汽轮机调节汽门油动机油缸在线更换技术

杨利东

摘 要：汽轮机调节汽门油动机的油缸在运行中出现漏油故障。文章对故障出现的原因进行了分析。如何能安全可靠地消除故障，又能避免企业经济损失？技术人员经过研究，提出了在不停机的情况下在线更换油缸的方案，并且比较顺利地实施了这一方案，消除了故障。证明在不停机的情况下更换调门油动机油缸是可行的。最后，提出了在控制油系统上的改进措施，以便于以后更好地处理此类故障。

关键词：汽轮机  调节汽门油动机  漏油  在线更换

中图分类号：TK263            文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）10（c）-0133-02

配备数字电液控制系统（简称DEH）的汽轮机占当前在役机组的绝大多数。采用这种控制系统的汽轮机，其各汽门都配置有一台油动机，用以实现对汽门开关的控制。油动机油缸漏油会给汽轮机运行带来很大安全隐患：轻者汽门抖动、污染设备周围环境，重者，将造成控制油压力下降、机组跳闸、着火的重大事故。想要处理突发的油动机油缸漏油故障，停机检修更换是最安全可靠的，但是这类停机往往属于非计划停机，会给企业造成不小的经济损失。因此，能否在不停机的情况下检修更换油动机油缸，对企业有着很现实的意义。

1 系统简介

宁夏电投西夏热电有限公司#1、#2汽轮机为东方汽轮机厂制造的 C200/140-12.7/0.245/535/535-1型抽汽、凝汽式供热机组。控制系统采用高压抗燃油数字电液控制系统。配汽机构设置：高压主汽门和中压主汽门各两个;高压调节汽门和中压调节汽门各四个;中压缸排汽通过两个碟阀和连通管进入低压缸。

2 故障经过及原因分析

2015年2月初，运行人员发现#2汽轮机3号高调门油动机下部出现少量油迹，联系检修人员。检修人员随后对该油动机进行检查，没有找到明显的漏油点，擦拭油迹后，观察运行。大约一周后，#2机组稍减负荷运行，负荷约150 MW。运行人员再次报告，#2汽轮机3号高调门油动机下部有油烟。这次检修人员到现场后，经过检查，发现3号高调门阀杆和阀盖处有油，仔细检查后查明油是顺着油动机活塞杆流到阀门上的，而油动机的其他部位没有油。根据这种现象检修人员可以初步判断是油动机的油缸密封件出现了泄漏。

油动机的外部泄漏较常见，比如伺服阀、卸荷阀、堵丝等部位，都是因为其中的密封圈失效造成的。而油缸泄漏的情况比较少。油动机的油缸为什么会发生泄漏呢？原因有以下几个方面。

（1）油缸活塞杆和缸体安装不同轴，发生单侧磨损。

（2）汽轮机蒸汽泄漏造成油缸密封件老化。

（3）油缸活塞杆密封件材质问题。

（4）活塞杆材质硬度不够，造成表层脱落，密封间隙加大。

以上几点概括了油动机油缸泄漏的原因。而这次#2机3号高调门油缸泄漏具体原因是什么？有关技术人员进行了进一步地研究。#2机负荷长期在140～160 MW之间，1、2号高调门全开，3号高调门开度在30%左右，4号高调门处在关闭或15%开度，因此由于调节负荷的需要，3号高调门动作比较频繁，而且平时还存在阀位不稳定，轻微上下浮动现象。另外，在发生漏油故障后，负荷提高到160 MW时，观察到漏油减少。根据这两方面，技术人员分析得出3号高调门的油缸活塞杆和缸体安装不同轴，发生了活塞杆和密封件双方局部磨损的情况。因此，在活塞杆和密封件磨损部位重合时，就有了一个较大的间隙，压力油就会漏出;当负荷升高时，活塞杆的磨损部位上移，离开了密封件，密封件上的磨损间隙变小，所以只出现渗油的情况。

3 不停机更换油动机油缸方案

油缸的活塞杆发生磨损而产生漏油时，只能更换油缸。按常规的做法是在停运控制油系统设备后进行。这样一来，整台机组也得停运。当时正值供暖期，停机会造成不良的社会影响和经济损失。技术人员开始着手研究在不停机的情况下更换油缸。

先了解一下油动机的结构和工作原理（见图1）。油动机主要有油缸和控制集成块构成。借助控制集成块上液压原件的相关功能，达到油缸的往复直线运动。集成块与油缸之间有一进一出两个油口相通，通过密封件和螺钉固定相连。集成块一共有四个外接油口，分别为：高压进油口、安全油口、有压回油口、无压回油口。它们与外接管道通过球形螺纹接头连通。在安全油口和有压回油口出口前均设置了单向阀，在正常运行时分别起到了建立安全油压和预防油倒流的作用。在油动机集成块高压进油管上装有带滤芯的滤油器块，起到过滤油质保护伺服阀的作用。滤油器块上装有关断阀。

高压进油口是油动机进油的管路，为油动机提供压力油的通道，通径DN15，正常压力为14 MPa。无压回油是油动机液压原件自身内漏的少量油，正常工作状态下压力比较低，流量一般大约3 L/min。无压回油口连接系统无压回油总管，它通往油站的油箱。安全油口与系统安全油管道相通，出口处设有一个单向阀。安全油的作用是当汽轮机保护动作时，快速泄压，打开各汽门的卸荷阀使汽门关闭。其工作压力为14 MPa，基本无泄漏流量。有压回油口为油动機快关或活塞杆移动时，油缸中多余油排出油缸的通道，工作压力为14～20 MPa之间（短时），流量为最大180 L/mim。有压回油口也设有一单向阀。（见图1）

更换油动机油缸就是将油缸与集成块分离开，然后取出，再装上新的油缸。能完成这样的工作，必需条件就是切断或尽量减少进入油动机的油。技术人员提出了这样的方案：利用滤油器块上关断阀截断油动机的高压进油，再利用集成块上安全油口和有压回油口的单向阀的功能，使安全油和有压回油系统管路内的油不进入油动机。对于无压回油，因流量和压力很小，将管口拆开后用堵头封堵。

4 不停机更换油动机油缸步骤

4.1 更换前需要做好的准备工作

需准备的工具有：内六角扳手（3～12 mm）、活络扳手（6～12）、螺丝刀（2～6）、无水酒精、干净的接油盘、DN15的球形堵头、集成块的密封圈、干净白布。准备好备用油缸，其进出油口用酒精冲洗干净。用厚塑料布把油缸下部的汽门操纵座和汽门遮挡好。由热工人员强制关闭3号高调门。

4.2 拆卸过程

首先，关闭调门油动机滤油器块上的所有关断阀。稍拧松集成上高压进油口的外套螺母，查看是否有油液流出，以此来判断关断阀是否关闭严密。如果有少量油持续流出，可以将球形堵头安装在高压进油管口上封堵。

其次，拆除油动机上的无压回油管路，用球形堵头将拆卸下来的管路进行封堵。用干净的白布包裹好裸露的油口。

最后，拆解集成块与油缸的连接螺钉，将油缸与集成块分离。分离之后就可以松开油缸与汽门操纵座的连接螺丝，用行车将油缸吊离油动机。在这个过程中应注意用油盘接住油缸内流出的存油。

4.3 回装

将备用油缸用行车吊至油动机处。先将油缸与汽门操纵座安装连接。接着用无水酒精清洗油缸与集成块的结合面，保证无污物存在。更换结合面的密封圈。再用螺丝将油缸按正确的方向与集成块连接固定。最后将无压回油管和高压进油管分别与集成块上相应油口连接牢固。

更换过程结束后（见图2），缓慢打开滤油器块上的截止门。再由热工人员逐渐开启3号高调门，使油动机投入运行。整个检修过程完毕。

5 结论及改进措施

此次成功更换#2机3号高调门油缸，说明在不停机的情况下更换调门油动机油缸是可行的。在该次更换过程中，油缸与集成块分离后，集成块内始终有少量油流出，说明该油动机集成块上安全油口或有压回油的单向阀不能严密关闭，存在渗漏。为了在以后能更好地处理油动机泄漏这类故障，我们提出了一个改进措施：那就是在每个调节汽门油动机的安全油和有压回油管道加装一个球阀。在机组正常运行时，球阀处于开启状态，一旦某台油动机出现泄漏故障，需隔离检修时，将球阀关闭，这样就可以排除单向阀不严的影响，将系统可靠隔断，使检修工作更加安全。

参考文献

[1] 调节保安油路系统图（东方汽轮机厂）[Z].