汽轮机EH 油管道振动原因分析及处理方案

裴绪亮

（中煤能源新疆煤电化有限公司，新疆昌吉 831700）

0 引言

对于汽轮机管道振动的研究，首先需要了解汽轮机内部结构及工作原理，再结合实际工况分析可能发生损坏的部位。其次根据相关资料计算出事故产生原因，制定有效合理的防控措施并提出解决方法。最后针对管道冲击问题研究出相应预防方案，减少损失，降低风险。

在汽轮机EH 油系统中，冲击波主要是通过管道传递到相应的设备上，冲击波会对转子造成一定程度影响。而引起振动的原因有很多种，其中最为主要的是由管壁处产生泄漏和流化现象，其次是流体动平衡时出现流动不均匀等因素导致流动失衡、流量分配不当等，这些情况会给汽轮机EH 油系统带来不利影响。为防止此类事故发生，必须加强对管道定期检查及相关实验。

1 EH 油系统的基本情况

EH 油又称抗燃油，是供应给DEH（Digital Electro-Hydraulic，汽轮机数字电液控制）系统的一种高压阻燃防爆油，是汽轮机系统中专门用来驱动汽轮机调门开关的油。EH 油系统主要包括油箱、油泵、油再循环泵、再生装置、冷油器、蓄能器、油动机等附件，按其功能分为EH 供油系统、执行机构部分、危急遮断部分。每台机组配置一台EH 油箱、两台压力补偿式变量柱塞泵、两台100%容量的冷却器和温度调节装置、两台循环泵、两套EH 油再生装置，靠再生装置保持油品质，靠冷油器有效维持油温。当系统流量增加时，系统油压将下降，如果油压下降至压力补偿器设定值，压力补偿器会调整柱塞的行程来提高系统的压力和流量。同理，当系统用油量减少时，压力补偿器减小柱塞泵行程，减少泵的油排量。

2 600 MW 机组EH 油系统故障分析

2.1 故障现象

某电厂有两台660 MW 燃煤火力发电机组，采用东方汽轮机有限公司生产的D660AZ 汽轮机（NJK660-27/600/610 型）。

（1）3 号机组在600 MW 及以上高负荷运行时、快速升降负荷过程中，发现EH 油管道在高调门开度到60%以上时EH 油管道剧烈振动、高调门门杆波动严重。

（2）4 号机组负荷由650 MW 升至660 MW、高压调门开度在由57%开至68%位置时，高压调门出现连续性抖动、EH 油管道晃动较大并且油箱伴随振动，但是在负荷降至600 MW 之后、高压调门开度在60.8%以下时，EH 油管道及油箱振动消失。

2.2 原因分析

（1）因汽轮机高压缸只有两个进汽调门，呈左上和右下切向布置，油动机上安装为东方汽轮机自主研发大流量伺服阀，导致调门开度超过50%以后调节速率所需要的进油量更大。由于场地限制弯管较多、油管道压损较大，造成局部阻力过大，限制了油量增加。在EH 油系统设计有6 组丁基橡胶皮囊式蓄能器，预充氮压力为（10±0.2）MPa，当油动机进油量突然加大时，因蓄能器数量不足而不能保持系统油压稳定，造成油压大幅波动。

（2）高压调节阀配汽曲线不合理。因汽轮机厂设置的配汽曲线在汽机主控指令96.16%时对应的调门开度指令为50.35%，主控指令100%时对应的调门开度指令为81.34%，汽机主控指令从96.16%变化到100%，对应的调门开度指令变化达到30%，其配汽曲线过陡，从而造成阀门开度过大、油动机所需油量急剧增加，因EH 油泵供油量调整不及时造成系统油压大幅波动，进而引起管路振动。

3 应对措施

3.1 EH 油管道的检查与固定

在管道中油管受到的冲击主要是压力波，其产生振动的原因有很多，如材料因素、施工工艺和现场管理等，其中最重要的是压力波动。首先，在管道内压力波传播过程中是以气液两相为主体进行流动，而当流速过大时容易引起泄漏现象，从而导致油温升高以及温度下降速度加快，造成事故隐患。其次，在管壁附近形成较大面积的冲击力，使其产生振动并对周围环境有一定影响，从而导致油温升高和温度下降，甚至引起管道内压强增大、导致破裂等事故发生。

为防止管道振动，造成后期管夹支撑松动，及对现场对振幅较大的EH 油管进行加固，并对油管路滑动支撑与地面连接进行加固，取消滑动支撑，改为与地面预埋件满焊连接。后期利用等级检修，对EH 油管进行专项检查，如焊缝、管道支吊架等相关附属设备。

3.2 增加高压蓄能器

根据计算结果，在EH 油管路增加2 组2×40 L 的蓄能器，以确保EH 油油量突变时油压不发生大幅变化（图1）。

图1 蓄能器安装示意

3.3 调节高压主汽门开度

通过与东汽相关技术人员进行沟通，对配汽曲线进行了重新调整，目前阀门开度限制值与上版不变，并对滑压曲线进行了调整，适当提高各负荷下主汽压力，降低运行时阀门开度。

高压调节阀配汽的对应数据如表1 所示。其中，H 为阀杆总行程，包括预启阀和调节阀升程，Dc为调节视喉部直径，各高压调节阀全开时，相对升程H/Dc均为36.88%，考虑到减小大开度下縄门波动，将最大相对升程限制为30.0%，影响高压进汽流量为3%；流量百分比是在某蒸汽参数F 通过阀门的流量占，在该参数下阀门全开所能通过流量的百分数。

表1 高压调节阀配汽对应数据

3.4 加强油质监督

汽轮机调门油动机伺服阀卡涩或内漏，也是引起EH 油管道振动的原因之一。当伺服阀接收到指令信号后，因其内部故障产生振荡，使输出流量发生变化，造成油动机摆动，从而引起油压发生变化，导致EH 油管道振动。因此加强EH 油系统油质监督，发现油质不合格及时分析原因并加强滤油，确保油质特别是颗粒度指标在合格范围内。对于伺服阀的检查，利用停机时间及时进行更换并返厂进行清洗，清洗后要有清洗合格报告。对管道进行清理检查，也是防止EH 油管道振动的有效办法。

（1）对于有油污、蒸汽等杂质的地方，应及时清除，防止堵塞，发现问题要立即停止运行。

（2）更换管壁泥浆中含有大量腐蚀性物质的管道和阀门。（3）在清洗过程中需要注意，应在冲洗干净之后再彻底清扫槽底残留物，最后用除锈剂除去油污或杂质。

采取上述措施之后，在汽轮机静态拉阀试验过程中，EH 油管未出现大的振动，调门开度限制也由53%调整至66%，这在一定程度上提高了机组负荷响应速度和一次调频能力。

4 结束语

汽轮机EH 油系统管道的振动会引起各类问题，主要原因是EH 油管壁处存在较大的摩擦力，另外还有一些零部件本身存在一定的磨损。因此，必须对其进行严格控制。在分析过程中应考虑很多方面因素：首先，应该确定什么情况下使用何种方式来减小冲击波；其次，通过计算得到相应频率上产生冲击波时，如何将冲击压力有效降低到最低并使管道处于安全范围内；最后，根据实际运行条件选择合适类型和参数，以达到减少管壁处振动的破坏作用。

EH 油系统在整个汽轮机机组的安全稳定运行过程中发挥着重要作用，本文进行分析并制定了相应解决方案，以期为此类机组的稳定运行提供维护经验。