汽輪發(fā)電機(jī)組EH油泵電流異常分析與處理

何冬輝，魏長(zhǎng)宏，安凱

(遼寧東科電力有限公司，遼寧沈陽(yáng) 110006)

0 前言

EH控制系統(tǒng)作為汽輪發(fā)電機(jī)組數(shù)字電液控制系統(tǒng)(DEH)的液壓調(diào)節(jié)保安部分，其主要功能是接收DEH控制系統(tǒng)的輸出指令，將DEH指令信號(hào)轉(zhuǎn)換為汽輪機(jī)閥門動(dòng)作信號(hào)，控制汽輪機(jī)各汽門的開(kāi)度，調(diào)節(jié)進(jìn)入汽輪機(jī)的蒸汽流量，從而調(diào)節(jié)汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速和負(fù)荷［1］。而EH液壓系統(tǒng)出現(xiàn)油壓波動(dòng)大、油量急劇變化、EH油泵調(diào)節(jié)裝置不靈活等故障都將直接影響到調(diào)節(jié)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，直接威脅機(jī)組的正常運(yùn)行［2］。因此，分析EH油系統(tǒng)故障的原因有利于指導(dǎo)電廠安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

本文作者針對(duì)性的分析了機(jī)組某次啟動(dòng)調(diào)試過(guò)程中出現(xiàn)EH油泵電流急劇變化、系統(tǒng)油量也隨之急劇變化等異常現(xiàn)象，結(jié)合試驗(yàn)分析其原因并提出了處理對(duì)策，具有重要的參考價(jià)值。

1 EH系統(tǒng)介紹

1.1 系統(tǒng)構(gòu)成

某廠新投產(chǎn)的汽輪機(jī)機(jī)組EH系統(tǒng)以高壓抗燃油為介質(zhì)，主要由供油系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)兩部分組成。供油系統(tǒng)部分又可分為供油裝置、自循環(huán)冷卻系統(tǒng)、自循環(huán)再生過(guò)濾系統(tǒng)以及油管路及附件(油管路、高壓蓄能器、膨脹支架等)。EH油泵額定電流為54 A，最大流量為100 L/min。液壓站的輸出壓力整定為14±0.2 MPa，溢流閥整定在17±0.2 MPa。執(zhí)行機(jī)構(gòu)部分包含高、中壓主汽閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)各2臺(tái)，高壓調(diào)節(jié)閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)4臺(tái)，中壓調(diào)節(jié)閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)2臺(tái)。所有閥門執(zhí)行機(jī)構(gòu)均靠液壓力開(kāi)啟閥門，彈簧力關(guān)閉閥門。

1.2 液壓工作原理

由交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)高壓柱塞泵(恒壓變量柱塞泵PV29)，是一種變量的液壓能源，泵組根據(jù)系統(tǒng)所需流量自行調(diào)整，以保證系統(tǒng)的壓力不變［3］。當(dāng)系統(tǒng)需要增加或減少用油量時(shí)，泵會(huì)自動(dòng)改變輸出流量，維持系統(tǒng)油壓在14 MPa，當(dāng)系統(tǒng)瞬間用油量很大時(shí)蓄能器將參與供油。

中壓主汽閥(RSV)為開(kāi)關(guān)型兩位式執(zhí)行機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)安裝于閥門彈簧操縱座上，它的油缸活塞桿與閥門活塞剛性連接在一起，油缸活塞桿運(yùn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)閥桿做相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)，油動(dòng)機(jī)單側(cè)進(jìn)油，打開(kāi)主汽門靠油動(dòng)機(jī)的推力，關(guān)閉主汽門靠彈簧力。

高壓主汽閥(TV)、高壓調(diào)節(jié)閥(GV)和中壓調(diào)節(jié)閥(IV)執(zhí)行機(jī)構(gòu)為調(diào)節(jié)型執(zhí)行機(jī)構(gòu)。經(jīng)計(jì)算機(jī)運(yùn)算處理后的開(kāi)大或關(guān)小調(diào)節(jié)汽閥的電氣信號(hào)經(jīng)過(guò)伺服放大器放大后，在電液伺服閥中將電氣信號(hào)轉(zhuǎn)換為液壓信號(hào)，使電液伺服閥主閥芯移動(dòng)，并將液壓信號(hào)放大后控制高壓抗燃油通道，使高壓抗燃油進(jìn)入執(zhí)行機(jī)構(gòu)活塞桿下腔，使執(zhí)行機(jī)構(gòu)活塞向上移動(dòng)，帶動(dòng)調(diào)節(jié)型汽閥使之開(kāi)啟，或者是使壓力油自活塞桿下腔泄出，借彈簧力使活塞下移，關(guān)閉調(diào)節(jié)型汽閥。當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)活塞移動(dòng)時(shí)，同時(shí)帶動(dòng)二個(gè)線性位移傳感器(LVDT)，將執(zhí)行機(jī)構(gòu)活塞的位移轉(zhuǎn)換成電氣信號(hào)，作為負(fù)反饋信號(hào)與前面計(jì)算機(jī)處理后送來(lái)的信號(hào)相加，由于兩者極性相反，實(shí)際上是相減，只有在原輸入信號(hào)與反饋信號(hào)相加后，使輸入伺服放大器的信號(hào)為零時(shí)，伺服閥的主閥回到中間位置，不再有高壓油通向執(zhí)行機(jī)構(gòu)活塞桿下腔，此時(shí)調(diào)節(jié)型汽閥便停止移動(dòng)，停留在一個(gè)新的工作位置。

1.3 機(jī)組啟動(dòng)流程

機(jī)組采用高中壓缸聯(lián)合啟動(dòng)方式，其啟動(dòng)流程如圖1所示。

圖1 機(jī)組啟動(dòng)流程示意圖

2 異常現(xiàn)象

機(jī)組在某次啟動(dòng)過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)EH油泵電流異常主要出現(xiàn)在以下三個(gè)階段。

2.1 掛閘階段

圖2 掛閘階段電流變化曲線

從圖2可以看出，機(jī)組兩次掛閘時(shí)，隨著RSV閥和GV閥的開(kāi)啟，EH油泵電流從掛閘前33.4 A分別急劇上升到52.3 A/55.4 A，系統(tǒng)油壓并不存在大的波動(dòng)，檢查系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)油量也從30 L/min急劇上升到85 L/min，系統(tǒng)并不存在泄漏點(diǎn)，蓄能器也都已打開(kāi)。待RSV閥和GV閥全開(kāi)后，電流和流量恢復(fù)正常，電流為25.6 A，油量為28 L/min，此時(shí)TV閥和IV閥為全關(guān)狀態(tài)。

2.2 切閥階段

機(jī)組轉(zhuǎn)速2 950 r/min切閥時(shí)，轉(zhuǎn)速由TV控制切換到GV控制，即TV逐漸全開(kāi)，GV開(kāi)始控制轉(zhuǎn)速。從圖3可以看出，在TV逐漸全開(kāi)和GV逐漸關(guān)小至0的過(guò)程中，電流再次出現(xiàn)急劇變化，從25.5 A急劇上升到57.4 A，系統(tǒng)流量從28 L/min急劇上升到95 L/min。當(dāng)GV開(kāi)度關(guān)至0并保持一小段時(shí)間0開(kāi)度后，油泵電流急劇下降，從57.4 A下降到29.3 A。待TV閥全開(kāi)后，轉(zhuǎn)速完全由GV閥控制，GV逐漸開(kāi)啟，電流在此急劇上升到58.9 A。此后，系統(tǒng)電流一直未恢復(fù)正常，此時(shí)GV閥開(kāi)度為4.5 A，RSV閥為全開(kāi)狀態(tài)，IV閥開(kāi)度為4.7 A。

圖3 切閥階段電流變化曲線

2.3 升速階段

轉(zhuǎn)速?gòu)? 950 r/min升速至3 000 r/min時(shí)，轉(zhuǎn)速完全由GV閥控制，隨著GV的逐漸開(kāi)大，EH油泵電流一直保持轉(zhuǎn)速2 950 r/min切完閥后的狀態(tài)。機(jī)組并網(wǎng)后，隨著負(fù)荷的增加，IV閥全開(kāi)，負(fù)荷完全由GV閥控制，電流一直并未回落;從圖2可以看出，轉(zhuǎn)速0～600 r/min時(shí)，IV逐漸開(kāi)始控制轉(zhuǎn)速，此時(shí)EH油泵電流正常;轉(zhuǎn)速600～2 900 r/min時(shí)，IV和TV聯(lián)合控制轉(zhuǎn)速，即TV也逐漸開(kāi)啟控制轉(zhuǎn)速，EH油泵電流正常。即IV和TV開(kāi)啟并未導(dǎo)致油泵電流異常。轉(zhuǎn)速2 900～2 950 r/min時(shí)，TV控制轉(zhuǎn)速逐漸開(kāi)大，IV根據(jù)再熱壓力進(jìn)行流量開(kāi)度修正，EH油泵電流正常。

3 原因分析

3.1 現(xiàn)象分析

從掛閘階段現(xiàn)象可以看出，電流的急劇變化出現(xiàn)在RSV閥和GV閥的開(kāi)啟過(guò)程中，RSV閥和GV閥全開(kāi)、全關(guān)狀態(tài)時(shí)電流正常。從切閥階段現(xiàn)象可以看出，電流和流量的急劇變化出現(xiàn)在TV逐漸全至開(kāi)和GV逐漸關(guān)小的過(guò)程中。從升速階段現(xiàn)象可以看出，即電流從轉(zhuǎn)速2 950 r/min后，電流急劇上升后并未恢復(fù)正常。通過(guò)以上分析，得出機(jī)組啟動(dòng)過(guò)程中各閥狀態(tài)和電流現(xiàn)象的關(guān)系表，如表1。

表1 閥門開(kāi)度與電流現(xiàn)象的關(guān)系

從表1可以看出，在轉(zhuǎn)速0～2 950 r/min之間，IV和TV的任何變化并未導(dǎo)致電流異常，RSV從掛閘后一直保持全開(kāi)狀態(tài)，并不參與轉(zhuǎn)速控制，即RSV不可能導(dǎo)致電流異常，而GV開(kāi)度在0～100之間任何變化，都伴隨電流異常現(xiàn)象，但在GV全開(kāi)、全關(guān)狀態(tài)下，電流正常。

3.2 試驗(yàn)分析

從以上現(xiàn)象分析得出，GV閥開(kāi)度的變化是導(dǎo)致電流急劇上升的直接原因。由于有4個(gè)GV閥，沖轉(zhuǎn)過(guò)程為單閥控制，即開(kāi)度一致，所以不能判斷哪個(gè)GV閥出現(xiàn)問(wèn)題。待機(jī)組停機(jī)后，進(jìn)行了以下試驗(yàn)，試驗(yàn)曲線如圖4所示。試驗(yàn)時(shí)，掛閘后強(qiáng)制TV、IV全關(guān)，RSV處于全開(kāi)。

圖4 試驗(yàn)階段電流變化曲線

(1)單獨(dú)開(kāi)GV閥由0開(kāi)至100

單獨(dú)依次快速開(kāi)閥至100時(shí)，從圖4可看出，每次開(kāi)閥電流都有小幅度上升，但當(dāng)每個(gè)閥門開(kāi)至100時(shí)，電流又恢復(fù)正常。再次證實(shí)GV閥在全開(kāi)、全關(guān)狀態(tài)下，電流正常。

(2)單獨(dú)關(guān)GV閥由100關(guān)至50，再關(guān)至0

單獨(dú)依次關(guān)閥由100關(guān)至50時(shí)，電流由24.1 A上升到28.9 A，隨后穩(wěn)定不再上升，就地檢查4個(gè)GV閥回油管都發(fā)熱;由50關(guān)至0時(shí)，電流又恢復(fù)正常25 A。

(3)單獨(dú)開(kāi)GV閥由0至50

單獨(dú)依次開(kāi)閥至50時(shí)，當(dāng)4個(gè)閥依次單獨(dú)開(kāi)啟時(shí)，電流連續(xù)持續(xù)上升，待4個(gè)GV閥都開(kāi)至50時(shí)，電流持續(xù)上升到56.2 A，且4個(gè)GV閥回油管都發(fā)熱。

從以上試驗(yàn)分析可以看出，4個(gè)GV閥都出現(xiàn)異常，但這種情況概率很小，那么是否是系統(tǒng)油路出現(xiàn)問(wèn)題呢?如果是系統(tǒng)油路問(wèn)題，因IV和GV在同一系統(tǒng)油路，IV開(kāi)度的任何變化，同樣會(huì)導(dǎo)致電流異常，而從表1分析，IV的任何變化，電流都正常。因此，系統(tǒng)油路并不存在內(nèi)部泄漏，而是4個(gè)GV閥內(nèi)部油路很可能都存在內(nèi)漏，從油泵電流和油量持續(xù)上升、GV閥回油管發(fā)熱現(xiàn)象可以看出。由于GV閥能夠正常開(kāi)啟、掛閘前GV閥回油管并不發(fā)熱且OPC油壓均正常，所以可以排除快速卸荷閥存在問(wèn)題。從GV閥位在0～100之間任意變化，即伺服閥在某個(gè)開(kāi)度時(shí)，系統(tǒng)油量便急劇上升，導(dǎo)致電流異常。因此，可以判斷伺服閥存在內(nèi)漏。

4 處理及預(yù)防措施

4.1 處理

為證實(shí)上述判斷，將GV2更換新伺服閥后，做了以下試驗(yàn):試驗(yàn)時(shí)，掛閘后強(qiáng)制TV、IV全關(guān)，RSV處于全開(kāi)狀態(tài)，GV1、GV3、GV4強(qiáng)制全關(guān)，單獨(dú)對(duì)GV2進(jìn)行試驗(yàn)。從圖5可以看出，GV2從0開(kāi)至100的過(guò)程中，油泵電流沒(méi)有出現(xiàn)圖4所示小幅上升，而是小幅下降，待GV2全開(kāi)后，電流恢復(fù)開(kāi)閥前狀態(tài)。GV2從100關(guān)至50時(shí)，油泵電流沒(méi)有出現(xiàn)圖4所示電流大幅上升，而是由34.1 A下降到26.3 A。隨后再關(guān)至1時(shí)，電流維持穩(wěn)定不變。為對(duì)比GV2，將GV1從0開(kāi)至50時(shí)，電流再次出現(xiàn)上升，系統(tǒng)油量也隨之上升，待GV1全開(kāi)后，電流回落正常，與圖4所示的現(xiàn)象一致。隨后，將4個(gè)GV閥依次全開(kāi)，電流連續(xù)持續(xù)上升到45.4 A，由于GV2更換完伺服閥，系統(tǒng)泄油量有所減少，與圖4所示相比，電流有所下降。

圖5 GV2更換伺服閥后電流變化曲線

通過(guò)試驗(yàn)對(duì)比分析可以看出，GV伺服閥內(nèi)漏是EH油泵電流異常的根本原因。隨后，將其余3個(gè)GV閥的伺服閥進(jìn)行更換，再次進(jìn)行試驗(yàn)，EH油泵電流、系統(tǒng)油量均未出現(xiàn)異常。

4.2 預(yù)防措施

伺服閥泄漏主要有兩方面原因造成，一方面是抗燃油污染顆粒度增加，由于長(zhǎng)期工作，閥芯的凸肩被液流沖刷而變?yōu)閳A角，閥套閥芯間隙增大，內(nèi)泄量增加［4］;另一方面是由于抗燃油酸值的升高、氯含量升高和體積電阻率的降低，對(duì)伺服閥部件產(chǎn)生腐蝕作用，特別是對(duì)伺服閥閥芯及閥套銳邊的腐蝕，當(dāng)閥芯尖角被腐蝕掉0.1 mm后，其內(nèi)泄就可能達(dá)到10～20 L/min，這是使伺服閥泄漏增加的主要原因［5］。

可見(jiàn)，油質(zhì)的劣化極易導(dǎo)致伺服閥損壞，而油質(zhì)劣化的主要特征是酸值急劇上升［6］。平時(shí)應(yīng)加強(qiáng)抗燃油油質(zhì)監(jiān)視及管理，控制的主要指標(biāo)的酸度、黏度、含水量、顆粒度、電阻率、含氯量等6項(xiàng)，嚴(yán)格按照《油質(zhì)監(jiān)督管理標(biāo)準(zhǔn)》的要求進(jìn)行油質(zhì)監(jiān)測(cè)和管理。投入EH油再生裝置，有效降低抗燃油的酸度，吸收油中水分。定期對(duì)抗燃油取樣化驗(yàn)或送檢顆粒度，確保抗燃油的顆粒污染度≤NAS1 638-6級(jí)、酸值≤0.20 mgKOH/g。

5 結(jié)束語(yǔ)

電廠EH系統(tǒng)發(fā)生的故障大部分都是由于抗燃油油品劣化引起的［7］。伺服閥是EH系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的核心和關(guān)鍵元件，對(duì)系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行至關(guān)重要。平時(shí)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)抗燃油的油質(zhì)維護(hù)，保證油質(zhì)污染顆粒度和酸值在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，防止伺服閥因油質(zhì)變差而卡澀。對(duì)系統(tǒng)出現(xiàn)的問(wèn)題，應(yīng)仔細(xì)分析系統(tǒng)各重要參數(shù)(指令、閥位、油壓、油溫等參數(shù))變化情況是否異常，將異常閥門進(jìn)行隔離，然后對(duì)懷疑的部件進(jìn)行逐個(gè)更換或解體檢查，通過(guò)對(duì)油流聲音的大小、油管溫度的高低、油管振動(dòng)情況是否異常等的判斷，尋找突破點(diǎn)進(jìn)行分析處理。

［1］何衛(wèi)國(guó)，滿昌平，顏立群，等．華電滕州新源熱電有限公司150MW機(jī)組EH系統(tǒng)改造［J］．山東電力技術(shù)，2006，148(2):77－80．

［2］韓衛(wèi)華．汽輪機(jī)EH系統(tǒng)常見(jiàn)故障分析和對(duì)策［J］．江蘇電機(jī)工程，2007，26(3):74－75．

［3］鄒家懋．秦山核電站300MW機(jī)組EH系統(tǒng)改造與故障分析［J］．熱力透平，2003，45(4):243－245．

［4］李振欣．發(fā)電廠EH系統(tǒng)的常見(jiàn)故障及處理方法［J］．電力安全技術(shù)，2006，8(12):47－48．

［5］羅峻．EH系統(tǒng)常見(jiàn)故障的分析與處理［J］．廣西電力，2005，28(3):21－22．

［6］周秋月，于萍．300MW機(jī)組用抗燃油的特點(diǎn)與運(yùn)行問(wèn)題及對(duì)策［J］．汽輪機(jī)技術(shù)，2002，44(6):321－323．

［7］周園，胡乃文．300MW汽輪機(jī)組EH系統(tǒng)電液伺服閥常見(jiàn)問(wèn)題分析及對(duì)策［J］．電站系統(tǒng)工程，2006，22(2):31－32．