330 MW机组EH抗燃油供油装置的改造

钱 毅，陶荣华

(南通天生港发电有限公司，江苏 南通 226003)

0 引言

某电厂1，2号机组为上海汽轮机有限公司制造的K156型330 MW汽轮机组，汽轮机液压部分采用EH高压抗燃油控制系统，该系统为上海汽轮机有限公司配套供应。EH抗燃油供油装置主要功能是为系统执行机构提供所需的液压动力，同时保持抗燃油的正常理化特性。近几年来，该系统连续出现油压波动、油中含水量偏大等问题，直接威胁机组的安全稳定运行。该厂也采取了一些检修和维护措施，但效果不佳，所以决定从源头上对供油装置进行改造。

1 供油装置组成及工作原理

EH抗燃油供油装置采用集装式，其主要组成部件包括：油箱及其组件、油泵及马达、吸油口滤网、出口压力滤油器、单向阀、溢流阀、蓄能器组件、再生装置、冷油器、油加热器以及必备的热工监视仪表。

EH油泵采用进口高压变量柱塞泵，为双泵并联工作系统，2台泵布置在油箱的下方，以保证正常的吸入压头。由交流马达驱动高压变量柱塞泵，在供油装置正常运行时，油箱中的抗燃油通过油泵吸油口滤网吸进入油泵，再从油泵出口经过压力滤油器和单向阀流入和高压蓄能器相连接的高压油母管，高压抗燃油通过各自的油管路分别送到各执行机构和危急遮断系统。EH供油装置工作原理如图1所示。

2 供油装置运行现状及分析

2.1 EH油压波动，油泵性能下降

EH油系统在运行中多次出现出口油压下降的情况，油压波动范围超过1 MPa，压力波动大。消缺时一般采用清洗、检查压力调节阀阀芯和泵体内部推动机构等措施，但投入运行后系统压力波动的故障仍时有发生。

该厂人员检查了系统，分析认为造成油压波动的原因为油泵长期运行后磨损增大，调节装置动作不灵活。从泵解体情况看，油泵内部变量活塞有明显磨损，柱塞和套筒之间存在机械摩擦和杂质卡涩，从而造成推动机构动作不灵敏，油泵流量调整滞后于压力变化，油泵调节性能大大下降。

2.2 油泵备件不足

该EH油泵为法国丹尼逊公司生产的PV29-2R5D-F00/C00泵。由于丹尼逊公司产业调整已逐步停止生产PV29泵，市场上该型号油泵备件不全，国内替代配件不能确保油泵的修理质量。机组检修时，电厂将油泵整体拆装后送专业厂家检修，解体检查验证了内部推力机构零配件已出现不同程度的磨损。

2.3 吸油口滤网设计缺陷

EH供油装置2台油泵共用1个吸油口滤网，并设计位于油箱内部，导致机组运行中吸油口滤网滤芯堵塞后不能进行在线更换，只有在机组停机后将EH油箱放油后才能调换。由于受EH油中颗粒物的影响，油泵吸油口滤芯容易堵塞，这样也会造成运行中EH油系统油压大幅波动。

图1 EH供油装置原理

2.4 油中含水量偏高

抗燃油的运行规范对运行中的抗燃油含水量有严格规定：含水量需低于1 000 mg/L。如果EH抗燃油中含水量过高，会腐蚀液压元件(如泵、阀等)，引起液压系统性能下降和颗粒污染，并且会使抗燃油酸度增加。所以，控制水分是抗燃油使用中必须要解决的问题。

根据油质化验报告，该厂EH抗燃油中含水量一直偏高，在2012—2013年间含水量为1 100—1 600 mg/L，尤其在夏季梅雨季节含水量更高。

EH抗燃油中的水分主要是通过油箱中空气结露的方式进入的，原供油装置中有带干燥剂的呼吸器，EH抗燃油通过呼吸器可以减少进入到油箱中的空气水分，但需要频繁更换干燥剂。这不仅操作繁琐，还容易出现在更换过程中因操作不当而污染抗燃油。另外，因呼吸器本身的设计有缺陷，导致只有部分干燥剂能起作用。

该厂已对EH油系统离子交换树脂再生装置进行改造，离子交换树脂对抗燃油有一定过滤、去除酸度的作用，但对抗燃油中的水分没有去除作用。如果油中含水量进一步增高，将造成离子交换树脂失效。

3 改造优化措施

3.1 油泵换型

选择合适的油泵是避免出现压力波动故障的有效手段。据了解，目前300 MW以上机组EH油泵正在逐步换型，已选择新型泵来替代。用美国威格士公司PVH074系列轴向柱塞泵来替代丹尼逊PV29系列泵。该泵能替代原泵的功能，且在输出流量特性也有所提高。

PVH074油泵参数：额定压力25 MPa，最大流量107 L/min。泵换型时，可保留原来的电机及出口流量计，仅更换钟形罩、连轴器。因PVH074的进出油口在油泵的两侧，与PV29油泵不一致，现场需实配进、出油管和泄油管。

3.2 油泵吸油口滤芯改为外置式

将油泵吸油口滤芯组件改成外置式，如图2所示，图中2台油泵各配备1个吸油口滤芯组件。这样就可实现运行中在线调换滤芯，无需对EH油箱放油。此项工作可与EH油泵换型工作进行同步实施。

3.3 加装TMR脱水装置

当抗燃油中水分超标时，可以考虑在系统中增加移动式真空滤油机进行脱水，但考虑到滤油时人员监护、设备维护的成本和工作量，且存在一定安全隐患，该厂一直在寻求更佳脱水措施。2014年从液压公司了解到脱水装置(total moisture removal，TMR)能从源头避免水分进入抗燃油中。

图2 吸油口滤芯组件改成外置式

该脱水装置的基本原理就是将压缩空气输送到脱水装置中，再依次通过调压器、精密过滤器组件、脱水过滤器等设备进行过滤、干燥后送入EH油箱上部的空间，在油箱内产生微正压。在油箱内经过TMR脱水后的干燥空气与抗燃油进行水分传递，使抗燃油中的水分进入到空气中，水分再随空气由呼吸口排出油箱外。TMR脱水装置如图3所示。

图3 TMR脱水装置

脱水装置的核心是脱水过滤器，该过滤器内部由无数空心的纤维膜组成，经过特殊设计的空气流沿长度方向通过这些纤维膜；纤维膜允许水分子通过，空气中的水分可以透过纤维膜进入到过滤器的壳体中，而干燥的空气从另一端送出到油箱。脱水过滤器的工作原理如图4所示。

图4 脱水过滤器的工作原理

脱水过滤器具有82℃温差的饱和度效果，即：脱水过滤器入口的空气具有23 ℃时的饱和度时，出口处的空气相当于具有-59 ℃时的饱和度。通常抗燃油中含有800—1 500 mg/L的水分，在这种饱和度下，抗燃油中的水分很容易脱离出来进入到空气中，并随空气排出油箱外。该脱水装置的性能参数如表1所示。

表1 脱水装置的性能参数

该厂利用机组检修机会实施了改造，将TMR脱水装置布置在EH油箱附近，通过膨胀螺栓安装固定在地面上，并由仪用空压机房来的压缩空气为TMR提供压缩空气源。

同时在管路上加装1台空气过滤装置，该过滤装置是利用该厂化学反渗透装置改造更换下来的膜元件自制而成的，能较好地控制了进入TMR装置的压缩空气的品质。空气过滤装置进口加装切断阀门，便于隔离更换滤芯。TMR脱水装置安装系统如图5所示。

图5 TMR脱水装置安装系统

4 改造后的效果

2014年5月对供油装置实施改造后，至今机组的运行情况和油质指标化验情况达到预期。

(1) 更换新型油泵后EH油系统压力稳定，未有油压波动的情况发生，避免了油压波动、压力降低造成机组停机的隐患；油泵的维护消缺成本大大降低，备品备件齐全；油泵吸油口滤网改为外置式后滤芯能在线更换，避免了原来放油更换滤芯时造成的油质污染、环境污染。

(2) 根据油质化验报告，该厂在2012—2013年间，EH油含水量在1 100—1 600 mg/L。在采用真空滤油措施后，含水量虽在1 000 mg/L标准内，但到夏季由于空气湿度大，含水量仍超标；2014年5月在安装TMR脱水装置后，EH油中含水量在7天之内由1 150 mg/L下降到140 mg/L，且此后一直保持在100 mg/L以下。在这样的含水量条件下，抗燃油的降解速度和酸性物质的产生速度也大大降低，避免了部件腐蚀，使抗燃油维护费用下降，同时减少了更换油箱呼吸器干燥剂的维护和材料费用。

(3) 脱水装置安装后长期连续使用正常，基本上做到免维护运行。其脱水过滤器使用寿命能达5年以上，前端的过滤器组件滤芯视气源情况，仅需在机组检修时定期检查清洁情况。

5 结束语

该厂EH供油装置实施改造后，目前运行良好，解决了一直困扰该厂的油压波动和油中含水量偏大的安全隐患。选择合适的油泵和使用清洁油液是避免出现压力波动故障的有效手段。建议今后应定期检测抗燃油的颗粒度、水分、酸值等指标，及时掌握油质情况。只要加强日常维护，及时发现、尽快处理、防范措施得当，完全可以保证EH油系统在较长周期内稳定运行。

1 上海新华控制技术(集团)有限公司.电站汽轮机数字式电液控制系统—DEH[M].北京：中国电力出版社，2005.

2 杨笑峰，高天云.EH油系统常见故障原因分析及防范措施[J].世界仪表与自动化，2008，12(9)：52-53.

3 电力行业电厂化学标准化技术委员会.DL/571—2014电厂用磷酸酯抗燃油运行维护导则[S].北京：中国电力出版社，2014.