310MW機組高壓調速汽門油動機優化改造

劉顯旺

摘 要：對國產310MW汽輪機EH液壓執行機構故障的原因進行了分析，發現多數情況系高壓調速汽門油動機執行機構的設計、安裝位置等原因使得局部溫度高，從而導致油質劣化造成。提出了汽門油動機優化改進方案，方案實施后EH液壓執行機構故障得到了解決。為國內其他同類型機組EH系統改造提供了應用經驗。

關鍵詞：EH系統故障；EH油溫；油動機；高壓調速汽門

前言

油動機是汽輪機高壓調速汽門的關鍵部件，若其發生故障，輕則使油動機卡澀，重則會使油動機異常開啟。已有一些文章對汽輪機油動機優化改造做了探索。本文則通過對株洲電廠國產310MW汽輪機EH液壓執行機構故障的原因進行了分析，發現多數情況系高壓調速汽門油動機執行機構的設計、安裝位置等原因使得局部溫度高，從而導致油質劣化造成，并據此提出了相應的優化改造方案。介紹如下。

大唐華銀株洲發電有限公司#3、#4機組汽輪機為哈爾濱汽輪機有限責任公司生產的N310-16.7/537/537型亞臨界、一次中間再熱、反動式、單軸、雙缸雙排汽、凝汽式汽輪機，配置上海新華電站控制工程有限公司生產的DEH-ⅢA型數字式電液控制系統。DEH系統由EH系統（液壓執行機構）和DEH控制裝置（計算機控制部分）組成。EH系統主要由供油裝置（油箱、油泵、油管路）、安全系統（AST、OPC系統、隔膜閥）、油動機（主汽門、高壓調節門、中壓主汽門、中壓調節門油動機）組成。供油裝置為系統提供油動機動作所需要的穩定的高壓動力油，安全系統提供使油動機迅速關閉的回路，油動機行程由伺服閥控制。伺服閥接受DEH開度指令，使油動機產生位移，帶動連接到油動機上的閥門移動，從而控制汽輪機的進氣。EH系統高壓控制油采用三芳基磷酸脂抗燃油。

1 EH系統故障情況

#3、#4機組自2003年投運以來，陸續出現了高壓調速汽門擺動、開關不動作、油動機沿軸漏油等故障。2008年至2009年間，故障發生頻率已較為頻繁。上述故障在開機、停機、運行中均有發生，都是單個高壓調速汽門發生故障。

停機后對故障閥門油動機解體檢修，發現油缸內EH油燒結集碳嚴重，閥桿、活塞表面呈黑色，如圖1所示。同時，活塞桿嚴重銹蝕。“O”型橡膠密封圈老化。

高壓調速汽門故障頻發，對機組安全運行造成了較大影響，甚至導致機組無法滿負荷發電。

2 原因分析

根據現場調查以及與同類型的電廠交流相關信息，發現國產310MW機組EH系統普遍地存在上述問題，較為嚴重的甚至因油缸漏油造成機組停用。

造成EH系統故障的原因主要有以下幾方面：

（1）高壓調速汽門油動機掛接在一個L型的支架上，而支架用螺栓固定，緊貼在高壓進汽聯合汽門殼體上，由于熱傳導的影響，高調油缸工作溫度很高，特別是油缸安裝支架為整體平板式，換熱面積達0.16m2，加劇了主汽門、調門對油缸的傳熱。

（2）高壓調速汽門油缸距離主汽門距離近，保溫厚度難以保證，高壓聯合汽門殼體的熱量以熱輻射方式傳遞給油缸。

以下是優化改造前各高調門的測溫記錄：

由表1、表2可看出，各高調門油動機的局部溫度均遠高于高壓抗燃油運行的正常溫度（40℃～55℃）。

（3）高壓調速汽門油動機為單側進油式油動機，活塞下部通高壓油，上部通回油，正常運行時，通過伺服閥使高壓油進入油缸活塞下部，開啟調門，關閉時通過泄放油缸下部壓力油在調門關閉彈簧的作用下關閉。為防止高壓油從油缸活塞泄漏，活塞上裝有密封圈，間隙泄油量很小；為避免調門關閉時回油管路過載以及防止活塞上部形成真空，部分壓力回油回至油動機活塞上部，因此，油動機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，上部回油流動慢，存在活塞上部的抗燃油在長期的高溫下，燒結集碳，形成較大顆粒，進入系統，使EH油系統中顆粒雜質增加，造成控制系統核心部件電液伺服閥及濾芯頻繁堵塞，使調門擺動或拒動。

（5）高壓調速汽門油動機局部溫度過高，“O”型圈老化，磨損加劇，導致漏油。

由上述分析可見，高壓調速汽門故障的發生，其根本原因在油缸溫度過高。

3 改造方案

主汽門的熱量傳遞到高壓調速汽門油動機上有兩種途徑：熱傳導和熱輻射。

增加高壓調速汽門油缸與主汽門之間的保溫材料厚度能有效的減少熱輻射。但油缸與主汽門的距離短，需要改支架和EH油管道，改造后管道內不可避免的殘留有雜質，對EH油油質造成影響。而且熱傳導傳遞的熱量比熱輻射多。如何減少熱傳導的熱量就成為解決油動機故障的關鍵。

根據油動機處溫度偏高及其熱源產生的原因、現有安裝結構和空間位置，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，以使油動機處的溫度降下來：

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

改造方案如下：

（1）在與汽門殼體連接的支架面上和與油動機連接的法蘭面上的法蘭面上開進水及回水通道，通道孔徑Φ10mm。以使支架內部冷卻水循環。

（2）在與油動機連接的支架法蘭面（法蘭面去掉12mm）上加一過渡板，連接板再通過螺釘與法蘭面固定，在法蘭上安裝兩個Dg15的管接頭通進水和回水。

（3）油動機冷卻水水量：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，內部布置了一道“Yx”圈和一個“O”型圈，局部更換銅套，增加一道“Yx”圈，同時換上一擋耐高溫的聚四氟乙烯材料的防塵圈，增加油缸前端蓋動密封的可靠性。方案見圖3。

（5）油動機冷卻水采用閉式循環水。進水取自閉式水母管，壓力約0.3～0.4MPa。回水至閉式水回水母管。6個高調門油動機冷卻水裝置采用并聯的管路連接，即每個高調門油動機單獨供冷卻水。每個高調門的冷卻水進、出水管上安裝一個閥門，便于單個閥門油動機檢修。在油動機的冷卻水進、出水總管上各安裝一個總門。

4 改造效果

2010年，利用#3、#4機組大、小修的時間，對高調門油動機進行了改造，并對改造效果進行了跟蹤檢測，改造后溫度測量數據見表3、表4（改造前數據請參見表1、表2）。

改造后，高壓調速汽門運行正常，未再發生汽門擺動、開關不動作、油動機沿軸漏油等故障。

5 結束語

大唐華銀株洲發電有限公司310MW機組高壓調速汽門油動機優化改造油動機成功降低了油動機油缸溫度，提高了機組的安全性、穩定性，延長了設備檢修周期，節省了檢修費用，并為國內其他同類型設備的改造提供了應用經驗。

參考文獻

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