660?MW機組EH油系統故障分析及改進措施

姚麗峰，李鎮考，顧樹偉

(國電電力發展股份有限公司大同第二發電廠，山西 大同 037043)

?

660?MW機組EH油系統故障分析及改進措施

姚麗峰，李鎮考，顧樹偉

(國電電力發展股份有限公司大同第二發電廠，山西 大同 037043)

〔摘 要〕針對某發電廠2×660 MW機組存在EH油系統故障，指出其在運行中存在伺服閥卡澀、油動機不規則晃動、EH油泵電流異常波動及油動機內壁碳化嚴重等問題，提出并實施了主汽門操縱座等一系列改進措施，以提高機組運行的安全性。

〔關鍵詞〕EH油系統；伺服閥；主汽門操縱座

0　引言

某發電廠3期2×660 MW空冷超臨界機組系哈爾濱汽輪機廠有限責任公司生產的一次中間再熱、三缸四排氣、單軸、雙背壓、空冷式汽輪發電機組，汽輪機型號為CLNZK660-24.2/566/566。汽輪機調節系統為高壓抗燃油型數字電液調節系統(簡稱DEH)，DCS設備采用國電智深控制技術有限公司開發的EDPF-NT系統，液壓系統采用哈爾濱汽輪機控制工程有限公司成套的高壓抗燃油EH裝置。機組控制系統主要包括DEH系統、EH 油(液壓油)系統及ETS危急遮斷保護系統3個部分，其中調節用的高壓液壓油為進口三芳基磷酸脂。

1　EH油系統故障

該電廠3期9，10號660 MW機組自2009年12月投產以來，機組調節系統曾出現不少異常和故障現象。尤其是在2011年至2012年期間，EH油系統曾頻繁出現下列故障：

(1)機組正常運行時，發生單個高、中壓調速汽門忽開、忽關現象；

（2） 高壓調速汽門油動機不規則頻繁擺動；

（3） 高壓主汽門、調速汽門油動機卡澀，卸油后不回座；

（4） EH油泵運行中電流異常增大。

以上故障主要發生在伺服閥等組件上。

2011年4月，9號機大修時對EH油系統進行沖洗修復，發現油缸積碳嚴重，尤其是左右側高壓主汽門油動機油缸最為嚴重；同時在10號機5月份停機小修期間，也發現類似問題。在對油動機及其組件、伺服閥、快速卸荷閥等EH油系統進行徹底清洗回裝后，上述問題得到了明顯好轉。但經過一段時間的運行，又出現類似問題。

2013-01-30T10：12，9號機組負荷為609 MW時，主機高壓調速汽門GV2由30 %突然關至11 %，然后又開至46 %，更換伺服閥后恢復正常；2013年3月，10號機高壓調速汽門存在輕微晃動，更換伺服閥后恢復正常；2013年8月，9號機高壓調速汽門存在輕微晃動，更換伺服閥后恢復正常；2013年11月，9，10號機EH油泵電流異常晃動，將高中壓調節汽門逐個關閉試驗后，發現個別伺服閥泄漏嚴重，更換伺服閥后恢復正常。

經統計，由于受到油質影響，2013年9，10號機組在運行中更換油動機伺服閥高達18次，沖洗修復伺服閥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廢。

2　故障原因分析

2.1油動機不規律晃動原因

9，10號機組伺服閥型號為VIKERSI-SM4-40 和VIKERSI-SM4-20。該伺服閥主要由力矩馬達、擋板、滑閥、滑閥套、噴嘴及濾網等構成。當伺服放大器給電液轉換器輸入指令信號后，線圈勵磁使擋板偏移一個角度，改變兩側噴嘴內的液體流量大小，在滑閥兩側形成壓力差，以改變滑閥的位移來控制進入油動機的進油量。當指令信號消失后，滑閥兩側的壓差為0，滑閥回到中間位置，關閉油動機兩側的進油，完成調整。

造成油動機不規律晃動的原因如下。

(1)油中的雜質顆粒度大，堵塞或磨損噴嘴。該電廠3期9，10號機組使用的伺服閥要求油質的清潔度達到NAS 5級以上，而3期抗燃油油質長時間未達到這個要求。如滑閥一側噴嘴堵塞或磨損會造成兩側噴嘴壓力不相等，進而致使擋板發生移動，完成油動機的進油或泄油，形成在無指令下的油動機不規律晃動。

(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，致使滑閥兩側泄漏量不均或一側泄漏，壓力不平衡而引起移動，進而形成在無指令下的油動機不規律晃動。

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

2.2伺服閥故障原因

2.2.1油中大顆粒雜質的進入

具體表現為：檢修環境不清潔，造成塵埃進入油中；密封件老化；EH油對油箱、管道內壁上有機物的溶解和剝離，以及金屬間磨擦所產生的金屬碎渣進入油中。

2.2.2EH油的高溫氧化、裂解

在機組正常運行狀態下，對各油動機缸體進行測溫，發現高壓主汽油動機缸體溫度明顯偏高，平均在140 ℃左右，最高時達到180 ℃，尤其是油動機下蓋密封圈部位溫度都在180 ℃以上，遠遠超出正常運行時的油溫，致使內部流動緩慢的EH油燒結積碳，形成較大的雜質顆粒，進入系統堵塞伺服閥，影響機組安全；同時缸體溫度過高，使油動機頂端密封圈老化，引起抗燃油泄漏。從油質化驗結果來看，油中含有大量的碳黑膠狀物質，主要是油中烴基成分的高溫氧化和裂解所致。9號機高壓主汽調速汽門油動機及進、回油EH油管與蒸汽室距離太近，使油動機處的油溫過高。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污染，導致伺服閥發生卡澀。

2.2.3EH油的電阻率降低及電化學腐蝕

局部過高的油溫使EH油氧化、裂解，導致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，其次原因是電化學腐蝕，根本原因是油質的劣化。從該電廠3期9，10號機目前的運行狀況看，油質劣化及伺服閥卡澀主要原因是：高壓主汽調速汽門油動機及進、回油EH油管局部溫度過高，導致該處的EH油(三芳基磷酸脂)氧化、裂解，形成碳化、腐蝕。

3　 改進措施

(1)進一步完善抗燃油濾油設備的運行管理規定，做好濾油設備運行和維護。

(2)盡可能投入外接濾油設備進行連續去顆粒物濾油，并監督濾油設備的效果，及時更換濾芯。

(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)在機組停機檢修時，應盡可能對抗燃油系統進行徹底清理和沖洗。

(5)更換故障的伺服閥、快速卸載閥等組件。

(6)及時清理油泵出口濾網，必要時清理各主汽門、調速汽門控制塊的高壓油進口濾網。

(7)首先，改動高壓主汽門油動機的安裝位置，使其遠離高溫區并做好保溫措施。目前，高壓主汽門油動機及進、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機距門蓋距離太近，約300 mm，影響保溫的效果。其次，要消除調門殼體的熱傳導和熱輻射，有效降低油動機缸體溫度。考慮到上述問題后，采用了增大油動機的支架、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。安裝改進型操縱座后，油動機底部距蒸氣室門蓋的最近距離比原來增大300 mm，使高壓主汽調速汽門油動機及進、回油EH油管有效避開高溫區，降低了門蓋至油動機的熱量傳遞和輻射換熱量，同時也增大了門蓋處的保溫距離，進一步降低此處的環境溫度，減少此處EH油氧化、裂解而造成碳化、腐蝕的可能性。經過上述處理，油動機的溫度降至正常范圍。

4　 結束語

經過改進高壓主汽門操縱座，高壓主汽門油動機遠離了高溫區；在機組正常運行狀態下，高調門油動機缸體溫度基本正常，油動機各部溫度都在50℃以下。同時，通過實施其他改進措施，基本解決了EH油系統出現的諸如伺服閥卡澀、油動機不規則晃動、EH油泵電流異常波動等故障，實現了9，10號機組的安全穩定運行。

參考文獻：

1 李寶玉，魏毓璞.汽輪機調節系統疑難問題解析[M].北京：化學工業出版社，2006.

2 四川省電力公司編著.汽輪機調節及保護系統[M].北京：中國電力出版社，2003.

3 胡念蘇.汽輪機設備及系統[M].北京：中國電力出版社，2006.

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

李鎮考(1960-)，男，助理工程師，主要從事汽輪機檢修維護工作。

顧樹偉(1970-)，男，助理工程師，主要從事汽輪機檢修維護工作。

作者簡介：

收稿日期：2015-10-02。