汽輪機(jī)調(diào)節(jié)油系統(tǒng)潛在故障及原因分析

張 強(qiáng)，譚興春

（海南核電有限公司，海南海口 572732）

0 引言

汽輪機(jī)調(diào)節(jié)油系統(tǒng)是DEH 數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)的重要組成部分，系統(tǒng)的動(dòng)作直接與機(jī)組的穩(wěn)定關(guān)聯(lián)。例如，汽輪發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和負(fù)荷是通過(guò)改變調(diào)節(jié)汽閥的位置（開度）來(lái)控制的，而汽閥開度則靠汽輪機(jī)調(diào)節(jié)油來(lái)維持。因此，系統(tǒng)的安全、平穩(wěn)和連續(xù)運(yùn)行，是機(jī)組經(jīng)濟(jì)安全的必要條件，起著至關(guān)重要的作用。

1 汽輪機(jī)調(diào)節(jié)油系統(tǒng)基本組成及功能

汽輪機(jī)調(diào)節(jié)油系統(tǒng)由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、危急遮斷和供油系統(tǒng)等3個(gè)部分組成。汽輪機(jī)組正常運(yùn)行過(guò)程中，汽機(jī)調(diào)節(jié)油系統(tǒng)應(yīng)能連續(xù)地向各管路和汽閥提供正常壓力的EH 油。

2 EH 油系統(tǒng)主要運(yùn)行參數(shù)

2.1 EH 油溫

系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，EH 油溫正常值約50 ℃，以降低油的黏度，改善油的流動(dòng)性能。當(dāng)系統(tǒng)油溫升高至55 ℃時(shí)，投油冷卻器（冷卻水電磁閥開啟）和溫度開關(guān)（003ST）將發(fā)出油溫高報(bào)警，自動(dòng)保護(hù)切電加熱器；當(dāng)油溫升高至60 ℃時(shí)，溫度開關(guān)（004ST）將發(fā)出油溫高高報(bào)警。當(dāng)油溫降至40 ℃時(shí)，溫度開關(guān)（002ST）將發(fā)出油溫低報(bào)警，同時(shí)切除油冷卻器（關(guān)閉冷卻水電磁閥），并停運(yùn)循環(huán)再生泵；當(dāng)油溫降至20 ℃時(shí)，溫度開關(guān)將發(fā)出油溫低低報(bào)警，閉鎖啟動(dòng)EH 油泵。

系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，油溫低于40 ℃，需手動(dòng)投運(yùn)電加熱器，高于50 ℃，需手動(dòng)停運(yùn)電加熱器。EH 油溫過(guò)高過(guò)低都會(huì)影響系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，油溫過(guò)高導(dǎo)致油的品質(zhì)下降，EH 油的黏度過(guò)低而影響閥門調(diào)節(jié)；油溫過(guò)低導(dǎo)致油的黏性增加，過(guò)濾器壓差將上升，EH油泵電機(jī)可能過(guò)載（柱塞式變量泵對(duì)油液的清潔度及黏度要求很高，必須確認(rèn)油溫高于20 ℃，才允許啟動(dòng)泵組）。

2.2 EH 主油箱液位

系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，EH 主油箱液位正常值約為550 mm（500～650 mm）。670 mm 高油位報(bào)警，450 mm 低油位報(bào)警，270 mm低低油位報(bào)警送至主泵控制柜閉鎖啟泵。當(dāng)油位高時(shí)，嚴(yán)重影響EH 油壓力瞬態(tài)響應(yīng)能力，油質(zhì)可能惡化。油位低時(shí)，泄漏嚴(yán)重不可控制時(shí)，可能導(dǎo)致主控被迫停運(yùn)調(diào)節(jié)油泵，停運(yùn)汽輪發(fā)電機(jī)組。

2.3 EH 油壓

系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，供油壓力是通過(guò)供油泵的調(diào)壓裝置（GFR081/082VH）調(diào)整。油泵的出口母管壓力約14.8 MPa，額定壓力在15 MPa 左右。在壓力降低到11.2±0.05 MPa 時(shí)，壓力開關(guān)動(dòng)作，觸發(fā)壓力低報(bào)警（GFR001SP 動(dòng)作），備用供油泵自動(dòng)啟動(dòng)（GFR003SP 動(dòng)作）。在備用泵頂替運(yùn)行油泵過(guò)程中，系統(tǒng)油壓由高壓蓄能器補(bǔ)充調(diào)整。

3 EH 油系統(tǒng)可能會(huì)出現(xiàn)的故障、原因分析和應(yīng)對(duì)措施

3.1 EH 油壓波動(dòng)

在汽輪機(jī)正常狀態(tài)時(shí)，EH 油壓的波動(dòng)可能會(huì)高于1 MPa。EH 油的備用泵為恒壓變量柱塞泵，該泵通過(guò)出口壓力的變化自動(dòng)調(diào)整泵的輸出流量來(lái)調(diào)節(jié)壓力。若壓力波動(dòng)范圍在1 MPa以上，則判斷該泵出現(xiàn)調(diào)節(jié)性故障。當(dāng)油泵出口壓力（系統(tǒng)運(yùn)行壓力）比額定壓力偏高時(shí)，可能導(dǎo)致系統(tǒng)承壓過(guò)大出現(xiàn)漏點(diǎn)。

3.1.1 原因分析

（1）濾網(wǎng)堵塞。系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中主泵流量約為10 L/min，若吸油濾網(wǎng)堵塞，使得油泵油量減少，使EH 油泵壓力變小。

（2）系統(tǒng)發(fā)生內(nèi)漏。在供油管路內(nèi)的高壓油流經(jīng)各供油設(shè)備和裝置時(shí)，由于設(shè)備本身存在的缺陷造成系統(tǒng)內(nèi)漏。供油管路的高壓油直接返回主油箱或回到無(wú)壓油管路，造成系統(tǒng)的壓力不穩(wěn)定并下降。

（3）系統(tǒng)的高壓蓄能器內(nèi)膽遭到破壞，致使高壓蓄能器起不到壓力補(bǔ)償作用。

3.1.2 應(yīng)對(duì)措施

參考電站一些經(jīng)驗(yàn)，可采取以下措施，避免油壓波動(dòng)或防止油壓波動(dòng)進(jìn)一步加劇。

（1）改變運(yùn)行方式。通過(guò)外置濾油機(jī)來(lái)代替循環(huán)油泵，減小油壓波動(dòng)。

（2）切換至備用的EH 主油泵。當(dāng)發(fā)現(xiàn)油壓下降，同時(shí)主油泵電流也異常波動(dòng)時(shí)，應(yīng)先啟動(dòng)備用泵來(lái)穩(wěn)定油壓，再根據(jù)以下不同情況采取進(jìn)一步措施：①當(dāng)切至備用主油泵運(yùn)行后，油壓恢復(fù)穩(wěn)定且電流正常，則可以排除系統(tǒng)內(nèi)漏，此時(shí)應(yīng)采取如下措施，調(diào)整主油泵出口壓力調(diào)節(jié)閥壓力整定值，必要時(shí)更換出口壓力調(diào)節(jié)閥。通過(guò)調(diào)整EH 主油泵出口壓力調(diào)節(jié)閥整定值，使EH母管壓力恢復(fù)穩(wěn)定；調(diào)整主油泵出口安全閥壓力整定值，必要時(shí)更換；主油泵出口壓力調(diào)節(jié)閥和安全閥調(diào)整或更換后，再啟動(dòng)后仍然存在問(wèn)題，此時(shí)基本可以判定泵本身有故障，應(yīng)及時(shí)修復(fù)或更換。若油壓降低的同時(shí)主油泵電流也隨之減小，則過(guò)濾器堵塞的可能性最大，導(dǎo)致吸油量減少，主油泵電流減小，此時(shí)應(yīng)及時(shí)濾油或更換過(guò)濾器。②當(dāng)切至備用泵后，油壓仍然波動(dòng)且主油泵電流增大、油溫升高，則最大可能是系統(tǒng)存在泄漏，應(yīng)通過(guò)點(diǎn)溫儀測(cè)量高壓油設(shè)備回油管線（如安全閥的回油管、蓄能器的回油管、油動(dòng)機(jī)的回油管等）的溫度，來(lái)查找具體是什么設(shè)備存在內(nèi)漏。在不影響系統(tǒng)運(yùn)行的前提下，及時(shí)停止或退出內(nèi)漏設(shè)備運(yùn)行，處理內(nèi)漏設(shè)備；若油位也隨之下降，此時(shí)還應(yīng)檢查蓄能器壓力，檢查蓄能器皮囊是否損壞，以及蓄能器充氮閥是否存在外漏，將損壞的蓄能器隔離并修復(fù)或更換。

3.2 EH 油箱油位快速下降

EH 油箱油位反映了油箱內(nèi)儲(chǔ)油情況，重新開主油泵前，油箱油位應(yīng)在500～650 mm。正常運(yùn)行油位應(yīng)為550 mm，低于450 mm 時(shí)，有報(bào)警信號(hào)輸出，當(dāng)EH 油箱油位低于正常液位時(shí)，應(yīng)及時(shí)補(bǔ)油。當(dāng)液位低于270 mm 時(shí)，泵易將空氣吸入，EH 系統(tǒng)產(chǎn)生氣蝕，系統(tǒng)壓力不穩(wěn)或建立不起壓力，故在此油位下系統(tǒng)不能工作，將停泵。停泵后，油壓低即跳機(jī)。參考電站，正常無(wú)漏油工況一個(gè)月內(nèi)油位不會(huì)下降20 mm。

3.2.1 參考電廠（秦山二期）EH 油箱油位快速下降事例分析及應(yīng)對(duì)措施

2013 年8 月17 日19：02，在中央控制室翻閱KIT 趨勢(shì)時(shí)發(fā)現(xiàn)EH 油箱液位快速下降，由47.8 cm 降至46.5 cm。主控立刻通知現(xiàn)場(chǎng)人員查找漏點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)4GFR518VH 下游管道與過(guò)濾器連接處噴油（往外噴射拇指粗細(xì)油柱）。緊急聯(lián)系維修機(jī)械人員，溝通后，先往EH 油箱油位加至正常油位（由42.2 cm 漲至57.7 cm），同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)又備用5 桶油，安排專人負(fù)責(zé)加油。EH 油箱加油后聯(lián)系化學(xué)取樣人員對(duì)油脂進(jìn)行取樣，同時(shí)安排人員對(duì)EH 油箱進(jìn)行濾油。21：01，4GRE010VV 油壓低自動(dòng)關(guān)閉，維修人員拆除4GFR518VH 帶壓堵漏的卡具后，運(yùn)行人員關(guān)閉4GFR518/524/530VH，將漏油點(diǎn)隔離。18 日凌晨，噴油點(diǎn)接頭處理完成，因檢修用膠需要24 h 凝固，19 日早班投運(yùn)GRE010VV油回路，恢復(fù)4GFR518VH 夾具；4GRE010VV 附近保溫層浸入EH 油有少量冒煙，現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備好相應(yīng)滅火設(shè)備，運(yùn)行二級(jí)干預(yù)隊(duì)員做好待命隨時(shí)啟動(dòng)，并通知保衛(wèi)消防人員。為防止火災(zāi)已將保溫層拆除，使用大量吸油紙清理漏油。

3.2.2 EH 油箱油位下降原因

油系統(tǒng)外泄漏。高低壓蓄能器內(nèi)膽損壞或蓄能器充氮閥存在外漏情況。

3.2.3 應(yīng)對(duì)措施

（1）及時(shí)檢漏及補(bǔ)漏。從上述事例中可知，漏油導(dǎo)致的隱患，應(yīng)對(duì)措施如得當(dāng)及時(shí)，事故完全可以避免。例如，發(fā)現(xiàn)EH 油箱油位異常下降，首先應(yīng)考慮查找漏點(diǎn)，同時(shí)對(duì)EH 油箱進(jìn)行補(bǔ)油及濾油、取樣，使EH 油油位補(bǔ)至正常油位及油質(zhì)合格。發(fā)現(xiàn)漏點(diǎn)后，快速將漏點(diǎn)隔離或帶壓堵漏，消除漏油，同時(shí)應(yīng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)漏油區(qū)域做好滅火準(zhǔn)備，并用吸油紙清理漏油，防止發(fā)生火災(zāi)。

（2）更換蓄能器內(nèi)膽或充氮?dú)?。若發(fā)現(xiàn)EH 油箱油位異常下降后，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)管道接口并無(wú)漏點(diǎn)，此時(shí)應(yīng)檢查高低壓蓄能器氮?dú)鈮毫Γ⒏鼡Q故障蓄能器或充氮?dú)狻?/p>

3.3 EH 油油質(zhì)下降

EH 油是三芳基磷酸脂型抗燃油，油中的氯含量、水分、酸值和電阻率等參數(shù)超標(biāo)，會(huì)腐蝕金屬器件，對(duì)油品造成不可修復(fù)性的破壞。

3.3.1 參考電廠（秦山二期）EH 油油質(zhì)下降事例分析及應(yīng)對(duì)措施

在302 大修工作中，發(fā)現(xiàn)EH 油箱底部有少許黑色附著物，檢查發(fā)現(xiàn)這些黑色附著物來(lái)自加熱器套管表面。針對(duì)以上現(xiàn)象，廠家建議將EH 油箱的2 組加熱器功率由2.4 kW/組降為1.2 kW/組。最終將EH 油箱的2 組加熱器功率由2.4 kW/組降為1.2 kW/組。新加裝的安裝接口與原加熱器相同，功率降低不會(huì)影響系統(tǒng)正常運(yùn)行。昌江核電廠也可能存在這樣問(wèn)題，需要隨時(shí)關(guān)注油質(zhì)變化，及時(shí)響應(yīng)。

3.3.2 EH 油油質(zhì)下降原因分析

（1）抗燃油酸值增加。原因有：①運(yùn)行油溫高，導(dǎo)致老化；②油系統(tǒng)存在局部過(guò)熱；③油中含水量大，使油水解。

（2）EH 油顆粒污染度高。原因有：①系統(tǒng)內(nèi)部產(chǎn)生，例如，管道、油箱或汽閥氧化腐蝕后產(chǎn)生的顆粒物；②系統(tǒng)外部雜物進(jìn)入，例如，檢修和注油過(guò)程中夾帶雜物侵入。3.3.1 中就是系統(tǒng)內(nèi)部產(chǎn)生的顆粒污染（局部油溫過(guò)熱，導(dǎo)致EH 油碳化）。

（3）EH 油水分含量升高。原因有：①冷油器泄漏；②油箱呼吸器的干燥劑失效，空氣中水分進(jìn)入。

3.3.3 應(yīng)對(duì)措施

（1）增加油箱呼吸器的干燥劑巡檢頻率，及時(shí)發(fā)現(xiàn)其有效性喪失并更換，以免水分通過(guò)呼吸器進(jìn)入油中。

（2）安裝必要的溫度報(bào)警裝置，實(shí)時(shí)監(jiān)督油溫，及時(shí)發(fā)現(xiàn)EH 油油箱油溫過(guò)高。

（3）油溫如果降低時(shí)，需要盡量采用投入油循環(huán)回路的方法來(lái)提高油溫，防止系統(tǒng)局部過(guò)熱。并且要減少EH 油箱電加熱器投運(yùn)次數(shù)。

（4）當(dāng)化學(xué)定期取樣的結(jié)果超出期望值時(shí)，應(yīng)及時(shí)投運(yùn)循環(huán)再生裝置，如有必要可投運(yùn)外置濾油機(jī)，以防止油質(zhì)進(jìn)一步劣化。

3.4 EH 油油溫升高或降低

在SRI 系統(tǒng)已經(jīng)投入并正常工作的情況下，如果油溫一直保持在50 ℃之上，則認(rèn)為該系統(tǒng)發(fā)熱量較大。

3.4.1 參考電廠經(jīng)驗(yàn)事例——油溫升高或降低

2012 年2 月12 日，運(yùn)行人員發(fā)現(xiàn)GFR 油溫一直下降，聯(lián)系電氣人員和專工到現(xiàn)場(chǎng)檢查，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)4GFR001/002RS阻值無(wú)窮大。為避免油溫降低，運(yùn)行人員將再循環(huán)泵和電加熱器保持停運(yùn)，4SRI112VD 閥門關(guān)閉，并關(guān)閉4 號(hào)常規(guī)島0 m 層廠房的門窗，依靠回路自身循環(huán)保持油溫在39 ℃左右。2 月17日，加熱器備件到后，電氣人員更換了故障的002RS，001RS 由于被003FI 擋住，技改將GFR 再生裝置整體向左（面向油箱）移動(dòng)約15 cm 后，更換了001RS。更換后的直阻、絕緣電阻和運(yùn)行電流均滿足要求。

3.4.2 EH 油油溫升高原因及應(yīng)對(duì)措施

（1）當(dāng)EH 油熱交換器的冷卻水側(cè)閥門控制失靈，無(wú)法自動(dòng)開啟，或者冷卻水異常（壓力、流量不足或溫度升高），冷卻效果差。

（2）系統(tǒng)運(yùn)行的環(huán)境溫度高。若在夏季運(yùn)行，勢(shì)必影響系統(tǒng)的自然散熱，EH 油溫自然有所升高。

（3）EH 油系統(tǒng)發(fā)生內(nèi)漏。若供油管路內(nèi)的高壓油流經(jīng)各供油裝置和設(shè)備時(shí)，由于設(shè)備本身存在的缺陷造成系統(tǒng)內(nèi)漏。供油管路的高壓油直接返回到油箱或是無(wú)壓油管路，高壓油的動(dòng)能會(huì)轉(zhuǎn)化成熱量散失，造成EH 油溫度升高。油溫升高應(yīng)對(duì)措施如下。

（1）首先應(yīng)通過(guò)最直觀的現(xiàn)象，大致判斷因何導(dǎo)致溫升。①如果汽機(jī)調(diào)節(jié)油泵電機(jī)電流增大、回油溫度升高、壓力降低同時(shí)出現(xiàn)時(shí)，大致可以判定是系統(tǒng)存在內(nèi)漏。此時(shí)應(yīng)通過(guò)點(diǎn)溫儀測(cè)量高壓油設(shè)備回油管線（如安全閥的回油管、蓄能器的回油管、油動(dòng)機(jī)的回油管等）的油管溫度，來(lái)查找內(nèi)漏具體點(diǎn)。②環(huán)境溫度高時(shí)，若只有EH 油箱溫度高，此時(shí)應(yīng)通過(guò)點(diǎn)溫儀直接測(cè)量EH 油箱溫度，與油箱溫度計(jì)顯示的溫度作對(duì)比，排除是否只是油箱溫度計(jì)異常導(dǎo)致，油溫實(shí)際未升高；檢查油冷卻器是否異常，并及時(shí)處理異常，必要時(shí)使用臨時(shí)冷卻風(fēng)機(jī)降溫，保證油溫維持在允許范圍內(nèi)。

（2）油溫的升高還會(huì)造成油質(zhì)下降，需要加強(qiáng)對(duì)油質(zhì)的監(jiān)督，特別是酸值指標(biāo)的監(jiān)督。發(fā)現(xiàn)油有劣化跡象，及時(shí)投入再生裝置運(yùn)行，保證油質(zhì)合格并做好因油質(zhì)劣化引起調(diào)節(jié)系統(tǒng)故障的事故預(yù)想。

3.4.3 EH 油油溫降低可能原因及應(yīng)對(duì)措施

當(dāng)外界環(huán)境溫度低時(shí)，同時(shí)EH 油電加熱器損壞或油冷卻器誤投，導(dǎo)致EH 油溫降低。

油溫降低應(yīng)對(duì)措施：首先通過(guò)點(diǎn)溫儀測(cè)量出的油箱溫度與溫度計(jì)比較，排除油箱溫度計(jì)有無(wú)異常；檢查冷卻器是否誤投；若溫度計(jì)和冷卻器沒(méi)有異常且電加熱器投運(yùn)，但EH 油溫仍然下降，則由電加熱故障導(dǎo)致的概率最大，此時(shí)應(yīng)停運(yùn)故障電加熱器，斷開其電源等待確認(rèn)更換。同時(shí)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)油溫的監(jiān)督，必要時(shí)開啟循環(huán)回油管線和油箱外表面裝設(shè)保溫層，若EH 油溫比冷卻器側(cè)的冷卻水溫度還低時(shí)，此時(shí)可以投入油冷卻器進(jìn)行反向加熱EH 油。如上述油溫降低事例，EH 油油溫下降時(shí)，通過(guò)測(cè)量電加熱器阻值確定電加熱器是否損壞，并及時(shí)更換，維持EH油正常溫度。

4 汽輪機(jī)調(diào)節(jié)油系統(tǒng)運(yùn)行建議

（1）對(duì)EH 油管道系統(tǒng)進(jìn)行全面測(cè)溫普查，對(duì)局部過(guò)熱點(diǎn)進(jìn)行改造。

（2）對(duì)于布置在高溫區(qū)域的EH 油系統(tǒng)部分管道，應(yīng)加強(qiáng)通風(fēng)散熱，防止局部過(guò)熱。

（3）在汽缸和油動(dòng)機(jī)之間加裝冷卻設(shè)施，以免EH 油系統(tǒng)中由于熱輻射或熱對(duì)流，造成局部過(guò)熱現(xiàn)象。

（4）增加系統(tǒng)高壓蓄能器氮?dú)獗O(jiān)測(cè)儀表，便于巡檢時(shí)監(jiān)測(cè)壓力，幫助運(yùn)行人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)高壓蓄能器功能失效。

（5）盡量減少電熱器投運(yùn)次數(shù)，天氣變冷時(shí)，可對(duì)EH 油箱加裝保溫層，減少熱量散失。

5 總結(jié)

EH 系統(tǒng)是汽輪機(jī)系統(tǒng)的最重要組成部分之一，對(duì)機(jī)組的穩(wěn)定和安全運(yùn)行起著決定性作用。在運(yùn)行中應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)控其運(yùn)行狀態(tài)及參數(shù)變化，微小的變化也應(yīng)及時(shí)查找原因，并采取應(yīng)對(duì)措施。參考電廠機(jī)組汽輪機(jī)調(diào)節(jié)油系統(tǒng)發(fā)生的故障來(lái)看，通過(guò)分析其主油泵電流、EH 油位、EH 油油壓等重要參數(shù)，往往能夠幫助人們快速查找到汽輪機(jī)調(diào)節(jié)油系統(tǒng)存在的小缺陷隱患，并對(duì)采取何種應(yīng)對(duì)措施提供參考依據(jù)，避免小缺陷演變成事故。