330?MW機組EH抗燃油供油裝置的改造

錢 毅，陶榮華

(南通天生港發電有限公司，江蘇 南通 226003)

0 引言

某電廠1，2號機組為上海汽輪機有限公司制造的K156型330 MW汽輪機組，汽輪機液壓部分采用EH高壓抗燃油控制系統，該系統為上海汽輪機有限公司配套供應。EH抗燃油供油裝置主要功能是為系統執行機構提供所需的液壓動力，同時保持抗燃油的正常理化特性。近幾年來，該系統連續出現油壓波動、油中含水量偏大等問題，直接威脅機組的安全穩定運行。該廠也采取了一些檢修和維護措施，但效果不佳，所以決定從源頭上對供油裝置進行改造。

1 供油裝置組成及工作原理

EH抗燃油供油裝置采用集裝式，其主要組成部件包括：油箱及其組件、油泵及馬達、吸油口濾網、出口壓力濾油器、單向閥、溢流閥、蓄能器組件、再生裝置、冷油器、油加熱器以及必備的熱工監視儀表。

EH油泵采用進口高壓變量柱塞泵，為雙泵并聯工作系統，2臺泵布置在油箱的下方，以保證正常的吸入壓頭。由交流馬達驅動高壓變量柱塞泵，在供油裝置正常運行時，油箱中的抗燃油通過油泵吸油口濾網吸進入油泵，再從油泵出口經過壓力濾油器和單向閥流入和高壓蓄能器相連接的高壓油母管，高壓抗燃油通過各自的油管路分別送到各執行機構和危急遮斷系統。EH供油裝置工作原理如圖1所示。

2 供油裝置運行現狀及分析

2.1 EH油壓波動，油泵性能下降

EH油系統在運行中多次出現出口油壓下降的情況，油壓波動范圍超過1 MPa，壓力波動大。消缺時一般采用清洗、檢查壓力調節閥閥芯和泵體內部推動機構等措施，但投入運行后系統壓力波動的故障仍時有發生。

該廠人員檢查了系統，分析認為造成油壓波動的原因為油泵長期運行后磨損增大，調節裝置動作不靈活。從泵解體情況看，油泵內部變量活塞有明顯磨損，柱塞和套筒之間存在機械摩擦和雜質卡澀，從而造成推動機構動作不靈敏，油泵流量調整滯后于壓力變化，油泵調節性能大大下降。

2.2 油泵備件不足

該EH油泵為法國丹尼遜公司生產的PV29-2R5D-F00/C00泵。由于丹尼遜公司產業調整已逐步停止生產PV29泵，市場上該型號油泵備件不全，國內替代配件不能確保油泵的修理質量。機組檢修時，電廠將油泵整體拆裝后送專業廠家檢修，解體檢查驗證了內部推力機構零配件已出現不同程度的磨損。

2.3 吸油口濾網設計缺陷

EH供油裝置2臺油泵共用1個吸油口濾網，并設計位于油箱內部，導致機組運行中吸油口濾網濾芯堵塞后不能進行在線更換，只有在機組停機后將EH油箱放油后才能調換。由于受EH油中顆粒物的影響，油泵吸油口濾芯容易堵塞，這樣也會造成運行中EH油系統油壓大幅波動。

圖1 EH供油裝置原理

2.4 油中含水量偏高

抗燃油的運行規范對運行中的抗燃油含水量有嚴格規定：含水量需低于1 000 mg/L。如果EH抗燃油中含水量過高，會腐蝕液壓元件(如泵、閥等)，引起液壓系統性能下降和顆粒污染，并且會使抗燃油酸度增加。所以，控制水分是抗燃油使用中必須要解決的問題。

根據油質化驗報告，該廠EH抗燃油中含水量一直偏高，在2012—2013年間含水量為1 100—1 600 mg/L，尤其在夏季梅雨季節含水量更高。

EH抗燃油中的水分主要是通過油箱中空氣結露的方式進入的，原供油裝置中有帶干燥劑的呼吸器，EH抗燃油通過呼吸器可以減少進入到油箱中的空氣水分，但需要頻繁更換干燥劑。這不僅操作繁瑣，還容易出現在更換過程中因操作不當而污染抗燃油。另外，因呼吸器本身的設計有缺陷，導致只有部分干燥劑能起作用。

該廠已對EH油系統離子交換樹脂再生裝置進行改造，離子交換樹脂對抗燃油有一定過濾、去除酸度的作用，但對抗燃油中的水分沒有去除作用。如果油中含水量進一步增高，將造成離子交換樹脂失效。

3 改造優化措施

3.1 油泵換型

選擇合適的油泵是避免出現壓力波動故障的有效手段。據了解，目前300 MW以上機組EH油泵正在逐步換型，已選擇新型泵來替代。用美國威格士公司PVH074系列軸向柱塞泵來替代丹尼遜PV29系列泵。該泵能替代原泵的功能，且在輸出流量特性也有所提高。

PVH074油泵參數：額定壓力25 MPa，最大流量107 L/min。泵換型時，可保留原來的電機及出口流量計，僅更換鐘形罩、連軸器。因PVH074的進出油口在油泵的兩側，與PV29油泵不一致，現場需實配進、出油管和泄油管。

3.2 油泵吸油口濾芯改為外置式

將油泵吸油口濾芯組件改成外置式，如圖2所示，圖中2臺油泵各配備1個吸油口濾芯組件。這樣就可實現運行中在線調換濾芯，無需對EH油箱放油。此項工作可與EH油泵換型工作進行同步實施。

3.3 加裝TMR脫水裝置

當抗燃油中水分超標時，可以考慮在系統中增加移動式真空濾油機進行脫水，但考慮到濾油時人員監護、設備維護的成本和工作量，且存在一定安全隱患，該廠一直在尋求更佳脫水措施。2014年從液壓公司了解到脫水裝置(total moisture removal，TMR)能從源頭避免水分進入抗燃油中。

圖2 吸油口濾芯組件改成外置式

該脫水裝置的基本原理就是將壓縮空氣輸送到脫水裝置中，再依次通過調壓器、精密過濾器組件、脫水過濾器等設備進行過濾、干燥后送入EH油箱上部的空間，在油箱內產生微正壓。在油箱內經過TMR脫水后的干燥空氣與抗燃油進行水分傳遞，使抗燃油中的水分進入到空氣中，水分再隨空氣由呼吸口排出油箱外。TMR脫水裝置如圖3所示。

圖3 TMR脫水裝置

脫水裝置的核心是脫水過濾器，該過濾器內部由無數空心的纖維膜組成，經過特殊設計的空氣流沿長度方向通過這些纖維膜；纖維膜允許水分子通過，空氣中的水分可以透過纖維膜進入到過濾器的殼體中，而干燥的空氣從另一端送出到油箱。脫水過濾器的工作原理如圖4所示。

圖4 脫水過濾器的工作原理

脫水過濾器具有82℃溫差的飽和度效果，即：脫水過濾器入口的空氣具有23 ℃時的飽和度時，出口處的空氣相當于具有-59 ℃時的飽和度。通?？谷加椭泻?00—1 500 mg/L的水分，在這種飽和度下，抗燃油中的水分很容易脫離出來進入到空氣中，并隨空氣排出油箱外。該脫水裝置的性能參數如表1所示。

表1 脫水裝置的性能參數

該廠利用機組檢修機會實施了改造，將TMR脫水裝置布置在EH油箱附近，通過膨脹螺栓安裝固定在地面上，并由儀用空壓機房來的壓縮空氣為TMR提供壓縮空氣源。

同時在管路上加裝1臺空氣過濾裝置，該過濾裝置是利用該廠化學反滲透裝置改造更換下來的膜元件自制而成的，能較好地控制了進入TMR裝置的壓縮空氣的品質?？諝膺^濾裝置進口加裝切斷閥門，便于隔離更換濾芯。TMR脫水裝置安裝系統如圖5所示。

圖5 TMR脫水裝置安裝系統

4 改造后的效果

2014年5月對供油裝置實施改造后，至今機組的運行情況和油質指標化驗情況達到預期。

(1) 更換新型油泵后EH油系統壓力穩定，未有油壓波動的情況發生，避免了油壓波動、壓力降低造成機組停機的隱患；油泵的維護消缺成本大大降低，備品備件齊全；油泵吸油口濾網改為外置式后濾芯能在線更換，避免了原來放油更換濾芯時造成的油質污染、環境污染。

(2) 根據油質化驗報告，該廠在2012—2013年間，EH油含水量在1 100—1 600 mg/L。在采用真空濾油措施后，含水量雖在1 000 mg/L標準內，但到夏季由于空氣濕度大，含水量仍超標；2014年5月在安裝TMR脫水裝置后，EH油中含水量在7天之內由1 150 mg/L下降到140 mg/L，且此后一直保持在100 mg/L以下。在這樣的含水量條件下，抗燃油的降解速度和酸性物質的產生速度也大大降低，避免了部件腐蝕，使抗燃油維護費用下降，同時減少了更換油箱呼吸器干燥劑的維護和材料費用。

(3) 脫水裝置安裝后長期連續使用正常，基本上做到免維護運行。其脫水過濾器使用壽命能達5年以上，前端的過濾器組件濾芯視氣源情況，僅需在機組檢修時定期檢查清潔情況。

5 結束語

該廠EH供油裝置實施改造后，目前運行良好，解決了一直困擾該廠的油壓波動和油中含水量偏大的安全隱患。選擇合適的油泵和使用清潔油液是避免出現壓力波動故障的有效手段。建議今后應定期檢測抗燃油的顆粒度、水分、酸值等指標，及時掌握油質情況。只要加強日常維護，及時發現、盡快處理、防范措施得當，完全可以保證EH油系統在較長周期內穩定運行。

1 上海新華控制技術(集團)有限公司.電站汽輪機數字式電液控制系統—DEH[M].北京：中國電力出版社，2005.

2 楊笑峰，高天云.EH油系統常見故障原因分析及防范措施[J].世界儀表與自動化，2008，12(9)：52-53.

3 電力行業電廠化學標準化技術委員會.DL/571—2014電廠用磷酸酯抗燃油運行維護導則[S].北京：中國電力出版社，2014.