汽輪機調節汽門油動機油缸在線更換技術

楊利東

摘 要：汽輪機調節汽門油動機的油缸在運行中出現漏油故障。文章對故障出現的原因進行了分析。如何能安全可靠地消除故障，又能避免企業經濟損失？技術人員經過研究，提出了在不停機的情況下在線更換油缸的方案，并且比較順利地實施了這一方案，消除了故障。證明在不停機的情況下更換調門油動機油缸是可行的。最后，提出了在控制油系統上的改進措施，以便于以后更好地處理此類故障。

關鍵詞：汽輪機 ?調節汽門油動機 ?漏油 ?在線更換

中圖分類號：TK263 ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）10（c）-0133-02

配備數字電液控制系統（簡稱DEH）的汽輪機占當前在役機組的絕大多數。采用這種控制系統的汽輪機，其各汽門都配置有一臺油動機，用以實現對汽門開關的控制。油動機油缸漏油會給汽輪機運行帶來很大安全隱患：輕者汽門抖動、污染設備周圍環境，重者，將造成控制油壓力下降、機組跳閘、著火的重大事故。想要處理突發的油動機油缸漏油故障，停機檢修更換是最安全可靠的，但是這類停機往往屬于非計劃停機，會給企業造成不小的經濟損失。因此，能否在不停機的情況下檢修更換油動機油缸，對企業有著很現實的意義。

1 系統簡介

寧夏電投西夏熱電有限公司#1、#2汽輪機為東方汽輪機廠制造的 C200/140-12.7/0.245/535/535-1型抽汽、凝汽式供熱機組。控制系統采用高壓抗燃油數字電液控制系統。配汽機構設置：高壓主汽門和中壓主汽門各兩個;高壓調節汽門和中壓調節汽門各四個;中壓缸排汽通過兩個碟閥和連通管進入低壓缸。

2 故障經過及原因分析

2015年2月初，運行人員發現#2汽輪機3號高調門油動機下部出現少量油跡，聯系檢修人員。檢修人員隨后對該油動機進行檢查，沒有找到明顯的漏油點，擦拭油跡后，觀察運行。大約一周后，#2機組稍減負荷運行，負荷約150 MW。運行人員再次報告，#2汽輪機3號高調門油動機下部有油煙。這次檢修人員到現場后，經過檢查，發現3號高調門閥桿和閥蓋處有油，仔細檢查后查明油是順著油動機活塞桿流到閥門上的，而油動機的其他部位沒有油。根據這種現象檢修人員可以初步判斷是油動機的油缸密封件出現了泄漏。

油動機的外部泄漏較常見，比如伺服閥、卸荷閥、堵絲等部位，都是因為其中的密封圈失效造成的。而油缸泄漏的情況比較少。油動機的油缸為什么會發生泄漏呢？原因有以下幾個方面。

（1）油缸活塞桿和缸體安裝不同軸，發生單側磨損。

（2）汽輪機蒸汽泄漏造成油缸密封件老化。

（3）油缸活塞桿密封件材質問題。

（4）活塞桿材質硬度不夠，造成表層脫落，密封間隙加大。

以上幾點概括了油動機油缸泄漏的原因。而這次#2機3號高調門油缸泄漏具體原因是什么？有關技術人員進行了進一步地研究。#2機負荷長期在140～160 MW之間，1、2號高調門全開，3號高調門開度在30%左右，4號高調門處在關閉或15%開度，因此由于調節負荷的需要，3號高調門動作比較頻繁，而且平時還存在閥位不穩定，輕微上下浮動現象。另外，在發生漏油故障后，負荷提高到160 MW時，觀察到漏油減少。根據這兩方面，技術人員分析得出3號高調門的油缸活塞桿和缸體安裝不同軸，發生了活塞桿和密封件雙方局部磨損的情況。因此，在活塞桿和密封件磨損部位重合時，就有了一個較大的間隙，壓力油就會漏出;當負荷升高時，活塞桿的磨損部位上移，離開了密封件，密封件上的磨損間隙變小，所以只出現滲油的情況。

3 不停機更換油動機油缸方案

油缸的活塞桿發生磨損而產生漏油時，只能更換油缸。按常規的做法是在停運控制油系統設備后進行。這樣一來，整臺機組也得停運。當時正值供暖期，停機會造成不良的社會影響和經濟損失。技術人員開始著手研究在不停機的情況下更換油缸。

先了解一下油動機的結構和工作原理（見圖1）。油動機主要有油缸和控制集成塊構成。借助控制集成塊上液壓原件的相關功能，達到油缸的往復直線運動。集成塊與油缸之間有一進一出兩個油口相通，通過密封件和螺釘固定相連。集成塊一共有四個外接油口，分別為：高壓進油口、安全油口、有壓回油口、無壓回油口。它們與外接管道通過球形螺紋接頭連通。在安全油口和有壓回油口出口前均設置了單向閥，在正常運行時分別起到了建立安全油壓和預防油倒流的作用。在油動機集成塊高壓進油管上裝有帶濾芯的濾油器塊，起到過濾油質保護伺服閥的作用。濾油器塊上裝有關斷閥。

高壓進油口是油動機進油的管路，為油動機提供壓力油的通道，通徑DN15，正常壓力為14 MPa。無壓回油是油動機液壓原件自身內漏的少量油，正常工作狀態下壓力比較低，流量一般大約3 L/min。無壓回油口連接系統無壓回油總管，它通往油站的油箱。安全油口與系統安全油管道相通，出口處設有一個單向閥。安全油的作用是當汽輪機保護動作時，快速泄壓，打開各汽門的卸荷閥使汽門關閉。其工作壓力為14 MPa，基本無泄漏流量。有壓回油口為油動機快關或活塞桿移動時，油缸中多余油排出油缸的通道，工作壓力為14～20 MPa之間（短時），流量為最大180 L/mim。有壓回油口也設有一單向閥。（見圖1）

更換油動機油缸就是將油缸與集成塊分離開，然后取出，再裝上新的油缸。能完成這樣的工作，必需條件就是切斷或盡量減少進入油動機的油。技術人員提出了這樣的方案：利用濾油器塊上關斷閥截斷油動機的高壓進油，再利用集成塊上安全油口和有壓回油口的單向閥的功能，使安全油和有壓回油系統管路內的油不進入油動機。對于無壓回油，因流量和壓力很小，將管口拆開后用堵頭封堵。

4 不停機更換油動機油缸步驟

4.1 更換前需要做好的準備工作

需準備的工具有：內六角扳手（3～12 mm）、活絡扳手（6～12）、螺絲刀（2～6）、無水酒精、干凈的接油盤、DN15的球形堵頭、集成塊的密封圈、干凈白布。準備好備用油缸，其進出油口用酒精沖洗干凈。用厚塑料布把油缸下部的汽門操縱座和汽門遮擋好。由熱工人員強制關閉3號高調門。

4.2 拆卸過程

首先，關閉調門油動機濾油器塊上的所有關斷閥。稍擰松集成上高壓進油口的外套螺母，查看是否有油液流出，以此來判斷關斷閥是否關閉嚴密。如果有少量油持續流出，可以將球形堵頭安裝在高壓進油管口上封堵。

其次，拆除油動機上的無壓回油管路，用球形堵頭將拆卸下來的管路進行封堵。用干凈的白布包裹好裸露的油口。

最后，拆解集成塊與油缸的連接螺釘，將油缸與集成塊分離。分離之后就可以松開油缸與汽門操縱座的連接螺絲，用行車將油缸吊離油動機。在這個過程中應注意用油盤接住油缸內流出的存油。

4.3 回裝

將備用油缸用行車吊至油動機處。先將油缸與汽門操縱座安裝連接。接著用無水酒精清洗油缸與集成塊的結合面，保證無污物存在。更換結合面的密封圈。再用螺絲將油缸按正確的方向與集成塊連接固定。最后將無壓回油管和高壓進油管分別與集成塊上相應油口連接牢固。

更換過程結束后（見圖2），緩慢打開濾油器塊上的截止門。再由熱工人員逐漸開啟3號高調門，使油動機投入運行。整個檢修過程完畢。

5 結論及改進措施

此次成功更換#2機3號高調門油缸，說明在不停機的情況下更換調門油動機油缸是可行的。在該次更換過程中，油缸與集成塊分離后，集成塊內始終有少量油流出，說明該油動機集成塊上安全油口或有壓回油的單向閥不能嚴密關閉，存在滲漏。為了在以后能更好地處理油動機泄漏這類故障，我們提出了一個改進措施：那就是在每個調節汽門油動機的安全油和有壓回油管道加裝一個球閥。在機組正常運行時，球閥處于開啟狀態，一旦某臺油動機出現泄漏故障，需隔離檢修時，將球閥關閉，這樣就可以排除單向閥不嚴的影響，將系統可靠隔斷，使檢修工作更加安全。

參考文獻

[1] 調節保安油路系統圖（東方汽輪機廠）[Z].