310MW机组高压调速汽门油动机优化改造

刘显旺

摘 要：对国产310MW汽轮机EH液压执行机构故障的原因进行了分析，发现多数情况系高压调速汽门油动机执行机构的设计、安装位置等原因使得局部温度高，从而导致油质劣化造成。提出了汽门油动机优化改进方案，方案实施后EH液压执行机构故障得到了解决。为国内其他同类型机组EH系统改造提供了应用经验。

关键词：EH系统故障；EH油温；油动机；高压调速汽门

前言

油动机是汽轮机高压调速汽门的关键部件，若其发生故障，轻则使油动机卡涩，重则会使油动机异常开启。已有一些文章对汽轮机油动机优化改造做了探索。本文则通过对株洲电厂国产310MW汽轮机EH液压执行机构故障的原因进行了分析，发现多数情况系高压调速汽门油动机执行机构的设计、安装位置等原因使得局部温度高，从而导致油质劣化造成，并据此提出了相应的优化改造方案。介绍如下。

大唐华银株洲发电有限公司#3、#4机组汽轮机为哈尔滨汽轮机有限责任公司生产的N310-16.7/537/537型亚临界、一次中间再热、反动式、单轴、双缸双排汽、凝汽式汽轮机，配置上海新华电站控制工程有限公司生产的DEH-ⅢA型数字式电液控制系统。DEH系统由EH系统（液压执行机构）和DEH控制装置（计算机控制部分）组成。EH系统主要由供油装置（油箱、油泵、油管路）、安全系统（AST、OPC系统、隔膜阀）、油动机（主汽门、高压调节门、中压主汽门、中压调节门油动机）组成。供油装置为系统提供油动机动作所需要的稳定的高压动力油，安全系统提供使油动机迅速关闭的回路，油动机行程由伺服阀控制。伺服阀接受DEH开度指令，使油动机产生位移，帶动连接到油动机上的阀门移动，从而控制汽轮机的进气。EH系统高压控制油采用三芳基磷酸脂抗燃油。

1 EH系统故障情况

#3、#4机组自2003年投运以来，陆续出现了高压调速汽门摆动、开关不动作、油动机沿轴漏油等故障。2008年至2009年间，故障发生频率已较为频繁。上述故障在开机、停机、运行中均有发生，都是单个高压调速汽门发生故障。

停机后对故障阀门油动机解体检修，发现油缸内EH油烧结集碳严重，阀杆、活塞表面呈黑色，如图1所示。同时，活塞杆严重锈蚀。“O”型橡胶密封圈老化。

高压调速汽门故障频发，对机组安全运行造成了较大影响，甚至导致机组无法满负荷发电。

2 原因分析

根据现场调查以及与同类型的电厂交流相关信息，发现国产310MW机组EH系统普遍地存在上述问题，较为严重的甚至因油缸漏油造成机组停用。

造成EH系统故障的原因主要有以下几方面：

（1）高压调速汽门油动机挂接在一个L型的支架上，而支架用螺栓固定，紧贴在高压进汽联合汽门壳体上，由于热传导的影响，高调油缸工作温度很高，特别是油缸安装支架为整体平板式，换热面积达0.16m2，加剧了主汽门、调门对油缸的传热。

（2）高压调速汽门油缸距离主汽门距离近，保温厚度难以保证，高压联合汽门壳体的热量以热辐射方式传递给油缸。

以下是优化改造前各高调门的测温记录：

由表1、表2可看出，各高调门油动机的局部温度均远高于高压抗燃油运行的正常温度（40℃～55℃）。

（3）高压调速汽门油动机为单侧进油式油动机，活塞下部通高压油，上部通回油，正常运行时，通过伺服阀使高压油进入油缸活塞下部，开启调门，关闭时通过泄放油缸下部压力油在调门关闭弹簧的作用下关闭。为防止高压油从油缸活塞泄漏，活塞上装有密封圈，间隙泄油量很小；为避免调门关闭时回油管路过载以及防止活塞上部形成真空，部分压力回油回至油动机活塞上部，因此，油动机上部活塞因油流缓慢，带走热量少，不能降低油缸的温度。

（4）油缸油温高，上部回油流动慢，存在活塞上部的抗燃油在长期的高温下，烧结集碳，形成较大颗粒，进入系统，使EH油系统中颗粒杂质增加，造成控制系统核心部件电液伺服阀及滤芯频繁堵塞，使调门摆动或拒动。

（5）高压调速汽门油动机局部温度过高，“O”型圈老化，磨损加剧，导致漏油。

由上述分析可见，高压调速汽门故障的发生，其根本原因在油缸温度过高。

3 改造方案

主汽门的热量传递到高压调速汽门油动机上有两种途径：热传导和热辐射。

增加高压调速汽门油缸与主汽门之间的保温材料厚度能有效的减少热辐射。但油缸与主汽门的距离短，需要改支架和EH油管道，改造后管道内不可避免的残留有杂质，对EH油油质造成影响。而且热传导传递的热量比热辐射多。如何减少热传导的热量就成为解决油动机故障的关键。

根据油动机处温度偏高及其热源产生的原因、现有安装结构和空间位置，采取以下改造方案：

采取两道面冷却水隔热的方式阻断热源的传导，以使油动机处的温度降下来：

第一道隔热：在高压主汽阀壳连接处的支架上开通道，通冷却水降温；第二道隔热：在油动机连接处的法兰面上开通道通，通冷却水降温。

改造方案如下：

（1）在与汽门壳体连接的支架面上和与油动机连接的法兰面上的法兰面上开进水及回水通道，通道孔径Φ10mm。以使支架内部冷却水循环。

（2）在与油动机连接的支架法兰面（法兰面去掉12mm）上加一过渡板，连接板再通过螺钉与法兰面固定，在法兰上安装两个Dg15的管接头通进水和回水。

（3）油动机冷却水水量：7～8吨/h；冷却水温约30～40℃。

支架改造图如图2所示。

（4）原油缸前端盖处有一处铜套密封，内部布置了一道“Yx”圈和一个“O”型圈，局部更换铜套，增加一道“Yx”圈，同时换上一挡耐高温的聚四氟乙烯材料的防尘圈，增加油缸前端盖动密封的可靠性。方案见图3。

（5）油动机冷却水采用闭式循环水。进水取自闭式水母管，压力约0.3～0.4MPa。回水至闭式水回水母管。6个高调门油动机冷却水装置采用并联的管路连接，即每个高调门油动机单独供冷却水。每个高调门的冷却水进、出水管上安装一个阀门，便于单个阀门油动机检修。在油动机的冷却水进、出水总管上各安装一个总门。

4 改造效果

2010年，利用#3、#4机组大、小修的时间，对高调门油动机进行了改造，并对改造效果进行了跟踪检测，改造后温度测量数据见表3、表4（改造前数据请参见表1、表2）。

改造后，高压调速汽门运行正常，未再发生汽门摆动、开关不动作、油动机沿轴漏油等故障。

5 结束语

大唐华银株洲发电有限公司310MW机组高压调速汽门油动机优化改造油动机成功降低了油动机油缸温度，提高了机组的安全性、稳定性，延长了设备检修周期，节省了检修费用，并为国内其他同类型设备的改造提供了应用经验。

参考文献

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