660 MW机组EH油系统故障分析及改进措施

姚丽峰，李镇考，顾树伟

(国电电力发展股份有限公司大同第二发电厂，山西 大同 037043)



660 MW机组EH油系统故障分析及改进措施

姚丽峰，李镇考，顾树伟

(国电电力发展股份有限公司大同第二发电厂，山西 大同 037043)

〔摘 要〕针对某发电厂2×660 MW机组存在EH油系统故障，指出其在运行中存在伺服阀卡涩、油动机不规则晃动、EH油泵电流异常波动及油动机内壁碳化严重等问题，提出并实施了主汽门操纵座等一系列改进措施，以提高机组运行的安全性。

〔关键词〕EH油系统；伺服阀；主汽门操纵座

0　引言

某发电厂3期2×660 MW空冷超临界机组系哈尔滨汽轮机厂有限责任公司生产的一次中间再热、三缸四排气、单轴、双背压、空冷式汽轮发电机组，汽轮机型号为CLNZK660-24.2/566/566。汽轮机调节系统为高压抗燃油型数字电液调节系统(简称DEH)，DCS设备采用国电智深控制技术有限公司开发的EDPF-NT系统，液压系统采用哈尔滨汽轮机控制工程有限公司成套的高压抗燃油EH装置。机组控制系统主要包括DEH系统、EH 油(液压油)系统及ETS危急遮断保护系统3个部分，其中调节用的高压液压油为进口三芳基磷酸脂。

1　EH油系统故障

该电厂3期9，10号660 MW机组自2009年12月投产以来，机组调节系统曾出现不少异常和故障现象。尤其是在2011年至2012年期间，EH油系统曾频繁出现下列故障：

(1)机组正常运行时，发生单个高、中压调速汽门忽开、忽关现象；

（2） 高压调速汽门油动机不规则频繁摆动；

（3） 高压主汽门、调速汽门油动机卡涩，卸油后不回座；

（4） EH油泵运行中电流异常增大。

以上故障主要发生在伺服阀等组件上。

2011年4月，9号机大修时对EH油系统进行冲洗修复，发现油缸积碳严重，尤其是左右侧高压主汽门油动机油缸最为严重；同时在10号机5月份停机小修期间，也发现类似问题。在对油动机及其组件、伺服阀、快速卸荷阀等EH油系统进行彻底清洗回装后，上述问题得到了明显好转。但经过一段时间的运行，又出现类似问题。

2013-01-30T10：12，9号机组负荷为609 MW时，主机高压调速汽门GV2由30 %突然关至11 %，然后又开至46 %，更换伺服阀后恢复正常；2013年3月，10号机高压调速汽门存在轻微晃动，更换伺服阀后恢复正常；2013年8月，9号机高压调速汽门存在轻微晃动，更换伺服阀后恢复正常；2013年11月，9，10号机EH油泵电流异常晃动，将高中压调节汽门逐个关闭试验后，发现个别伺服阀泄漏严重，更换伺服阀后恢复正常。

经统计，由于受到油质影响，2013年9，10号机组在运行中更换油动机伺服阀高达18次，冲洗修复伺服阀14只，购买新阀10只，其中4只伺服阀由于滑阀磨损较大而报废。

2　故障原因分析

2.1油动机不规律晃动原因

9，10号机组伺服阀型号为VIKERSI-SM4-40 和VIKERSI-SM4-20。该伺服阀主要由力矩马达、挡板、滑阀、滑阀套、喷嘴及滤网等构成。当伺服放大器给电液转换器输入指令信号后，线圈励磁使挡板偏移一个角度，改变两侧喷嘴内的液体流量大小，在滑阀两侧形成压力差，以改变滑阀的位移来控制进入油动机的进油量。当指令信号消失后，滑阀两侧的压差为0，滑阀回到中间位置，关闭油动机两侧的进油，完成调整。

造成油动机不规律晃动的原因如下。

(1)油中的杂质颗粒度大，堵塞或磨损喷嘴。该电厂3期9，10号机组使用的伺服阀要求油质的清洁度达到NAS 5级以上，而3期抗燃油油质长时间未达到这个要求。如滑阀一侧喷嘴堵塞或磨损会造成两侧喷嘴压力不相等，进而致使挡板发生移动，完成油动机的进油或泄油，形成在无指令下的油动机不规律晃动。

(2)由于磨擦造成滑阀的凸肩与滑阀套之间磨损，使滑阀相对于滑阀套的间隙增大，致使滑阀两侧泄漏量不均或一侧泄漏，压力不平衡而引起移动，进而形成在无指令下的油动机不规律晃动。

(3)酸性油液对喷嘴室、通道及节流孔等的腐蚀，改变了滑阀两侧的容积，形成压力差，引起油动机的晃动。

2.2伺服阀故障原因

2.2.1油中大颗粒杂质的进入

具体表现为：检修环境不清洁，造成尘埃进入油中；密封件老化；EH油对油箱、管道内壁上有机物的溶解和剥离，以及金属间磨擦所产生的金属碎渣进入油中。

2.2.2EH油的高温氧化、裂解

在机组正常运行状态下，对各油动机缸体进行测温，发现高压主汽油动机缸体温度明显偏高，平均在140 ℃左右，最高时达到180 ℃，尤其是油动机下盖密封圈部位温度都在180 ℃以上，远远超出正常运行时的油温，致使内部流动缓慢的EH油烧结积碳，形成较大的杂质颗粒，进入系统堵塞伺服阀，影响机组安全；同时缸体温度过高，使油动机顶端密封圈老化，引起抗燃油泄漏。从油质化验结果来看，油中含有大量的碳黑胶状物质，主要是油中烃基成分的高温氧化和裂解所致。9号机高压主汽调速汽门油动机及进、回油EH油管与蒸汽室距离太近，使油动机处的油温过高。局部过高的油温使EH油(三芳基磷酸脂)碳化，碳化后的颗粒使油质污染，导致伺服阀发生卡涩。

2.2.3EH油的电阻率降低及电化学腐蚀

局部过高的油温使EH油氧化、裂解，导致EH油酸值增加，电阻率降低，对伺服阀阀芯、滑阀套的电化学腐蚀加剧，密封件加速老化。

综上所述，造成伺服阀等组件损坏主要原因是堵塞、磨损，其次原因是电化学腐蚀，根本原因是油质的劣化。从该电厂3期9，10号机目前的运行状况看，油质劣化及伺服阀卡涩主要原因是：高压主汽调速汽门油动机及进、回油EH油管局部温度过高，导致该处的EH油(三芳基磷酸脂)氧化、裂解，形成碳化、腐蚀。

3　 改进措施

(1)进一步完善抗燃油滤油设备的运行管理规定，做好滤油设备运行和维护。

(2)尽可能投入外接滤油设备进行连续去颗粒物滤油，并监督滤油设备的效果，及时更换滤芯。

(3)使用的旁路再生装置(去除硅藻土和纤维素滤芯，更换交互树脂或其他新型滤芯)应具备降低酸值、提高电阻率、减少沉淀物和颗粒污染以及吸收水分等功能，以延缓抗燃油的老化速度。

(4)在机组停机检修时，应尽可能对抗燃油系统进行彻底清理和冲洗。

(5)更换故障的伺服阀、快速卸载阀等组件。

(6)及时清理油泵出口滤网，必要时清理各主汽门、调速汽门控制块的高压油进口滤网。

(7)首先，改动高压主汽门油动机的安装位置，使其远离高温区并做好保温措施。目前，高压主汽门油动机及进、回油EH油管与蒸汽室距离太近，且此处保温较差，保温层表面温度超过100 ℃。主要原因是高压主汽门油动机距门盖距离太近，约300 mm，影响保温的效果。其次，要消除调门壳体的热传导和热辐射，有效降低油动机缸体温度。考虑到上述问题后，采用了增大油动机的支架、高压主汽门操纵座与蒸汽室阀盖上部连接距离，并在连接处加装隔热保温材料的方法。安装改进型操纵座后，油动机底部距蒸气室门盖的最近距离比原来增大300 mm，使高压主汽调速汽门油动机及进、回油EH油管有效避开高温区，降低了门盖至油动机的热量传递和辐射换热量，同时也增大了门盖处的保温距离，进一步降低此处的环境温度，减少此处EH油氧化、裂解而造成碳化、腐蚀的可能性。经过上述处理，油动机的温度降至正常范围。

4　 结束语

经过改进高压主汽门操纵座，高压主汽门油动机远离了高温区；在机组正常运行状态下，高调门油动机缸体温度基本正常，油动机各部温度都在50℃以下。同时，通过实施其他改进措施，基本解决了EH油系统出现的诸如伺服阀卡涩、油动机不规则晃动、EH油泵电流异常波动等故障，实现了9，10号机组的安全稳定运行。

参考文献：

1 李宝玉，魏毓璞.汽轮机调节系统疑难问题解析[M].北京：化学工业出版社，2006.

2 四川省电力公司编著.汽轮机调节及保护系统[M].北京：中国电力出版社，2003.

3 胡念苏.汽轮机设备及系统[M].北京：中国电力出版社，2006.

姚丽峰(1983-)，男，助理工程师，主要从事汽轮机检修维护工作，email：connojk@163.com。

李镇考(1960-)，男，助理工程师，主要从事汽轮机检修维护工作。

顾树伟(1970-)，男，助理工程师，主要从事汽轮机检修维护工作。

作者简介：

收稿日期：2015-10-02。