減少600MW汽輪機組EH油系統故障率的方法及措施分析

摘要：在詳細介紹河南華潤電力首陽山有限公司兩臺600MW機組EH油系統的具體組成的基礎上，從三個方面總結EH油系統的工作特點，分析了EH油系統出現的各類故障，及故障原因，以及實際工作中應采取的措施，并重點地闡述072-559A伺服閥的內部結構、工作原理和易出現的故障，詳細地介紹了伺服閥的失效機理及處理措施，通過理論和實踐兩方面的論述說明，影響機組安全和穩定運行的EH油系統及伺服閥故障是完全可以預防和消除的。

關鍵詞：EH油系統；伺服閥；故障分析；維護；防范

中圖分類號：TM6 文獻標志碼：A 文章編號：1000-8772（2013）01-0218-03

河南華潤電力首陽有限公司一期工程為兩臺東方汽輪機廠生產的600MW燃煤機組，機組型號為N600-24.2/538/566，超臨界、一次中間再熱、沖動式、單軸、三缸四排汽、雙背壓、純凝汽式汽輪機，額定出力600MW，最大連續出力634.234MW，額定轉速3000rpm。機組采用復合變壓運行方式，汽輪機具有八級非調整回熱抽汽。汽輪機主機及其控制系統采用東方汽輪機廠配套的DEH控制系統，主要完成汽輪機的掛閘、沖轉、并網、負荷控制和危機遮斷等功能。一期工程兩臺機組分別于2005年11月份及2006年10月份投產發電。我廠檢修公司在2006年10月份承包了該公司#2機組設備維護工作。EH油系統發生了異常和故障，將會給機組的安全穩定運行造成很大障礙，為了更好地搞好維護，保證機組安全穩定運行，下面探討該公司EH油系統容易出現的一些故障及原因和處理方法。

一、EH油系統的配置及工作特點

1.EH油系統配置該公司機組的主汽門、中聯門及高調門調節操縱系統的工作介質為高壓抗燃油（化學名稱為三鉀基磷酸鹽脂，簡稱EH油）。EH油系統由EH供油裝置、EH油再生裝置及油管路系統組成，具體包括EH油箱、兩臺互為備用的100%容量的EH油泵、兩臺油循環泵、兩個硅藻土過濾器、兩個纖維濾芯過濾器，EH油泵出口配有3 unl高壓濾網，此外EH油供油裝置還包括油箱空氣過濾器、三根過濾磁棒、一套加熱冷卻循環裝置及六臺蓄能器、各臺油動機的進油濾網。

2.EH油系統工作特點

與采用透平油為工作介質的低壓調節系統相比，高壓EH油系統有如下特點。

（1）工作壓力高。該公司EH油系統工作壓力為l 1.4MPA，而低壓調節系統的工作壓力僅為2MPA左右。由于工作油壓的提高，大大減小了液壓部件（尤其是油動機）的尺寸，改善了汽輪機調節系統的動態特性。

（2）直接采用流量控制形式。EH油系統采用伺服閥直接將電信號轉化為汽門油動機油缸的進出油控制，從而直接控制油動機的行程。這使油動機的遲緩率大大降低，對油壓的波動也不再敏感，提高了調節精度。

該公司伺服閥為擋板一噴嘴式伺服閥，型號為072-559A（結構見下圖），由一個力矩馬達和兩級液壓擴大及機械反饋系統所組成。第一級液壓放大是雙噴嘴和擋板系統；第二級放大是滑閥系統，其原理如下：當有欲使執行機構動作的電氣信號由伺服放大器輸入時，則伺服閥力矩馬達中的電磁鐵線圈中就有電流通過，并在兩旁的磁鐵作用下，產生一旋轉力矩使銜鐵旋轉，同時帶動與之相連的擋板轉動，此擋板伸到兩個噴嘴中間。在正常穩定工況時，擋板兩側與噴嘴的距離相等，使兩側噴嘴的泄油面積相等，則噴嘴兩側的油壓相等。當有電氣信號輸入，銜鐵帶動擋板轉動時，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，而對側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轉變為力矩而產生機械位移信號，再轉變為油壓信號，并通過噴嘴擋板系統將信號放大。擋板兩側的噴嘴前油壓與下部滑閥的兩個腔室相通，因此，當兩個噴嘴前的油壓不等時，則滑閥兩端的油壓也不相等，兩端的油壓差使滑閥移動并由滑閥上的凸肩控制的油口開啟或關閉，以控制高壓油通向油動機活塞下腔，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，由彈簧力關小或關閉汽閥。為了增加調節系統的可靠性，在伺服閥中設置了反饋彈簧并在伺服閥調整時設有一定的機械零偏，這樣，假如在運行中突然發生斷電或失去電信號時，借機械力量最后使滑閥偏移一側，使伺服閥主閥芯負偏，汽閥亦關閉。伺服閥內部裝有一個不銹鋼絲網過濾器，油通過該過濾器進入第一級。此過濾器的功能是阻擋大的碎屑，防止碎屑堵住第一級噴嘴或卡在噴嘴與擋板間的間隙里。

（3）對油質要求特別高

該伺服閥最小線性尺寸為0.025mm-0.05ram，一般節流孔徑為0.46mm～0.8mm，故對高壓EH油的雜質顆粒含量提出很高的要求，廠家規定油質污染度等級不能超過NAS4級，才可將EH油系統投入運行。另外，EH油雖然燃點很高，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，而且會導致EH油的老化或變質，直接影響系統的正常運行。二、EH油系統常見故障及原因分析

1.常見故障

（1）油系統污染，大量雜質進入油系統，使EH油系統嚴重污染。（2）EH油供油管道開裂、接頭松動、密封圈損壞。此類缺陷在各廠均有發生，雖然有時只是一個膠圈的問題，但還必須停機才能處理，所以對于EH油這樣的重要系統來說沒有所謂的小缺陷。（3）電液伺服閥故障。主要表現為高壓調門在運行中突然竄動或突然關閉。（4）LVDT故障。主要表現為調門擺動。（5）EH油壓低。表現為DCS軟光子牌上發聲光報警信號；DCS上和就地壓力表失常。

2.故障原因分析及處理措施

（1）油系統污染，主要原因是EH油泵內部發生機械磨損，造成大量金屬碎屑進入油系統，這一點可以從油泵的解體情況分析及油樣化驗的結果得到證實，處理措施是更換新的EH油泵，并且對整個EH油系統進行徹底的沖洗。

（2）EH油系統漏油。平時加強設備巡視，發現滲油現象立即采取措施。建立設備臺賬，利用停機時間更換密封圈。在機組A、B、C級檢修中更換系統所有密封圈。

（3）EH油箱油位低。檢查系統是否有滲油現象或熱工信號是否錯誤。

（4）EH油泵出口濾網壓差大。及時更換濾網濾芯。

（5）EH油高壓蓄能器氮壓降低或內膽破裂。及時充氮使其達到壓力8Mpa。

（6）EH油動機伺服閥內漏。更換伺服閥。

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

3.伺服閥故障原因分析

故障原因為EH油質污染所致，將造成調門及主汽門的擺動及突關，嚴重影響機組的安全運行，為此將被迫更換伺服閥，并將對EH油系統進行沖洗、濾油，造成的浪費是極大的。我們為了更好地避免這種故障的發生，制定了詳細的油質維護計劃，加強油質監督等技術措施，有效控制了油污染，使我們在維護工作中看得了明顯的效果。下面探討一下伺服閥因油質顆粒污染而引起的失效機理。

（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。這通常可在運行中通過測定EH油泵電流進行判斷，如果電流超過額定電流的1/2，說明伺服閥有內漏。淤積失效是當主閥芯靜止并有壓力時閥芯和閥套出現淤積，由于滑閥間隙一般為1--5mm，對微小顆粒非常敏感，隨著淤積物的聚集，閥芯開始移動時的摩擦加大，導致伺服閥響應緩慢和工作不穩定，表現為伺服閥竄動并導致調節門竄動。主閥芯淤積力大于先導級的驅動力時，則主閥芯不能動作，出現卡緊失效。

（2）第一級噴嘴堵塞斷油

噴嘴口直徑一般為500um，噴嘴與擋板的間隙為50---100um，因此盡管大多數伺服閥的不銹鋼網過濾器精度在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使調節門或中壓聯合汽門液壓缸泄油，導致閥門關閉。

（3）不銹鋼網過濾器堵塞

不銹鋼過濾器堵塞將引起先導壓力下降，導致伺服閥響應緩慢，嚴重時也會引起噴嘴斷油，繼而使閥門關閉三、EH油系統日常維護及故障防范措施

1.EH油系統日常維護

要保證EH油系統的安全穩定運行就要加強對系統的日常維護。EH油系統的日常維護工作包括系統的清潔、檢查、EH油的更新等。我們根據自己的實際情況，制定了詳細的EH油維護計劃及計劃實施日程表，并嚴格執行。

（1）EH油系統的清潔

EH油系統定期進行清潔工作，掃除外表的灰塵油污，特別在執行檢修工作時，要注意保持工作環境的清潔，對測量EH油的壓力表/開關校驗后，一般隋況下需經過靜止3小時以上并用無水酒精或丙酮清洗，防止礦物油混入EH油內，禁止對其使用四氯化碳等含氯清洗劑，對檢修中新安裝的EH油管道要進行吹掃，防止存在于管道中的雜質進入EH油系統。要定期進行油質化驗，加強化學監督，不合格的油絕對不能進入EH油箱，不同廠家的EH油也不要混用，并及時進行EH油的濾油工作，保證EH油的油質。

（2）EH油系統的檢查和試驗

為了保證系統的連續運行和避免機組故障停機，必須遵循定期檢查及試驗規程，檢查內容包括運動部件的磨損、超溫、不對中、振動、液位等。另外根據實際隋況專門制定了以下檢查項目：1）定期檢查油動機LVDT，防止LVDT問題造成控制系統異常。2）利用停機機會定期對伺服閥進行檢測、清洗，盡快發現存在的隱患和故障，及時處理。3）定期檢查EH油系統管路接頭、焊口及密封件，作好預防性檢修工作，防事故于未然。4）定期對EH油硅藻土及精密過濾器進行監視檢查，如發現過濾器前后壓差、水分及酸性指標超標時馬上對其進行更換，降低EH油中雜質的顆粒及酸性指標。5）定期檢查蓄能器內氮氣壓力，低至8.0Mpa時應重新充氣。

2.EH油系統故障防范措施

為確保EH油系統能夠正常運行，除了加強日常維護外，針對系統制定了詳細的防范措施。

（1）改善油動機組件的工作環境。油動機布置離熱體很近，工作環境溫度過高，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。因此應當盡量降低油動機組件的工作溫度。應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，對油管及油動機進行隔熱。將EH油管及油動機門座等外露于空氣中。合理安排EH油管路，防止EH油系統中由于對流或熱輻射而存在局部過熱點，一般情況下EH油系統應該在機組停運三天以后才能停運，防止剛停運時汽輪機的高溫造成部分殘存在油動機組件里的EH油高溫氧化和裂解。

（2）解決EH油中0型圈經常損壞的問題。0型圈是EH油系統中重要的密封部件，它的損壞容易造成EH油泄漏，而且損壞后的雜質還會對EH油產生污染。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發生溶漲、腐蝕現象。應用在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，并且安裝前應對O型圈進行認真檢查，防止有缺陷的0型圈被安裝至系統中。

四、結論

汽輪機Eli油系統作為整個汽輪機系統中最重要的部分，在整個機組安全穩定運行中，扮演著至關重要的角色，具統計許多廠出現的EH油故障中，有超過90%以上的都需要停機處理，所以如何保證EH油系統的零缺陷運行，成為我們面臨的主要問題，為此應對易發生的故障分門別類，制定出不同的預防措施及搶修方案，并加以嚴格執行。實踐證明，只要防范措施得當，加強日常維護，EH油系統的各類缺陷是完全可以避免的，保持EH油系統安全、長期及穩定地運行也是可以實現的。參考文獻：[1]東方汽輪機廠.汽輪機說明書[Z].2007.

（責任編輯：陳喜輝）