測(cè)溫記錄：

由表1、表2可看出，各高調(diào)門(mén)油動(dòng)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(mén)油動(dòng)機(jī)為單側(cè)進(jìn)油式油動(dòng)機(jī)，活塞下部通高壓油，上部通回油，正常運(yùn)行時(shí)，通過(guò)伺服閥使高壓油進(jìn)入油缸活塞下部，開(kāi)啟調(diào)門(mén)，關(guān)閉時(shí)通過(guò)泄放油缸下部壓力油在調(diào)門(mén)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?。粸楸苊庹{(diào)門(mén)關(guān)閉時(shí)回油管路過(guò)載以及防止活塞上部形成真空，部分壓力回油回至油動(dòng)機(jī)活塞上部，因此，油動(dòng)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(dòng)慢，存在活塞上部的抗燃油在長(zhǎng)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(mén)擺動(dòng)或拒動(dòng)。

（5）高壓調(diào)速汽門(mén)油動(dòng)機(jī)局部溫度過(guò)高，“O”型圈老化，磨損加劇，導(dǎo)致漏油。

由上述分析可見(jiàn)，高壓調(diào)速汽門(mén)故障的發(fā)生，其根本原因在油缸溫度過(guò)高。

3 改造方案

主汽門(mén)的熱量傳遞到高壓調(diào)速汽門(mén)油動(dòng)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(mén)油缸與主汽門(mén)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(mén)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(duì)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(dòng)機(jī)故障的關(guān)鍵。

根據(jù)油動(dòng)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(dòng)機(jī)處的溫度降下來(lái)：

第一道隔熱：在高壓主汽閥殼連接處的支架上開(kāi)通道，通冷卻水降溫；第二道隔熱：在油動(dòng)機(jī)連接處的法蘭面上開(kāi)通道通，通冷卻水降溫。

改造方案如下：

（1）在與汽門(mén)殼體連接的支架面上和與油動(dòng)機(jī)連接的法蘭面上的法蘭面上開(kāi)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(dòng)機(jī)連接的支架法蘭面（法蘭面去掉12mm）上加一過(guò)渡板，連接板再通過(guò)螺釘與法蘭面固定，在法蘭上安裝兩個(gè)Dg15的管接頭通進(jìn)水和回水。

（3）油動(dòng)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(gè)“O”型圈，局部更換銅套，增加一道“Yx”圈，同時(shí)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(dòng)密封的可靠性。方案見(jiàn)圖3。

（5）油動(dòng)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?；厮灵]式水回水母管。6個(gè)高調(diào)門(mén)油動(dòng)機(jī)冷卻水裝置采用并聯(lián)的管路連接，即每個(gè)高調(diào)門(mén)油動(dòng)機(jī)單獨(dú)供冷卻水。每個(gè)高調(diào)門(mén)的冷卻水進(jìn)、出水管上安裝一個(gè)閥門(mén)，便于單個(gè)閥門(mén)油動(dòng)機(jī)檢修。在油動(dòng)機(jī)的冷卻水進(jìn)、出水總管上各安裝一個(gè)總門(mén)。

4 改造效果

2010年，利用#3、#4機(jī)組大、小修的時(shí)間，對(duì)高調(diào)門(mén)油動(dòng)機(jī)進(jìn)行了改造，并對(duì)改造效果進(jìn)行了跟蹤檢測(cè)，改造后溫度測(cè)量數(shù)據(jù)見(jiàn)表3、表4（改造前數(shù)據(jù)請(qǐng)參見(jiàn)表1、表2）。

改造后，高壓調(diào)速汽門(mén)運(yùn)行正常，未再發(fā)生汽門(mén)擺動(dòng)、開(kāi)關(guān)不動(dòng)作、油動(dòng)機(jī)沿軸漏油等故障。

5 結(jié)束語(yǔ)

大唐華銀株洲發(fā)電有限公司310MW機(jī)組高壓調(diào)速汽門(mén)油動(dòng)機(jī)優(yōu)化改造油動(dòng)機(jī)成功降低了油動(dòng)機(jī)油缸溫度，提高了機(jī)組的安全性、穩(wěn)定性，延長(zhǎng)了設(shè)備檢修周期，節(jié)省了檢修費(fèi)用，并為國(guó)內(nèi)其他同類(lèi)型設(shè)備的改造提供了應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。

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