東汽300MW機組調速汽門油動機壓力油管振動與處理

摘 要： 汽輪機調速汽門油動機是抗燃油系統系統重要執(zhí)行部件，正常運行中，機組在一次調頻作用下調速汽門油動機快速、穩(wěn)定動作，滿足電網負荷變化需要，由于抗燃油壓力沖擊導致調速汽門油動機壓力油管振動現象產生，導致機組事故非停。針對此問題，本文提出消除調速汽門油動機壓力油管振動處理措施，加裝蓄能器有效吸收壓力油壓波動及管路激振，保證汽輪機抗燃油系統安全可靠地運行。

關鍵詞：油動機 油管 振動 處理

中圖分類號：TM621 文獻標識碼：A 文章編號：1003-9082（2017）03-0317-02

張家口發(fā)電廠二期機組系東方汽輪機廠制造，（以下簡稱張電）容量為300WM，抗燃油系統高壓蓄能器共有3組，安裝在壓力油管道上，規(guī)格為2×9.5L單位（裝在油箱上），2×37.8L單位（2組），用來吸收壓力油壓波動及管路激振，并能夠在兩臺抗燃油泵都停運的情況下，維持系統靜態(tài)壓力3-5分鐘；高壓蓄能器均為氟橡膠皮囊式蓄能器，預充氮壓力為8.6MPa，高壓蓄能器通過集成塊與系統相連，集成塊包括隔離閥、排放閥以及壓力表等，其中壓力表指示的是油壓而不是氣壓；低壓蓄能器共有4組容量均為2×9.5L單位，通過集成塊裝在有壓回油管上，要求在近可能靠近高壓主汽閥油動機及中壓調節(jié)油動機的地方各裝有一組低壓蓄能器，其作用是：在遮斷情況發(fā)生時，吸收增加的排油，防止排油背壓過高，其型式為氟橡膠皮囊式蓄能器，預充氮壓力為0.2MPa，集成塊上的壓力表僅僅指示油壓。蓄能器工作特性的好壞嚴重影響抗燃油系統的安全穩(wěn)定運行，盡管如此，張電二期機組多次發(fā)生高壓調速汽門油動機壓力油管振動，導致壓力油管焊口開裂，機組發(fā)生非停，本文著重結合張電生產實際，反復調研確定在高壓調速汽門油動機入口濾網集成塊加裝抗燃油蓄能器，解決高壓調速汽門油動機壓力油管振動展開論述。

一、調速汽門油管脈動沖擊原因分析

機組參與一次調頻后，DEH會根據網頻變化調整輸出功率，這樣高壓調節(jié)閥油動機的動作頻率會增大，動態(tài)耗油增加，當電網負荷變化相對機組功率較大時，會引起調門的急調，由此引起抗燃油管路的壓力脈動。

1.壓力油脈動產生的過程

當給電液伺服閥輸入信號電流時，伺服閥的滑閥位移與信號電流成比例變化。在伺服閥開閉過程中，伺服閥前和伺服閥后油管內壓力發(fā)生變化。伺服閥關閉壓力油路時，管內油液的動能轉化成壓力能，使緊靠近伺服閥前油管內壓力升高；伺服閥開啟壓力油路時，則緊靠近伺服閥前油管內壓力下降，伺服閥關閉回油油路時，由于油液流動的慣性，使緊靠近伺服閥前油管內壓力下降；伺服閥開啟回油油路時，緊靠近伺服閥前油管內壓力升高。在機組功率頻繁調節(jié)的過程中，伺服閥頻繁啟閉，管路內壓力頻繁變化，且一個波段緊接著一個波段地頻繁發(fā)生，即伺服閥前后的壓力變化以壓力波形式沿著管路傳播，造成對管路的液壓沖擊，引起管路振動。

2.高壓蓄能器特性

蓄能器在高壓抗燃油供油系統中用來儲存壓力油并根據需要放出所儲存的液壓油去做功。其主要作用如下：

2.1 當泵處于卸荷狀態(tài)時，此時單向閥和蓄能器起保壓作用，因蓄能器可以向系統補油，用來補償泄漏，維持系統油壓（泄漏的主要原因之一是伺服閥泄漏）。這樣保壓時間相對來說就延長了。

2.2 可以承擔輔助動力源和緊急動力源。當調節(jié)系統執(zhí)行機構動作需要供油時，不論泵正在向系統供油，還是處于卸荷狀態(tài)，蓄能器上的氮氣通過膨脹把油排出，以使執(zhí)行機構順利完成工作。

2.3 當調節(jié)系統的執(zhí)行機構突然停止時，管內油流將發(fā)生急劇變化，而產生油壓沖擊，這時蓄能器能吸收和緩沖液壓沖擊。

2.4 蓄能器還可以用來維持溢流閥及卸荷閥的壓力，以防止它們發(fā)生振動。

蓄能器應有足夠的容積和充油壓力，為使在機組甩負荷的同時主油泵故障停止供油時，仍能維持系統液體壓力。保證系統正常工作。在此異常工況下，一般要求系統液體壓力的降低值不大于正常工作壓力的5%。其壓力值P2用下式計算：

P2=P1（V1 / （V1+Vc））K Mpa

式中：P1—系統液體壓力 MPa

P2—蓄壓器內液體排放后的壓力 MPa

V1—蓄壓器正常運行工況下的氣體容積 L

Vc—油動機（執(zhí)行機構）充油容積 L

K—蓄壓器中氣體的絕熱指數，當為氮氣時，K=1.4

二、處理方法分析與實施

機組參與調頻是電網穩(wěn)定和動態(tài)品質的需要，由此產生的抗燃油管路內液體流速的變化是不可避免的，為了減小因流速變化對管路系統的沖擊，必須從以下兩方面考慮：

1.增強管路系統的抗沖擊性

加固管道，提高管路系統剛性，對長管道要注意設置足夠的隔振支撐點，保證管道有足夠的剛性，防止管道共振；減小管路系統重量，管路上的閥門、過濾器等質量較大的部件和設備應用支架固定在基礎上。特別是油動機入口濾油器要用專用支架加以固定。

2.在抗燃油系統中設置蓄能器（消振器和濾波器）減小沖擊壓力

對于高頻振動與噪聲，可通過在系統中設消振器和濾波器予以消除。消振器是在一個圓柱殼體內切有螺旋槽，將車有外螺紋的管子擰人其中。轉動管子，使其沿殼體軸向移動。脈動的液體通過管子及殼體左端的側孔進入消聲器。此兩路流體又在殼體面右端以一定的振動相位差匯集起來，由此抑制振動與噪聲。通過旋轉管子可調整需要消振的振動頻率。

液壓濾波器是設在管路中的液容、液感、液阻單元或它們的組合，用來衰減脈動幅值，常將其串聯、并聯或串并聯于液壓系統中。

3.加裝蓄能器

針對汽輪機高壓抗燃油系統，采用蓄能濾波器消除振動與噪聲是一種簡單有效的辦法。蓄能器的緩沖作用可有效過濾壓力脈動。在油動機入口濾油器集成塊上加裝一個1升左右的蓄能器，能有效吸收因伺服閥頻繁動作引起的壓力波動，減小對管路的壓力沖擊。

4.具體實施圖如下圖一

5.蓄能器安裝

機組停機、停止抗燃油泵并確認系統無壓力油的情況下，選擇1號-4號高壓調速汽門油動機濾網集成塊進行安裝，取下油動機入口濾油器的“OUT”口螺塞，擰上接頭套件，接頭套件的另一端擰上蓄能器，然后用專用固定支架將濾油器集成塊和蓄能器固定好，最后將支架固定在基礎上。

5.1蓄能器充氮程序

高壓蓄能器正常充氣壓力為9.6MPa，如果氣壓降至7.84MPa時應對蓄能器進行重新充氣，在機組運行時一次只能對一個蓄能器進行充氣，否則對機組運行有影響。充氣步驟如下：

5.1.1 首先檢查充氣工具及軟管上的接頭螺紋與氮氣瓶上的接頭和蓄能器充氣嘴接頭上的螺紋是否匹配，若不匹配，需加工過渡接頭。

5.1.2 關閉高壓蓄能器的進油截止閥（見圖二），把蓄能器從系統中隔開來，并緩慢打開蓄能器的回油截止閥，將蓄能器中的油液排凈。

5.1.3 將充氣工具上軟管拆下，換上堵頭，利用充氣工具，對各高壓蓄能器的氮氣壓力進行測量，該壓力值可供以后參考。

5.1.4 將充氣工具上堵頭拆下，換上軟管，將蓄能器的充氣嘴和氮氣瓶用充氣工具連接起來，關閉充氣工具上放氣口的針閥，慢慢打開氮氣瓶上的閥門，向蓄能器充氮，同時監(jiān)視充氣工具上的壓力表讀數。一分鐘后，再測一下壓力，不夠再充，然后打開充氣工具上放氣針閥，拆去充氣工具的軟管，并檢查蓄能器的充氣嘴有無漏氣，若有漏氣，則需更換充氣嘴；若無泄漏，裝上蓄能器充氣嘴上的罩蓋。

5.1.5 關閉蓄能器上的回油截止閥，緩慢打開蓄能器的進油截止閥，直至全開。

5.1.6高壓蓄能器剛開始運行時，每周維護一次，以后每月維護一次，主要是檢查氣壓，必要時充氣。

5.2蓄能器使用注意事項

5.2.1 蓄能器要設置在遠離熱源的地方。要用卡子、托架之類把蓄能器牢固固定在壁面上或架子上，使蓄能器不受振動和過大的應力。

5.2.2 與液壓回路的連接口處應設置單向閥。這是為了便于維護檢修，或者在使用多個蓄能器時使流量均等。當多個蓄能器用于同一個蓄能器回路時，要布置成使蓄能器在同樣的工作條件下使用。

5.2.3 只準用氮氣充入蓄能器。要在臨近使用之前才充氣。充氣后一周之內至少檢查一次氣壓，如果沒有異常以后每隔三個月檢查一次氣壓。在充氣閥上接上帶氣壓表的充氣工具，然后打開充氣閥，即可從氣壓表上讀出氣體壓力。但是用這種方法每檢查一次氣壓就得放掉一點氣體，所以不宜用于容量較小的蓄能器。有一種可以避免氣體損失的在蓄能器油口端間接檢查氣體壓力的方法。系統停機后，在慢慢打開截止閥把蓄能器中的壓力油逐漸放回油箱的同時，注意觀察接在蓄能器油口端回路的壓力表。壓力表指針先是慢慢地向低壓轉動，達到某壓力值后急速轉到零壓。指針轉動速度發(fā)生突變時的壓力讀數，就是蓄能器的充氣壓力。

5.2.4 在使用蓄能器的系統中，發(fā)現卸荷閥或壓力繼電器的工作區(qū)間變化、蓄能器回路壓力表讀數變化或蓄能器上部溫升減小等現象，可懷疑蓄能器異常，需測定氣壓或酌情分解檢查。正常使用中每隔三年應檢查蓄能器內部狀態(tài)和殼體壁厚；設備長時間不運行時應放氣。

5.2.5 在裝有蓄能器的抗燃油液壓系統上進行任何作業(yè)之前，必須先行卸掉系統壓力。蓄能器殼體不準進行任何焊接和加工。修理不當可能引起嚴重事故，所以必須把需修理的蓄能器送回生產廠進行修理。

三、結語

在調速汽門油動機入口濾油器集成塊上加裝一個1升左右的蓄能器，能有效吸收因伺服閥頻繁動作引起的壓力波動，減小對管路的壓力沖擊，防止抗燃油油壓突變、脈沖對汽輪機抗燃油系統運行有著十分重要的意義，避免機組非計劃停運，建議推廣其它機組安裝使用，用于指導生產，從而有效保證汽輪機抗燃油系統安全可靠地運行。

參考文獻

[1]汽輪機蓄能器的質量監(jiān)督與管理

[2]東方汽輪機廠培訓教材

[3]德陽恒瑞液控公司技術改進方案

作者簡介張永斌：男，（1969-），汽輪機調速系統高級技師、工程師，張家口發(fā)電廠設備部汽機專業(yè)高級點檢員。