减少600MW汽轮机组EH油系统故障率的方法及措施分析

摘要：在详细介绍河南华润电力首阳山有限公司两台600MW机组EH油系统的具体组成的基础上，从三个方面总结EH油系统的工作特点，分析了EH油系统出现的各类故障，及故障原因，以及实际工作中应采取的措施，并重点地阐述072-559A伺服阀的内部结构、工作原理和易出现的故障，详细地介绍了伺服阀的失效机理及处理措施，通过理论和实践两方面的论述说明，影响机组安全和稳定运行的EH油系统及伺服阀故障是完全可以预防和消除的。

关键词：EH油系统；伺服阀；故障分析；维护；防范

中图分类号：TM6 文献标志码：A 文章编号：1000-8772（2013）01-0218-03

河南华润电力首阳有限公司一期工程为两台东方汽轮机厂生产的600MW燃煤机组，机组型号为N600-24.2/538/566，超临界、一次中间再热、冲动式、单轴、三缸四排汽、双背压、纯凝汽式汽轮机，额定出力600MW，最大连续出力634.234MW，额定转速3000rpm。机组采用复合变压运行方式，汽轮机具有八级非调整回热抽汽。汽轮机主机及其控制系统采用东方汽轮机厂配套的DEH控制系统，主要完成汽轮机的挂闸、冲转、并网、负荷控制和危机遮断等功能。一期工程两台机组分别于2005年11月份及2006年10月份投产发电。我厂检修公司在2006年10月份承包了该公司#2机组设备维护工作。EH油系统发生了异常和故障，将会给机组的安全稳定运行造成很大障碍，为了更好地搞好维护，保证机组安全稳定运行，下面探讨该公司EH油系统容易出现的一些故障及原因和处理方法。

一、EH油系统的配置及工作特点

1.EH油系统配置该公司机组的主汽门、中联门及高调门调节操纵系统的工作介质为高压抗燃油（化学名称为三钾基磷酸盐脂，简称EH油）。EH油系统由EH供油装置、EH油再生装置及油管路系统组成，具体包括EH油箱、两台互为备用的100%容量的EH油泵、两台油循环泵、两个硅藻土过滤器、两个纤维滤芯过滤器，EH油泵出口配有3 unl高压滤网，此外EH油供油装置还包括油箱空气过滤器、三根过滤磁棒、一套加热冷却循环装置及六台蓄能器、各台油动机的进油滤网。

2.EH油系统工作特点

与采用透平油为工作介质的低压调节系统相比，高压EH油系统有如下特点。

（1）工作压力高。该公司EH油系统工作压力为l 1.4MPA，而低压调节系统的工作压力仅为2MPA左右。由于工作油压的提高，大大减小了液压部件（尤其是油动机）的尺寸，改善了汽轮机调节系统的动态特性。

（2）直接采用流量控制形式。EH油系统采用伺服阀直接将电信号转化为汽门油动机油缸的进出油控制，从而直接控制油动机的行程。这使油动机的迟缓率大大降低，对油压的波动也不再敏感，提高了调节精度。

该公司伺服阀为挡板一喷嘴式伺服阀，型号为072-559A（结构见下图），由一个力矩马达和两级液压扩大及机械反馈系统所组成。第一级液压放大是双喷嘴和挡板系统；第二级放大是滑阀系统，其原理如下：当有欲使执行机构动作的电气信号由伺服放大器输入时，则伺服阀力矩马达中的电磁铁线圈中就有电流通过，并在两旁的磁铁作用下，产生一旋转力矩使衔铁旋转，同时带动与之相连的挡板转动，此挡板伸到两个喷嘴中间。在正常稳定工况时，挡板两侧与喷嘴的距离相等，使两侧喷嘴的泄油面积相等，则喷嘴两侧的油压相等。当有电气信号输入，衔铁带动挡板转动时，则挡板移近一只喷嘴，使这只喷嘴的泄油面积变小，流量变小，喷嘴前的油压变高，而对侧的喷嘴与挡板间的距离变大，泄油量增大，使喷嘴前的油压力变低，这样就将原来的电气信号转变为力矩而产生机械位移信号，再转变为油压信号，并通过喷嘴挡板系统将信号放大。挡板两侧的喷嘴前油压与下部滑阀的两个腔室相通，因此，当两个喷嘴前的油压不等时，则滑阀两端的油压也不相等，两端的油压差使滑阀移动并由滑阀上的凸肩控制的油口开启或关闭，以控制高压油通向油动机活塞下腔，克服弹簧力打开汽阀，或者将活塞下腔通向回油，使活塞下腔的油泄去，由弹簧力关小或关闭汽阀。为了增加调节系统的可靠性，在伺服阀中设置了反馈弹簧并在伺服阀调整时设有一定的机械零偏，这样，假如在运行中突然发生断电或失去电信号时，借机械力量最后使滑阀偏移一侧，使伺服阀主阀芯负偏，汽阀亦关闭。伺服阀内部装有一个不锈钢丝网过滤器，油通过该过滤器进入第一级。此过滤器的功能是阻挡大的碎屑，防止碎屑堵住第一级喷嘴或卡在喷嘴与挡板间的间隙里。

（3）对油质要求特别高

该伺服阀最小线性尺寸为0.025mm-0.05ram，一般节流孔径为0.46mm～0.8mm，故对高压EH油的杂质颗粒含量提出很高的要求，厂家规定油质污染度等级不能超过NAS4级，才可将EH油系统投入运行。另外，EH油虽然燃点很高，但如果在油中混入过多的水、酒精或透平油等，将大大降低EH油的燃点，而且会导致EH油的老化或变质，直接影响系统的正常运行。二、EH油系统常见故障及原因分析

1.常见故障

（1）油系统污染，大量杂质进入油系统，使EH油系统严重污染。（2）EH油供油管道开裂、接头松动、密封圈损坏。此类缺陷在各厂均有发生，虽然有时只是一个胶圈的问题，但还必须停机才能处理，所以对于EH油这样的重要系统来说没有所谓的小缺陷。（3）电液伺服阀故障。主要表现为高压调门在运行中突然窜动或突然关闭。（4）LVDT故障。主要表现为调门摆动。（5）EH油压低。表现为DCS软光子牌上发声光报警信号；DCS上和就地压力表失常。

2.故障原因分析及处理措施

（1）油系统污染，主要原因是EH油泵内部发生机械磨损，造成大量金属碎屑进入油系统，这一点可以从油泵的解体情况分析及油样化验的结果得到证实，处理措施是更换新的EH油泵，并且对整个EH油系统进行彻底的冲洗。

（2）EH油系统漏油。平时加强设备巡视，发现渗油现象立即采取措施。建立设备台账，利用停机时间更换密封圈。在机组A、B、C级检修中更换系统所有密封圈。

（3）EH油箱油位低。检查系统是否有渗油现象或热工信号是否错误。

（4）EH油泵出口滤网压差大。及时更换滤网滤芯。

（5）EH油高压蓄能器氮压降低或内胆破裂。及时充氮使其达到压力8Mpa。

（6）EH油动机伺服阀内漏。更换伺服阀。

主要原因有：1）工作压力高，而且还受到机组高温及高频振动的影响，所以对EH油管道材质以及焊接工艺要求很高，一些微小的裂纹就可能导致EH油管道开裂。2）EH油管路有些分布在高温区域，容易造成0型圈受热老化断裂。泄漏部位常集中在油动机活塞杆防尘圈及V型圈处。3）EH油管路和阀门油动机的连接，此部位长期受到高频振动，如果接头予紧力不足会造成接头松脱，应在所有的接头部位都安装锁片，避免这种故障的出现。

3.伺服阀故障原因分析

故障原因为EH油质污染所致，将造成调门及主汽门的摆动及突关，严重影响机组的安全运行，为此将被迫更换伺服阀，并将对EH油系统进行冲洗、滤油，造成的浪费是极大的。我们为了更好地避免这种故障的发生，制定了详细的油质维护计划，加强油质监督等技术措施，有效控制了油污染，使我们在维护工作中看得了明显的效果。下面探讨一下伺服阀因油质颗粒污染而引起的失效机理。

（1）主阀芯失效

颗粒污染引起的伺服阀主阀芯的失效模式有3类：冲蚀、卡涩、淤积。冲蚀是指比主筏芯和阀套硬的颗粒直接冲击或切削阀芯和阀套，造成阀芯和阀套棱边被损坏，增加了零位漂移。这通常可在运行中通过测定EH油泵电流进行判断，如果电流超过额定电流的1/2，说明伺服阀有内漏。淤积失效是当主阀芯静止并有压力时阀芯和阀套出现淤积，由于滑阀间隙一般为1--5mm，对微小颗粒非常敏感，随着淤积物的聚集，阀芯开始移动时的摩擦加大，导致伺服阀响应缓慢和工作不稳定，表现为伺服阀窜动并导致调节门窜动。主阀芯淤积力大于先导级的驱动力时，则主阀芯不能动作，出现卡紧失效。

（2）第一级喷嘴堵塞断油

喷嘴口直径一般为500um，喷嘴与挡板的间隙为50---100um，因此尽管大多数伺服阀的不锈钢网过滤器精度在20---60um之间，但20um以上小颗粒仍有可能聚集成团将喷嘴孔堵塞，使主阀芯两端失去油压，主阀芯在端部安全弹簧作用下移动使调节门或中压联合汽门液压缸泄油，导致阀门关闭。

（3）不锈钢网过滤器堵塞

不锈钢过滤器堵塞将引起先导压力下降，导致伺服阀响应缓慢，严重时也会引起喷嘴断油，继而使阀门关闭三、EH油系统日常维护及故障防范措施

1.EH油系统日常维护

要保证EH油系统的安全稳定运行就要加强对系统的日常维护。EH油系统的日常维护工作包括系统的清洁、检查、EH油的更新等。我们根据自己的实际情况，制定了详细的EH油维护计划及计划实施日程表，并严格执行。

（1）EH油系统的清洁

EH油系统定期进行清洁工作，扫除外表的灰尘油污，特别在执行检修工作时，要注意保持工作环境的清洁，对测量EH油的压力表/开关校验后，一般隋况下需经过静止3小时以上并用无水酒精或丙酮清洗，防止矿物油混入EH油内，禁止对其使用四氯化碳等含氯清洗剂，对检修中新安装的EH油管道要进行吹扫，防止存在于管道中的杂质进入EH油系统。要定期进行油质化验，加强化学监督，不合格的油绝对不能进入EH油箱，不同厂家的EH油也不要混用，并及时进行EH油的滤油工作，保证EH油的油质。

（2）EH油系统的检查和试验

为了保证系统的连续运行和避免机组故障停机，必须遵循定期检查及试验规程，检查内容包括运动部件的磨损、超温、不对中、振动、液位等。另外根据实际隋况专门制定了以下检查项目：1）定期检查油动机LVDT，防止LVDT问题造成控制系统异常。2）利用停机机会定期对伺服阀进行检测、清洗，尽快发现存在的隐患和故障，及时处理。3）定期检查EH油系统管路接头、焊口及密封件，作好预防性检修工作，防事故于未然。4）定期对EH油硅藻土及精密过滤器进行监视检查，如发现过滤器前后压差、水分及酸性指标超标时马上对其进行更换，降低EH油中杂质的颗粒及酸性指标。5）定期检查蓄能器内氮气压力，低至8.0Mpa时应重新充气。

2.EH油系统故障防范措施

为确保EH油系统能够正常运行，除了加强日常维护外，针对系统制定了详细的防范措施。

（1）改善油动机组件的工作环境。油动机布置离热体很近，工作环境温度过高，这样就可能造成EH油的高温氧化和裂解，还可能造成EH油密封件O型圈老化速度加快并断裂。因此应当尽量降低油动机组件的工作温度。应该采用具有较好的抗燃及隔热效果的硅酸铝作为保温介质，对油管及油动机进行隔热。将EH油管及油动机门座等外露于空气中。合理安排EH油管路，防止EH油系统中由于对流或热辐射而存在局部过热点，一般情况下EH油系统应该在机组停运三天以后才能停运，防止刚停运时汽轮机的高温造成部分残存在油动机组件里的EH油高温氧化和裂解。

（2）解决EH油中0型圈经常损坏的问题。0型圈是EH油系统中重要的密封部件，它的损坏容易造成EH油泄漏，而且损坏后的杂质还会对EH油产生污染。一般用于矿物油的橡胶都不适用于EH油。如选用不合适的材料会发生溶涨、腐蚀现象。应用在EH油中的0型圈必须采用氟化橡胶，不得采用其他橡胶材料代替，并且安装前应对O型圈进行认真检查，防止有缺陷的0型圈被安装至系统中。

四、结论

汽轮机Eli油系统作为整个汽轮机系统中最重要的部分，在整个机组安全稳定运行中，扮演着至关重要的角色，具统计许多厂出现的EH油故障中，有超过90%以上的都需要停机处理，所以如何保证EH油系统的零缺陷运行，成为我们面临的主要问题，为此应对易发生的故障分门别类，制定出不同的预防措施及抢修方案，并加以严格执行。实践证明，只要防范措施得当，加强日常维护，EH油系统的各类缺陷是完全可以避免的，保持EH油系统安全、长期及稳定地运行也是可以实现的。参考文献：[1]东方汽轮机厂.汽轮机说明书[Z].2007.

（责任编辑：陈喜辉）