來源： 電聯智造
推薦機關：華能武漢發電有限責任公司
本文作者：熊鵬、盧琳、羅威、王峰、周振、萬晖、田道遠、周建良、劉炎松、餘雅潔
摘要
EH油系統對汽輪機調速系統起着至關重要的作用，其中EH油本身油質情況又決定了EH油系統運作的可靠性，EH油系統中有很多精密部件和節流孔，不合格的EH油容易造成系統中伺服閥的卡澀或者節流孔的堵塞，造成汽門調節性能變差，甚至影響機組安全運作。本文針對高調油動機高溫熱輻射對EH油油質的影響，分析EH油系統存在的問題及潛在危險，并經過多次現場勘查、理論分析以及日常積累的生産經驗，提出高調門油動機水冷裝置改造方案，可顯著降低高調油動機内溫度，確定EH油系統穩定可靠。
一、運作現狀及分析
上海汽輪機廠引進美國西屋公司技術生産的156型機組，其配套EH油系統為磷酸酯高壓抗燃油，正常運作壓力14.5MPa，運作油溫40～55℃之間。高調門油動機挂在高壓主汽門殼體上，其安裝位置如圖1.
圖1 主汽門聯合調節閥及高調門油動機安裝方式
該油動機為單側進油式油動機。油動機結構圖如下圖2
圖2 改造前油動機結構
自投産以來，EH油系統問題不斷，跑冒滴漏現象比較普遍，尤其是高調門密封圈老化導緻經常出現漏油，檢修後不到1年就發生洩漏，且調門經常卡澀、調節性能不佳，突出表現為高調門油動機缸體溫度過高。機組運作期間實測的我廠#2機組改造前6台高調油動機缸體溫度，具體測量資料見表1.
表1 運作時高調油動機缸體溫度統計表
由實測高調油動機缸體溫度可以看出，其内的EH油長期處在遠高于其正常工作溫度範圍的缸體内。當負荷穩定時，調門基本不動，處在油缸内的EH油将長時間處在此高溫環境下，尤其是#1、#2高調一般處在全開不參與調節狀态，距離主汽門又最近，其油缸内相對不流動的EH油很容易在高溫下發生裂解碳化、造成EH油油質顆粒度、酸值等各項名額超标。帶來伺服閥等精密調節儀器的卡澀、使高調門經常出現短暫高頻振動或拒動，對高調門的調節性能和機組的穩定運作造成嚴重威脅。高溫下的密封圈壽命大大減少，油動機的檢修周期大大縮短，檢修費用增加，嚴重影響機組的安全性、經濟性。
二、改進思路
根據現象調查及與同類型機組的電廠交流相關資訊，發現高調油動機油缸溫度偏高現象普遍存在，通過跟廠家相關人員溝通得出主要原因如下：
2.1 高調門安裝位置距離高調門殼體較近，高調門門體及門杆、執行機構布置較為緊湊，輔助彈簧位置又不能包在保溫内，故實際高調門門體處保溫溫度較高或者某些部位甚至就無保溫，以熱傳導及熱輻射的方式通過高調門座架及與油動機相連的支架将熱量傳遞給油動機，導緻油缸溫度偏高所緻；
2.2 油動機為單側進油，為避免閥門關閉回油過載，門關閉時部分壓力油回至油動機上腔室，是以油動機上腔室的油流動緩慢，在高溫下容易燒結碳化，形成許多顆粒物質，堵塞EH油系統内伺服閥等精密儀器；
2.3 高中壓缸整體處在一個較為封閉的化妝闆包圍的空間内，閥門部位空氣對流散熱較緩慢，不利于局部溫度的自然散熱；
2.4 目前EH油管采用不鏽鋼管，且管道外基本沒采取隔熱等防輻射措施，高溫同樣加快了EH油油質的劣化。
是以，為了確定運作時EH油油質的各項名額，有效的降低油動機缸體溫度，應設法降低高調門殼體的熱傳導和熱輻射，加快油動機上腔室油液的流動，同時加強該區域的空氣流動，增強自然散熱。
三、改造方案
3.1高調油動機安裝支架進行改造，将原來的整體面闆式改造為加強肋闆式，安裝支架與汽門殼體接觸面積為0.08㎡，換熱面積比整體式減少了一半，而且肋闆中間不和汽門殼體接觸，留有40m間隙，加強了自然通風冷卻，帶走一部分熱量，有效的減少了熱量的傳遞。
3.2 高調油缸上部加裝冷卻水套，如圖3。冷卻水套内流動較為潔淨的凝結水，能及時将調門殼體通過熱傳導傳遞給油缸的熱量直接帶走，避免了缸體溫度升高，同時水套直接作用在油動機上端蓋處，降低了上端蓋内銅套與活塞杆密封圈的溫度，防止了密封圈老化失效，避免了抗燃油洩漏；冷卻水套與油動機安裝支架直接接觸，又降低了支架的溫度，進一步減少了熱量的傳遞。具體安裝尺寸圖見圖4、圖5.
圖3 改造後的油動機結構圖
圖4 冷卻裝置接口尺寸圖
圖5 冷卻裝置閥門、管道尺寸圖
每台高調門油動機相關技術要求如下：
3.2.1 須加工冷卻闆一件（220X126X66）,材質：0Cr18Ni9；
3.2.2 須加工堵闆一件（Φ110XΦ80X10），材質：0Cr18Ni9；
3.2.3 高調活塞杆需重新加工（加長55mm左右）；
3.2.4 位移傳感器連接配接加長杆需重新加工（加長56mm），數量2件；
3.2.5 不鏽鋼球閥DN25（低壓）2個；
3.2.6 管接頭DN25（不鏽鋼）4個，彎頭DN25各2個；
3.2.7 不鏽鋼金屬軟管DN25（低壓）2根，長2米；
3.2.8 原導向套及密封件更換。
3.2.9 冷卻水采用潔淨的凝結水，水溫不高于40℃，水壓不低于0.4MPa。
3.3 針對活塞上腔室油流緩慢，不易帶走熱量，傳遞過來的熱量會使上腔室油液劣化積碳問題，可在新的活塞杆下部加工一個小孔通道，并在孔内安裝一個0.6mm的節流孔，這樣油動機下部的壓力油經節流孔進入活塞上部，加快了上腔室的油量及油液的流動速度，通過油液本身的循環流動，及時帶走缸體熱量，防止了油液積碳形成顆粒物堵塞系統内的節流孔或伺服等精密部件。經過核算，在六台高調門活塞杆上增加的六個節流孔，導緻系統額外的内洩量約為10L/min，遠小于油泵90L/min的排量，不會對系統流量及電機電流造成大幅度的增長，如圖6。
圖6 節流孔位置及油路流程原理圖
3.4 針對油缸後部汽門殼體保溫導緻油缸溫度升高問題，要在油動機周圍做好隔熱和散熱措施，把高調門油缸後的保溫換成隔熱效果好的針刺毯，保溫要貼實，保溫面要泥平；同時缸體及該區域的油管路上可以塗上防輻射塗層，減少熱輻射傳熱。
3.5 條件允許可以取消高中壓周圍的化妝闆，讓汽門、缸體直接暴露在空氣中，增加自然對流換熱，降低缸體外層整體溫度，降低EH油系統所處環境溫度。
四、改造後效果
經過上述改造後，EH油系統經過徹底的沖洗後，開機EH油系統各裝置運作情況良好，運作時各油動機缸體溫度實測如表2：
表2 改造後油動機缸體溫度實測值
從上表實測資料可以看出，油動機進行冷卻水改造後各高調門油缸溫度均有大幅度下降，并且經過長時間的跟蹤監測，各測點溫度穩定。油動機超溫、滲油現象得到明顯改善，在大修周期之内沒有出現過油動機明顯滲漏導緻降負荷處理的情況，高調門的調節性能也得到明顯改善。此改動方案在原基礎變動相對較少，效果顯著，相對于頻繁消漏和檢修所産生的人力、财力消耗，有比較可觀的經濟效益，我廠#1、#3、#4機組也進行了同樣的改造，均取得了可觀的經濟效益，同類型的機組可以采用。
五、結束語
高調冷卻水改造及其他相應配套改造，顯著降低了高調門油缸各處溫度，改善了EH油動機及EH油的工作環境，確定了EH油油質以及EH油系統裝置的運作穩定性，避免了跑冒滴漏帶來的火災及事故停運等重大安全事故，提高了機組的安全性、穩定性、經濟性，延長了裝置檢修周期，節省了大量的人力和财力。同時，日常應加強EH油濾油及監視工作，確定油質的各項名額在合格範圍之内，找出影響油質的因素，及時消除安全隐患，確定EH油系統及相關裝置的安全可靠運作。
參考文獻
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