減少600MW汽輪機(jī)組EH油系統(tǒng)故障率的方法及措施分析

摘要：在詳細(xì)介紹河南華潤(rùn)電力首陽(yáng)山有限公司兩臺(tái)600MW機(jī)組EH油系統(tǒng)的具體組成的基礎(chǔ)上，從三個(gè)方面總結(jié)EH油系統(tǒng)的工作特點(diǎn)，分析了EH油系統(tǒng)出現(xiàn)的各類故障，及故障原因，以及實(shí)際工作中應(yīng)采取的措施，并重點(diǎn)地闡述072-559A伺服閥的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、工作原理和易出現(xiàn)的故障，詳細(xì)地介紹了伺服閥的失效機(jī)理及處理措施，通過理論和實(shí)踐兩方面的論述說明，影響機(jī)組安全和穩(wěn)定運(yùn)行的EH油系統(tǒng)及伺服閥故障是完全可以預(yù)防和消除的。

關(guān)鍵詞：EH油系統(tǒng)；伺服閥；故障分析；維護(hù)；防范

中圖分類號(hào)：TM6 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1000-8772（2013）01-0218-03

河南華潤(rùn)電力首陽(yáng)有限公司一期工程為兩臺(tái)東方汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的600MW燃煤機(jī)組，機(jī)組型號(hào)為N600-24.2/538/566，超臨界、一次中間再熱、沖動(dòng)式、單軸、三缸四排汽、雙背壓、純凝汽式汽輪機(jī)，額定出力600MW，最大連續(xù)出力634.234MW，額定轉(zhuǎn)速3000rpm。機(jī)組采用復(fù)合變壓運(yùn)行方式，汽輪機(jī)具有八級(jí)非調(diào)整回?zé)岢槠Ｆ啓C(jī)主機(jī)及其控制系統(tǒng)采用東方汽輪機(jī)廠配套的DEH控制系統(tǒng)，主要完成汽輪機(jī)的掛閘、沖轉(zhuǎn)、并網(wǎng)、負(fù)荷控制和危機(jī)遮斷等功能。一期工程兩臺(tái)機(jī)組分別于2005年11月份及2006年10月份投產(chǎn)發(fā)電。我廠檢修公司在2006年10月份承包了該公司#2機(jī)組設(shè)備維護(hù)工作。EH油系統(tǒng)發(fā)生了異常和故障，將會(huì)給機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行造成很大障礙，為了更好地搞好維護(hù)，保證機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行，下面探討該公司EH油系統(tǒng)容易出現(xiàn)的一些故障及原因和處理方法。

一、EH油系統(tǒng)的配置及工作特點(diǎn)

1.EH油系統(tǒng)配置該公司機(jī)組的主汽門、中聯(lián)門及高調(diào)門調(diào)節(jié)操縱系統(tǒng)的工作介質(zhì)為高壓抗燃油（化學(xué)名稱為三鉀基磷酸鹽脂，簡(jiǎn)稱EH油）。EH油系統(tǒng)由EH供油裝置、EH油再生裝置及油管路系統(tǒng)組成，具體包括EH油箱、兩臺(tái)互為備用的100%容量的EH油泵、兩臺(tái)油循環(huán)泵、兩個(gè)硅藻土過濾器、兩個(gè)纖維濾芯過濾器，EH油泵出口配有3 unl高壓濾網(wǎng)，此外EH油供油裝置還包括油箱空氣過濾器、三根過濾磁棒、一套加熱冷卻循環(huán)裝置及六臺(tái)蓄能器、各臺(tái)油動(dòng)機(jī)的進(jìn)油濾網(wǎng)。

2.EH油系統(tǒng)工作特點(diǎn)

與采用透平油為工作介質(zhì)的低壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)相比，高壓EH油系統(tǒng)有如下特點(diǎn)。

（1）工作壓力高。該公司EH油系統(tǒng)工作壓力為l 1.4MPA，而低壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)的工作壓力僅為2MPA左右。由于工作油壓的提高，大大減小了液壓部件（尤其是油動(dòng)機(jī)）的尺寸，改善了汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。

（2）直接采用流量控制形式。EH油系統(tǒng)采用伺服閥直接將電信號(hào)轉(zhuǎn)化為汽門油動(dòng)機(jī)油缸的進(jìn)出油控制，從而直接控制油動(dòng)機(jī)的行程。這使油動(dòng)機(jī)的遲緩率大大降低，對(duì)油壓的波動(dòng)也不再敏感，提高了調(diào)節(jié)精度。

該公司伺服閥為擋板一噴嘴式伺服閥，型號(hào)為072-559A（結(jié)構(gòu)見下圖），由一個(gè)力矩馬達(dá)和兩級(jí)液壓擴(kuò)大及機(jī)械反饋系統(tǒng)所組成。第一級(jí)液壓放大是雙噴嘴和擋板系統(tǒng)；第二級(jí)放大是滑閥系統(tǒng)，其原理如下：當(dāng)有欲使執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作的電氣信號(hào)由伺服放大器輸入時(shí)，則伺服閥力矩馬達(dá)中的電磁鐵線圈中就有電流通過，并在兩旁的磁鐵作用下，產(chǎn)生一旋轉(zhuǎn)力矩使銜鐵旋轉(zhuǎn)，同時(shí)帶動(dòng)與之相連的擋板轉(zhuǎn)動(dòng)，此擋板伸到兩個(gè)噴嘴中間。在正常穩(wěn)定工況時(shí)，擋板兩側(cè)與噴嘴的距離相等，使兩側(cè)噴嘴的泄油面積相等，則噴嘴兩側(cè)的油壓相等。當(dāng)有電氣信號(hào)輸入，銜鐵帶動(dòng)擋板轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，則擋板移近一只噴嘴，使這只噴嘴的泄油面積變小，流量變小，噴嘴前的油壓變高，而對(duì)側(cè)的噴嘴與擋板間的距離變大，泄油量增大，使噴嘴前的油壓力變低，這樣就將原來的電氣信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榱囟a(chǎn)生機(jī)械位移信號(hào)，再轉(zhuǎn)變?yōu)橛蛪盒盘?hào)，并通過噴嘴擋板系統(tǒng)將信號(hào)放大。擋板兩側(cè)的噴嘴前油壓與下部滑閥的兩個(gè)腔室相通，因此，當(dāng)兩個(gè)噴嘴前的油壓不等時(shí)，則滑閥兩端的油壓也不相等，兩端的油壓差使滑閥移動(dòng)并由滑閥上的凸肩控制的油口開啟或關(guān)閉，以控制高壓油通向油動(dòng)機(jī)活塞下腔，克服彈簧力打開汽閥，或者將活塞下腔通向回油，使活塞下腔的油泄去，由彈簧力關(guān)小或關(guān)閉汽閥。為了增加調(diào)節(jié)系統(tǒng)的可靠性，在伺服閥中設(shè)置了反饋彈簧并在伺服閥調(diào)整時(shí)設(shè)有一定的機(jī)械零偏，這樣，假如在運(yùn)行中突然發(fā)生斷電或失去電信號(hào)時(shí)，借機(jī)械力量最后使滑閥偏移一側(cè)，使伺服閥主閥芯負(fù)偏，汽閥亦關(guān)閉。伺服閥內(nèi)部裝有一個(gè)不銹鋼絲網(wǎng)過濾器，油通過該過濾器進(jìn)入第一級(jí)。此過濾器的功能是阻擋大的碎屑，防止碎屑堵住第一級(jí)噴嘴或卡在噴嘴與擋板間的間隙里。

（3）對(duì)油質(zhì)要求特別高

該伺服閥最小線性尺寸為0.025mm-0.05ram，一般節(jié)流孔徑為0.46mm～0.8mm，故對(duì)高壓EH油的雜質(zhì)顆粒含量提出很高的要求，廠家規(guī)定油質(zhì)污染度等級(jí)不能超過NAS4級(jí)，才可將EH油系統(tǒng)投入運(yùn)行。另外，EH油雖然燃點(diǎn)很高，但如果在油中混入過多的水、酒精或透平油等，將大大降低EH油的燃點(diǎn)，而且會(huì)導(dǎo)致EH油的老化或變質(zhì)，直接影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行。二、EH油系統(tǒng)常見故障及原因分析

1.常見故障

（1）油系統(tǒng)污染，大量雜質(zhì)進(jìn)入油系統(tǒng)，使EH油系統(tǒng)嚴(yán)重污染。（2）EH油供油管道開裂、接頭松動(dòng)、密封圈損壞。此類缺陷在各廠均有發(fā)生，雖然有時(shí)只是一個(gè)膠圈的問題，但還必須停機(jī)才能處理，所以對(duì)于EH油這樣的重要系統(tǒng)來說沒有所謂的小缺陷。（3）電液伺服閥故障。主要表現(xiàn)為高壓調(diào)門在運(yùn)行中突然竄動(dòng)或突然關(guān)閉。（4）LVDT故障。主要表現(xiàn)為調(diào)門擺動(dòng)。（5）EH油壓低。表現(xiàn)為DCS軟光子牌上發(fā)聲光報(bào)警信號(hào)；DCS上和就地壓力表失常。

2.故障原因分析及處理措施

（1）油系統(tǒng)污染，主要原因是EH油泵內(nèi)部發(fā)生機(jī)械磨損，造成大量金屬碎屑進(jìn)入油系統(tǒng)，這一點(diǎn)可以從油泵的解體情況分析及油樣化驗(yàn)的結(jié)果得到證實(shí)，處理措施是更換新的EH油泵，并且對(duì)整個(gè)EH油系統(tǒng)進(jìn)行徹底的沖洗。

（2）EH油系統(tǒng)漏油。平時(shí)加強(qiáng)設(shè)備巡視，發(fā)現(xiàn)滲油現(xiàn)象立即采取措施。建立設(shè)備臺(tái)賬，利用停機(jī)時(shí)間更換密封圈。在機(jī)組A、B、C級(jí)檢修中更換系統(tǒng)所有密封圈。

（3）EH油箱油位低。檢查系統(tǒng)是否有滲油現(xiàn)象或熱工信號(hào)是否錯(cuò)誤。

（4）EH油泵出口濾網(wǎng)壓差大。及時(shí)更換濾網(wǎng)濾芯。

（5）EH油高壓蓄能器氮壓降低或內(nèi)膽破裂。及時(shí)充氮使其達(dá)到壓力8Mpa。

（6）EH油動(dòng)機(jī)伺服閥內(nèi)漏。更換伺服閥。

主要原因有：1）工作壓力高，而且還受到機(jī)組高溫及高頻振動(dòng)的影響，所以對(duì)EH油管道材質(zhì)以及焊接工藝要求很高，一些微小的裂紋就可能導(dǎo)致EH油管道開裂。2）EH油管路有些分布在高溫區(qū)域，容易造成0型圈受熱老化斷裂。泄漏部位常集中在油動(dòng)機(jī)活塞桿防塵圈及V型圈處。3）EH油管路和閥門油動(dòng)機(jī)的連接，此部位長(zhǎng)期受到高頻振動(dòng)，如果接頭予緊力不足會(huì)造成接頭松脫，應(yīng)在所有的接頭部位都安裝鎖片，避免這種故障的出現(xiàn)。

3.伺服閥故障原因分析

故障原因?yàn)镋H油質(zhì)污染所致，將造成調(diào)門及主汽門的擺動(dòng)及突關(guān)，嚴(yán)重影響機(jī)組的安全運(yùn)行，為此將被迫更換伺服閥，并將對(duì)EH油系統(tǒng)進(jìn)行沖洗、濾油，造成的浪費(fèi)是極大的。我們?yōu)榱烁玫乇苊膺@種故障的發(fā)生，制定了詳細(xì)的油質(zhì)維護(hù)計(jì)劃，加強(qiáng)油質(zhì)監(jiān)督等技術(shù)措施，有效控制了油污染，使我們?cè)诰S護(hù)工作中看得了明顯的效果。下面探討一下伺服閥因油質(zhì)顆粒污染而引起的失效機(jī)理。

（1）主閥芯失效

顆粒污染引起的伺服閥主閥芯的失效模式有3類：沖蝕、卡澀、淤積。沖蝕是指比主筏芯和閥套硬的顆粒直接沖擊或切削閥芯和閥套，造成閥芯和閥套棱邊被損壞，增加了零位漂移。這通?？稍谶\(yùn)行中通過測(cè)定EH油泵電流進(jìn)行判斷，如果電流超過額定電流的1/2，說明伺服閥有內(nèi)漏。淤積失效是當(dāng)主閥芯靜止并有壓力時(shí)閥芯和閥套出現(xiàn)淤積，由于滑閥間隙一般為1--5mm，對(duì)微小顆粒非常敏感，隨著淤積物的聚集，閥芯開始移動(dòng)時(shí)的摩擦加大，導(dǎo)致伺服閥響應(yīng)緩慢和工作不穩(wěn)定，表現(xiàn)為伺服閥竄動(dòng)并導(dǎo)致調(diào)節(jié)門竄動(dòng)。主閥芯淤積力大于先導(dǎo)級(jí)的驅(qū)動(dòng)力時(shí)，則主閥芯不能動(dòng)作，出現(xiàn)卡緊失效。

（2）第一級(jí)噴嘴堵塞斷油

噴嘴口直徑一般為500um，噴嘴與擋板的間隙為50---100um，因此盡管大多數(shù)伺服閥的不銹鋼網(wǎng)過濾器精度在20---60um之間，但20um以上小顆粒仍有可能聚集成團(tuán)將噴嘴孔堵塞，使主閥芯兩端失去油壓，主閥芯在端部安全彈簧作用下移動(dòng)使調(diào)節(jié)門或中壓聯(lián)合汽門液壓缸泄油，導(dǎo)致閥門關(guān)閉。

（3）不銹鋼網(wǎng)過濾器堵塞

不銹鋼過濾器堵塞將引起先導(dǎo)壓力下降，導(dǎo)致伺服閥響應(yīng)緩慢，嚴(yán)重時(shí)也會(huì)引起噴嘴斷油，繼而使閥門關(guān)閉三、EH油系統(tǒng)日常維護(hù)及故障防范措施

1.EH油系統(tǒng)日常維護(hù)

要保證EH油系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行就要加強(qiáng)對(duì)系統(tǒng)的日常維護(hù)。EH油系統(tǒng)的日常維護(hù)工作包括系統(tǒng)的清潔、檢查、EH油的更新等。我們根據(jù)自己的實(shí)際情況，制定了詳細(xì)的EH油維護(hù)計(jì)劃及計(jì)劃實(shí)施日程表，并嚴(yán)格執(zhí)行。

（1）EH油系統(tǒng)的清潔

EH油系統(tǒng)定期進(jìn)行清潔工作，掃除外表的灰塵油污，特別在執(zhí)行檢修工作時(shí)，要注意保持工作環(huán)境的清潔，對(duì)測(cè)量EH油的壓力表/開關(guān)校驗(yàn)后，一般隋況下需經(jīng)過靜止3小時(shí)以上并用無(wú)水酒精或丙酮清洗，防止礦物油混入EH油內(nèi)，禁止對(duì)其使用四氯化碳等含氯清洗劑，對(duì)檢修中新安裝的EH油管道要進(jìn)行吹掃，防止存在于管道中的雜質(zhì)進(jìn)入EH油系統(tǒng)。要定期進(jìn)行油質(zhì)化驗(yàn)，加強(qiáng)化學(xué)監(jiān)督，不合格的油絕對(duì)不能進(jìn)入EH油箱，不同廠家的EH油也不要混用，并及時(shí)進(jìn)行EH油的濾油工作，保證EH油的油質(zhì)。

（2）EH油系統(tǒng)的檢查和試驗(yàn)

為了保證系統(tǒng)的連續(xù)運(yùn)行和避免機(jī)組故障停機(jī)，必須遵循定期檢查及試驗(yàn)規(guī)程，檢查內(nèi)容包括運(yùn)動(dòng)部件的磨損、超溫、不對(duì)中、振動(dòng)、液位等。另外根據(jù)實(shí)際隋況專門制定了以下檢查項(xiàng)目：1）定期檢查油動(dòng)機(jī)LVDT，防止LVDT問題造成控制系統(tǒng)異常。2）利用停機(jī)機(jī)會(huì)定期對(duì)伺服閥進(jìn)行檢測(cè)、清洗，盡快發(fā)現(xiàn)存在的隱患和故障，及時(shí)處理。3）定期檢查EH油系統(tǒng)管路接頭、焊口及密封件，作好預(yù)防性檢修工作，防事故于未然。4）定期對(duì)EH油硅藻土及精密過濾器進(jìn)行監(jiān)視檢查，如發(fā)現(xiàn)過濾器前后壓差、水分及酸性指標(biāo)超標(biāo)時(shí)馬上對(duì)其進(jìn)行更換，降低EH油中雜質(zhì)的顆粒及酸性指標(biāo)。5）定期檢查蓄能器內(nèi)氮?dú)鈮毫?，低?.0Mpa時(shí)應(yīng)重新充氣。

2.EH油系統(tǒng)故障防范措施

為確保EH油系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行，除了加強(qiáng)日常維護(hù)外，針對(duì)系統(tǒng)制定了詳細(xì)的防范措施。

（1）改善油動(dòng)機(jī)組件的工作環(huán)境。油動(dòng)機(jī)布置離熱體很近，工作環(huán)境溫度過高，這樣就可能造成EH油的高溫氧化和裂解，還可能造成EH油密封件O型圈老化速度加快并斷裂。因此應(yīng)當(dāng)盡量降低油動(dòng)機(jī)組件的工作溫度。應(yīng)該采用具有較好的抗燃及隔熱效果的硅酸鋁作為保溫介質(zhì)，對(duì)油管及油動(dòng)機(jī)進(jìn)行隔熱。將EH油管及油動(dòng)機(jī)門座等外露于空氣中。合理安排EH油管路，防止EH油系統(tǒng)中由于對(duì)流或熱輻射而存在局部過熱點(diǎn)，一般情況下EH油系統(tǒng)應(yīng)該在機(jī)組停運(yùn)三天以后才能停運(yùn)，防止剛停運(yùn)時(shí)汽輪機(jī)的高溫造成部分殘存在油動(dòng)機(jī)組件里的EH油高溫氧化和裂解。

（2）解決EH油中0型圈經(jīng)常損壞的問題。0型圈是EH油系統(tǒng)中重要的密封部件，它的損壞容易造成EH油泄漏，而且損壞后的雜質(zhì)還會(huì)對(duì)EH油產(chǎn)生污染。一般用于礦物油的橡膠都不適用于EH油。如選用不合適的材料會(huì)發(fā)生溶漲、腐蝕現(xiàn)象。應(yīng)用在EH油中的0型圈必須采用氟化橡膠，不得采用其他橡膠材料代替，并且安裝前應(yīng)對(duì)O型圈進(jìn)行認(rèn)真檢查，防止有缺陷的0型圈被安裝至系統(tǒng)中。

四、結(jié)論

汽輪機(jī)Eli油系統(tǒng)作為整個(gè)汽輪機(jī)系統(tǒng)中最重要的部分，在整個(gè)機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行中，扮演著至關(guān)重要的角色，具統(tǒng)計(jì)許多廠出現(xiàn)的EH油故障中，有超過90%以上的都需要停機(jī)處理，所以如何保證EH油系統(tǒng)的零缺陷運(yùn)行，成為我們面臨的主要問題，為此應(yīng)對(duì)易發(fā)生的故障分門別類，制定出不同的預(yù)防措施及搶修方案，并加以嚴(yán)格執(zhí)行。實(shí)踐證明，只要防范措施得當(dāng)，加強(qiáng)日常維護(hù)，EH油系統(tǒng)的各類缺陷是完全可以避免的，保持EH油系統(tǒng)安全、長(zhǎng)期及穩(wěn)定地運(yùn)行也是可以實(shí)現(xiàn)的。參考文獻(xiàn)：[1]東方汽輪機(jī)廠.汽輪機(jī)說明書[Z].2007.

（責(zé)任編輯：陳喜輝）