俄供汽輪機附加保安油壓力低原因分析與處理

駱祖春，王志松，秦 專

(江蘇核電有限公司，江蘇 連云港 222042)

田灣核電站1、2號機組汽輪機采用的是俄羅斯LMZ廠生產的K-1000-60/3000型凝汽式汽輪機，其調節保護系統采用的是俄羅斯制造的電液調節和保護系統。2號機組汽輪機2015年出現液壓保護系統附加保安油壓力偏低現象，壓力由原來的4.4 MPa下降至4.2 MPa，油泵出口壓力與附加保安油壓力的差值最大達到了0.78 MPa，不滿足其差值不大于0.5 MPa的運行規程要求。后續通過分析系統及設備，查找可能導致該現象的原因，制定針對性的檢查措施，解決了附加保安油壓力低的問題。

1 汽輪機液壓保護系統簡介

為保證機組的順利運行，在汽輪機的運轉過程中進行相應的保護，利用保護系統加強運轉的安全性和穩定性[1]。汽輪機液壓保護裝置包括有危急遮斷器、飛錘、事故停機電磁閥、預保護電磁閥和電液轉換器。

當用于汽輪機超速保護的飛錘動作或者用于汽輪機附加超速保護的調速器動作、事故停機電磁閥動作時，均會使附加保安油泄壓，觸發危急遮斷器動作，導致主汽門控制油和一次脈動油泄壓，使得高/低壓主汽門關閉、高/低壓調門關閉、加熱蒸汽調門關閉、排汽閥打開，最終使汽輪機打閘停機。附加保安油參與的調節如圖1所示。

圖1 附加保安油路參與的保護動作

2 附加保安油壓力低的危害

汽輪機調速油泵出口工質油分兩路進入汽輪機電液調節和保護系統，一路為非穩定壓力油，另一路為穩定壓力油。附加保安油是由調速油泵出口的穩定油路進入前箱的調速器滑閥和危急遮斷器內，形成的附加保安油壓。

危急遮斷器由套筒、大活塞和微動小活塞構成。在汽輪機正常運行期間，危急遮斷器處于待命狀態，如圖2所示。大活塞受向上的力F上=P附加保安油壓×面積S1；大活塞受向下的力F下=P掛閘油壓×面積S2+ 滑閥重量G。根據危急遮斷器特性，油壓建立后，F上大于F下，大活塞處于上死點位置。當飛錘超速保護、附加超速保護或者事故停機電磁閥動作時，附加保安油路與排油通道連通，使附加保安油失壓，這樣作用在大活塞上的F上=0，大活塞在F下的作用下向下移動至下死點位置，將主汽門控制油路、一次脈動油路與排油口連通，實現汽輪機打閘停機。在機組正常運行期間，若附加保安油壓力持續下降，會導致危急遮斷器大活塞受力F上

圖2 危急遮斷器

3 原因分析

汽輪機附加保安油壓偏低可能由多種原因造成，通過故障樹的分析方法，對引起附加保安油壓力低可能存在的原因進行梳理，如圖3所示。

圖3 故障樹原因分析法

根據上述方法分析得出，影響附加保安油壓力低的可能因素，主要有：

(1)汽輪機調速油泵出口壓力低；

(2)調速系統油品運動黏度變小；

(3)前箱內穩定壓力油用戶管線接頭滲漏；

(4)穩壓閥打開壓力偏低或密封不嚴；

(5)調速器滑閥隨動活塞與套筒配合間隙異常；

(6)危急遮斷器小活塞與大活塞配合間隙異常；

(7)停機試驗電磁閥滑閥或打閘電磁閥存在輕微卡澀；

(8)預保護停機電磁閥排油口密封面密封不嚴；

(9)濾網或節流孔板堵塞；

(10)壓力表接頭存在滲漏。

4 現場檢查及處理驗證

造成附加保安油壓力低的原因復雜、多變，并且查找起來也相對困難。根據附加保安油壓力低的分析結果，制定相對應的檢查措施，對可能造成油壓低的因素進行逐步排查，并根據檢查出來的不符合項進行處理并驗證。

4.1 汽輪機調速油泵出口壓力低

附加保安油取自調速油泵出口的穩定壓力油，若油泵因機械原因導致油泵出口壓力變低，附加保安油壓力也會降低。查詢2號機組汽輪機調速系統油泵油壓曲線，未發現油壓較之前明顯變化或降低，油泵出口壓力正常。

4.2 調速系統油品運動黏度變小

油品運動黏度變小，會引起油泵出口壓力降低，導致附加保安油壓低，油品運動黏度變小有以下兩方面原因：

(1)調速系統所使用的油品為抗燃油，油溫對抗燃油的運動粘度影響較大，若油溫較以前高，油品運動黏度變??；

(2)油品劣化導致運動黏度變小。

調取汽輪機調速系統油溫變化曲線，檢查發現油溫變化范圍在49～52 ℃，較之前沒有明顯變化。對該油品取樣檢測，化驗運動黏度為45.4 mm2/s，與之前45.0 mm2/s相比，變化不大，且運動黏度指標正常。

4.3 前箱內穩定壓力油用戶管線接頭滲漏

穩定壓力油路在前箱中用戶很多，如圖4所示，所經過各用戶的油路管線接頭如果密封不嚴，存在滲漏，會引起附加保安油路供油不足，導致壓力降低。

圖4 前箱各設備用油圖示

前箱內部各管線接頭滲漏情況觀察較為困難，為方便觀察，制作了臨時透明蓋板，安裝在前箱上部，通過透明蓋板觀察前箱內部各油管接頭情況，發現前箱各設備存在多處泄油現象，無法判斷接頭是否存在異常泄漏的情況。對前箱內所有管線接頭進行檢查，未發現接頭松動或密封面異常的情況，但也無法排除管線接頭存在滲漏的可能，重新更換管接頭密封墊片并進行緊固處理。

4.4 穩壓閥打開壓力偏低或密封不嚴

為保證調速器滑閥內的跟蹤滑閥噴嘴處油壓穩定，噴嘴供油管線上設計有一個穩壓閥。如果穩壓閥打開壓力偏低或密封不嚴，會引起穩定壓力油泄油偏多，管線壓力降低，導致附加保安油壓力低。

根據穩壓閥壓力校驗程序，對穩壓閥進行打壓試驗和密封性試驗，結果顯示穩壓閥打開壓力在合格標準范圍內，且密封性良好。

4.5 調速器滑閥隨動活塞與套筒配合間隙異常

調速器滑閥內的隨動滑閥左右移動，對應的汽輪機轉速也會隨之變化，反之，汽輪機轉速變化，隨動滑閥位置也會隨之改變。如圖5所示，附加保安油位于調速器滑閥左側油道內部，在汽輪機轉速超過3 420 r/min(額定轉速的114%)時，調速器滑閥的隨動活塞右移，導致附加保安油路與排油口連通，使得附加保安油失壓，繼而觸發危急遮斷器動作，最終使汽輪機打閘停機。

汽輪機轉速調節過程中，隨動活塞在調速器滑閥中左右滑動，隨動活塞與調速器滑閥套筒徑向間屬于間隙配合，附加保安油壓建立后，在此間隙存在輕微泄流，若此配合間隙變大，附加保安油路泄流增大，會導致附加保安油壓降低。

解體調速器滑閥，測量套筒內徑和隨動活塞外徑，檢查結果顯示，套筒內徑為60.03 mm，隨動活塞外徑為59.93 mm，其配合間隙為0.1 mm，在合格標準范圍內。

4.6 危急遮斷器小活塞與大活塞配合間隙異常

危急遮斷器小活塞與大活塞間隙配合，附加保安油壓建立后，在小活塞與大活塞配合間隙存在輕微泄流，若其配合面腐蝕或磨損，會使配合面的徑向間隙過大或軸向過封度過小，均會引起附加保安油泄流增多，導致附加保安油壓低。

解體危急遮斷器，測量大、小活塞徑向配合間隙為0.06 mm，徑向配合在合格標準范圍內；檢查大、小活塞配合面，無腐蝕、磨損的情況；測量危急遮斷器小活塞下部彈簧長度，與新彈簧進行對比，檢查結果顯示正在使用的彈簧長度較短，對其更換新彈簧。彈簧變短并不影響危急遮斷器大、小活塞的過封度，所以這并非引起附加保安油壓力低的原因。

4.7 停機試驗電磁閥滑閥或打閘電磁閥存在輕微卡澀或密封不嚴

如圖4所示，穩定壓力油經過濾網和節流孔板后分為三路油，一路進入停機試驗電磁閥，另兩路分別進入調速器滑閥和危急遮斷器中，形成附加保安油，如果停機試驗電磁閥滑閥或1、2號打閘電磁閥存在卡澀，動作后不能回到設計位置，會導致穩定壓力油泄油，引起附加保安油壓力下降。

解體停機試驗電磁閥和打閘電磁閥，測量波紋管長度與彈簧長度并與新備件的長度進行對比，檢查結果顯示波紋管長度及彈簧長度與新備件長度一致，且未發現波紋管及彈簧變形、磨損等異常現象?；顒油C試驗電磁閥和打閘電磁閥滑閥，滑閥活動靈活，無卡澀等異?，F象。

4.8 預保護停機電磁閥排油口密封面密封不嚴

如圖4所示，穩定壓力油直接進入預保護停機電磁閥中。如果預保護停機電磁閥穩定壓力油排油口密封面密封不嚴，動作后不能回到設計位置，會導致穩定壓力油泄油，引起附加保安油壓力下降。

解體預保護停機電磁閥，檢查結果顯示穩定壓力油排油口密封面狀況良好，未有磨損、腐蝕等異常情況，并且對密封面進行藍油試驗，試驗結果良好。

4.9 濾網或節流孔板堵塞

如圖4所示，穩定壓力油管線上安裝有濾網和節流孔板，如果濾網或節流孔板有異物堵塞，會使濾網及節流孔后管線壓力降低，導致附加保安油壓力降低。

拆除前箱內濾網和節流孔板，檢查結果顯示，不存在堵塞的情況，但濾網和節流孔板表面存在少量油泥，將其清洗干凈后回裝。

4.10 壓力表接頭存在滲漏

附加保安油壓力表接頭存在滲漏，會導致附加保安油實際測量數值偏低。打開中間滑閥罩殼，檢查附加保安油壓力表接頭，檢查結果顯示壓力表接頭不存在松動及滲油現象。

4.11 實施效果

根據上述分析過程和現場檢查情況對附加保安油壓力低的原因進行查找，我們對前箱所有管接頭進行更換密封墊片和重新緊固的操作，同時，清理節流孔板和濾網中的油泥，采取上述一系列措施后，使得附加保安油壓從4.2 MPa增大至4.4 MPa，恢復至原有壓力水平。

造成附加保安油壓力低的原因復雜，可能是多種因素共同作用的結果，原因查找起來也相對困難。主要在大修工作中應該重點關注上述可能導致附加保安油壓力低的因素，對各滑動部件進行清洗，對磨損或腐蝕嚴重的元件要及時進行更換或檢修，裝配時各個滑動部件的間隙也要符合設計要求，為保證附加保安油壓力的長期穩定，在檢修過程中需要注意以下事項：

(1)為避免滑動部件配合間隙變大，在檢查清洗過程中，若表面無毛刺等情況，應用無毛白布和有機溶劑對其進行擦拭、清洗，禁止使用金相砂紙打磨；

(2)為避免各管線接頭滲油，拆除管接頭后必須重新更換新墊片，在緊固過程中，應保證接頭緊固到位，待系統投運后，安裝透明蓋板，進行觀察驗證；

(3)為避免密封面密封不嚴，需對前箱各個設備的需要密封的部件，進行藍油試驗，對藍油試驗不合格的部件進行研磨或直接更換，保證其密封性能良好。

采取上述措施后，近幾年來，附加保安油壓力維持穩定，無下降趨勢。此次對附加保安油壓力低的原因分析及處理的過程，實際上是對系統各個部套的結構和工作原理、部套間的相互關系，以及整個系統的工作原理形成正確認識的過程[2]，為分析和解決附加保安油壓力低的問題積累了寶貴的檢修經驗。

5 總結

汽輪機保護系統對維持汽輪機的正常運行及防止汽輪機嚴重損壞具有重要意義[3]。附加保安油壓低的原因復雜，現場排查和處理困難，本文從液壓保護系統工作原理分析，利用故障樹的分析方法，逐步排查故障原因，制定并實施了可靠地處理方法，消除了機組的安全隱患。通過此次的分析及檢查處理過程，為同行業、同類型的液壓保護系統故障原因分析及處理方法提供了一定的借鑒作用。