俄供汽轮机附加保安油压力低原因分析与处理

骆祖春，王志松，秦 专

(江苏核电有限公司，江苏 连云港 222042)

田湾核电站1、2号机组汽轮机采用的是俄罗斯LMZ厂生产的K-1000-60/3000型凝汽式汽轮机，其调节保护系统采用的是俄罗斯制造的电液调节和保护系统。2号机组汽轮机2015年出现液压保护系统附加保安油压力偏低现象，压力由原来的4.4 MPa下降至4.2 MPa，油泵出口压力与附加保安油压力的差值最大达到了0.78 MPa，不满足其差值不大于0.5 MPa的运行规程要求。后续通过分析系统及设备，查找可能导致该现象的原因，制定针对性的检查措施，解决了附加保安油压力低的问题。

1 汽轮机液压保护系统简介

为保证机组的顺利运行，在汽轮机的运转过程中进行相应的保护，利用保护系统加强运转的安全性和稳定性[1]。汽轮机液压保护装置包括有危急遮断器、飞锤、事故停机电磁阀、预保护电磁阀和电液转换器。

当用于汽轮机超速保护的飞锤动作或者用于汽轮机附加超速保护的调速器动作、事故停机电磁阀动作时，均会使附加保安油泄压，触发危急遮断器动作，导致主汽门控制油和一次脉动油泄压，使得高/低压主汽门关闭、高/低压调门关闭、加热蒸汽调门关闭、排汽阀打开，最终使汽轮机打闸停机。附加保安油参与的调节如图1所示。

图1 附加保安油路参与的保护动作

2 附加保安油压力低的危害

汽轮机调速油泵出口工质油分两路进入汽轮机电液调节和保护系统，一路为非稳定压力油，另一路为稳定压力油。附加保安油是由调速油泵出口的稳定油路进入前箱的调速器滑阀和危急遮断器内，形成的附加保安油压。

危急遮断器由套筒、大活塞和微动小活塞构成。在汽轮机正常运行期间，危急遮断器处于待命状态，如图2所示。大活塞受向上的力F上=P附加保安油压×面积S1；大活塞受向下的力F下=P挂闸油压×面积S2+ 滑阀重量G。根据危急遮断器特性，油压建立后，F上大于F下，大活塞处于上死点位置。当飞锤超速保护、附加超速保护或者事故停机电磁阀动作时，附加保安油路与排油通道连通，使附加保安油失压，这样作用在大活塞上的F上=0，大活塞在F下的作用下向下移动至下死点位置，将主汽门控制油路、一次脉动油路与排油口连通，实现汽轮机打闸停机。在机组正常运行期间，若附加保安油压力持续下降，会导致危急遮断器大活塞受力F上

图2 危急遮断器

3 原因分析

汽轮机附加保安油压偏低可能由多种原因造成，通过故障树的分析方法，对引起附加保安油压力低可能存在的原因进行梳理，如图3所示。

图3 故障树原因分析法

根据上述方法分析得出，影响附加保安油压力低的可能因素，主要有：

(1)汽轮机调速油泵出口压力低；

(2)调速系统油品运动黏度变小；

(3)前箱内稳定压力油用户管线接头渗漏；

(4)稳压阀打开压力偏低或密封不严；

(5)调速器滑阀随动活塞与套筒配合间隙异常；

(6)危急遮断器小活塞与大活塞配合间隙异常；

(7)停机试验电磁阀滑阀或打闸电磁阀存在轻微卡涩；

(8)预保护停机电磁阀排油口密封面密封不严；

(9)滤网或节流孔板堵塞；

(10)压力表接头存在渗漏。

4 现场检查及处理验证

造成附加保安油压力低的原因复杂、多变，并且查找起来也相对困难。根据附加保安油压力低的分析结果，制定相对应的检查措施，对可能造成油压低的因素进行逐步排查，并根据检查出来的不符合项进行处理并验证。

4.1 汽轮机调速油泵出口压力低

附加保安油取自调速油泵出口的稳定压力油，若油泵因机械原因导致油泵出口压力变低，附加保安油压力也会降低。查询2号机组汽轮机调速系统油泵油压曲线，未发现油压较之前明显变化或降低，油泵出口压力正常。

4.2 调速系统油品运动黏度变小

油品运动黏度变小，会引起油泵出口压力降低，导致附加保安油压低，油品运动黏度变小有以下两方面原因：

(1)调速系统所使用的油品为抗燃油，油温对抗燃油的运动粘度影响较大，若油温较以前高，油品运动黏度变小；

(2)油品劣化导致运动黏度变小。

调取汽轮机调速系统油温变化曲线，检查发现油温变化范围在49～52 ℃，较之前没有明显变化。对该油品取样检测，化验运动黏度为45.4 mm2/s，与之前45.0 mm2/s相比，变化不大，且运动黏度指标正常。

4.3 前箱内稳定压力油用户管线接头渗漏

稳定压力油路在前箱中用户很多，如图4所示，所经过各用户的油路管线接头如果密封不严，存在渗漏，会引起附加保安油路供油不足，导致压力降低。

图4 前箱各设备用油图示

前箱内部各管线接头渗漏情况观察较为困难，为方便观察，制作了临时透明盖板，安装在前箱上部，通过透明盖板观察前箱内部各油管接头情况，发现前箱各设备存在多处泄油现象，无法判断接头是否存在异常泄漏的情况。对前箱内所有管线接头进行检查，未发现接头松动或密封面异常的情况，但也无法排除管线接头存在渗漏的可能，重新更换管接头密封垫片并进行紧固处理。

4.4 稳压阀打开压力偏低或密封不严

为保证调速器滑阀内的跟踪滑阀喷嘴处油压稳定，喷嘴供油管线上设计有一个稳压阀。如果稳压阀打开压力偏低或密封不严，会引起稳定压力油泄油偏多，管线压力降低，导致附加保安油压力低。

根据稳压阀压力校验程序，对稳压阀进行打压试验和密封性试验，结果显示稳压阀打开压力在合格标准范围内，且密封性良好。

4.5 调速器滑阀随动活塞与套筒配合间隙异常

调速器滑阀内的随动滑阀左右移动，对应的汽轮机转速也会随之变化，反之，汽轮机转速变化，随动滑阀位置也会随之改变。如图5所示，附加保安油位于调速器滑阀左侧油道内部，在汽轮机转速超过3 420 r/min(额定转速的114%)时，调速器滑阀的随动活塞右移，导致附加保安油路与排油口连通，使得附加保安油失压，继而触发危急遮断器动作，最终使汽轮机打闸停机。

汽轮机转速调节过程中，随动活塞在调速器滑阀中左右滑动，随动活塞与调速器滑阀套筒径向间属于间隙配合，附加保安油压建立后，在此间隙存在轻微泄流，若此配合间隙变大，附加保安油路泄流增大，会导致附加保安油压降低。

解体调速器滑阀，测量套筒内径和随动活塞外径，检查结果显示，套筒内径为60.03 mm，随动活塞外径为59.93 mm，其配合间隙为0.1 mm，在合格标准范围内。

4.6 危急遮断器小活塞与大活塞配合间隙异常

危急遮断器小活塞与大活塞间隙配合，附加保安油压建立后，在小活塞与大活塞配合间隙存在轻微泄流，若其配合面腐蚀或磨损，会使配合面的径向间隙过大或轴向过封度过小，均会引起附加保安油泄流增多，导致附加保安油压低。

解体危急遮断器，测量大、小活塞径向配合间隙为0.06 mm，径向配合在合格标准范围内；检查大、小活塞配合面，无腐蚀、磨损的情况；测量危急遮断器小活塞下部弹簧长度，与新弹簧进行对比，检查结果显示正在使用的弹簧长度较短，对其更换新弹簧。弹簧变短并不影响危急遮断器大、小活塞的过封度，所以这并非引起附加保安油压力低的原因。

4.7 停机试验电磁阀滑阀或打闸电磁阀存在轻微卡涩或密封不严

如图4所示，稳定压力油经过滤网和节流孔板后分为三路油，一路进入停机试验电磁阀，另两路分别进入调速器滑阀和危急遮断器中，形成附加保安油，如果停机试验电磁阀滑阀或1、2号打闸电磁阀存在卡涩，动作后不能回到设计位置，会导致稳定压力油泄油，引起附加保安油压力下降。

解体停机试验电磁阀和打闸电磁阀，测量波纹管长度与弹簧长度并与新备件的长度进行对比，检查结果显示波纹管长度及弹簧长度与新备件长度一致，且未发现波纹管及弹簧变形、磨损等异常现象。活动停机试验电磁阀和打闸电磁阀滑阀，滑阀活动灵活，无卡涩等异常现象。

4.8 预保护停机电磁阀排油口密封面密封不严

如图4所示，稳定压力油直接进入预保护停机电磁阀中。如果预保护停机电磁阀稳定压力油排油口密封面密封不严，动作后不能回到设计位置，会导致稳定压力油泄油，引起附加保安油压力下降。

解体预保护停机电磁阀，检查结果显示稳定压力油排油口密封面状况良好，未有磨损、腐蚀等异常情况，并且对密封面进行蓝油试验，试验结果良好。

4.9 滤网或节流孔板堵塞

如图4所示，稳定压力油管线上安装有滤网和节流孔板，如果滤网或节流孔板有异物堵塞，会使滤网及节流孔后管线压力降低，导致附加保安油压力降低。

拆除前箱内滤网和节流孔板，检查结果显示，不存在堵塞的情况，但滤网和节流孔板表面存在少量油泥，将其清洗干净后回装。

4.10 压力表接头存在渗漏

附加保安油压力表接头存在渗漏，会导致附加保安油实际测量数值偏低。打开中间滑阀罩壳，检查附加保安油压力表接头，检查结果显示压力表接头不存在松动及渗油现象。

4.11 实施效果

根据上述分析过程和现场检查情况对附加保安油压力低的原因进行查找，我们对前箱所有管接头进行更换密封垫片和重新紧固的操作，同时，清理节流孔板和滤网中的油泥，采取上述一系列措施后，使得附加保安油压从4.2 MPa增大至4.4 MPa，恢复至原有压力水平。

造成附加保安油压力低的原因复杂，可能是多种因素共同作用的结果，原因查找起来也相对困难。主要在大修工作中应该重点关注上述可能导致附加保安油压力低的因素，对各滑动部件进行清洗，对磨损或腐蚀严重的元件要及时进行更换或检修，装配时各个滑动部件的间隙也要符合设计要求，为保证附加保安油压力的长期稳定，在检修过程中需要注意以下事项：

(1)为避免滑动部件配合间隙变大，在检查清洗过程中，若表面无毛刺等情况，应用无毛白布和有机溶剂对其进行擦拭、清洗，禁止使用金相砂纸打磨；

(2)为避免各管线接头渗油，拆除管接头后必须重新更换新垫片，在紧固过程中，应保证接头紧固到位，待系统投运后，安装透明盖板，进行观察验证；

(3)为避免密封面密封不严，需对前箱各个设备的需要密封的部件，进行蓝油试验，对蓝油试验不合格的部件进行研磨或直接更换，保证其密封性能良好。

采取上述措施后，近几年来，附加保安油压力维持稳定，无下降趋势。此次对附加保安油压力低的原因分析及处理的过程，实际上是对系统各个部套的结构和工作原理、部套间的相互关系，以及整个系统的工作原理形成正确认识的过程[2]，为分析和解决附加保安油压力低的问题积累了宝贵的检修经验。

5 总结

汽轮机保护系统对维持汽轮机的正常运行及防止汽轮机严重损坏具有重要意义[3]。附加保安油压低的原因复杂，现场排查和处理困难，本文从液压保护系统工作原理分析，利用故障树的分析方法，逐步排查故障原因，制定并实施了可靠地处理方法，消除了机组的安全隐患。通过此次的分析及检查处理过程，为同行业、同类型的液压保护系统故障原因分析及处理方法提供了一定的借鉴作用。