来源： 电联智造
推荐单位：华能武汉发电有限责任公司
本文作者：熊鹏、卢琳、罗威、王峰、周振、万晖、田道远、周建良、刘炎松、余雅洁
摘要
EH油系统对汽轮机调速系统起着至关重要的作用，其中EH油本身油质情况又决定了EH油系统运行的可靠性，EH油系统中有很多精密部件和节流孔，不合格的EH油容易造成系统中伺服阀的卡涩或者节流孔的堵塞，造成汽门调节性能变差，甚至影响机组安全运行。本文针对高调油动机高温热辐射对EH油油质的影响，分析EH油系统存在的问题及潜在危险，并经过多次现场勘查、理论分析以及日常积累的生产经验，提出高调门油动机水冷装置改造方案，可显著降低高调油动机内温度，确保EH油系统稳定可靠。
一、运行现状及分析
上海汽轮机厂引进美国西屋公司技术生产的156型机组，其配套EH油系统为磷酸酯高压抗燃油，正常运行压力14.5MPa，运行油温40～55℃之间。高调门油动机挂在高压主汽门壳体上，其安装位置如图1.
图1 主汽门联合调节阀及高调门油动机安装方式
该油动机为单侧进油式油动机。油动机结构图如下图2
图2 改造前油动机结构
自投产以来，EH油系统问题不断，跑冒滴漏现象比较普遍，尤其是高调门密封圈老化导致经常出现漏油，检修后不到1年就发生泄漏，且调门经常卡涩、调节性能不佳，突出表现为高调门油动机缸体温度过高。机组运行期间实测的我厂#2机组改造前6台高调油动机缸体温度，具体测量数据见表1.
表1 运行时高调油动机缸体温度统计表
由实测高调油动机缸体温度可以看出，其内的EH油长期处在远高于其正常工作温度范围的缸体内。当负荷稳定时，调门基本不动，处在油缸内的EH油将长时间处在此高温环境下，尤其是#1、#2高调一般处在全开不参与调节状态，距离主汽门又最近，其油缸内相对不流动的EH油很容易在高温下发生裂解碳化、造成EH油油质颗粒度、酸值等各项指标超标。带来伺服阀等精密调节仪器的卡涩、使高调门经常出现短暂高频振动或拒动，对高调门的调节性能和机组的稳定运行造成严重威胁。高温下的密封圈寿命大大减少，油动机的检修周期大大缩短，检修费用增加，严重影响机组的安全性、经济性。
二、改进思路
根据现象调查及与同类型机组的电厂交流相关信息，发现高调油动机油缸温度偏高现象普遍存在，通过跟厂家相关人员沟通得出主要原因如下：
2.1 高调门安装位置距离高调门壳体较近，高调门门体及门杆、执行机构布置较为紧凑，辅助弹簧位置又不能包在保温内，故实际高调门门体处保温温度较高或者某些部位甚至就无保温，以热传导及热辐射的方式通过高调门座架及与油动机相连的支架将热量传递给油动机，导致油缸温度偏高所致；
2.2 油动机为单侧进油，为避免阀门关闭回油过载，门关闭时部分压力油回至油动机上腔室，因此油动机上腔室的油流动缓慢，在高温下容易烧结碳化，形成许多颗粒物质，堵塞EH油系统内伺服阀等精密仪器；
2.3 高中压缸整体处在一个较为封闭的化妆板包围的空间内，阀门部位空气对流散热较缓慢，不利于局部温度的自然散热；
2.4 目前EH油管采用不锈钢管，且管道外基本没采取隔热等防辐射措施，高温同样加快了EH油油质的劣化。
因此，为了确保运行时EH油油质的各项指标，有效的降低油动机缸体温度，应设法降低高调门壳体的热传导和热辐射，加快油动机上腔室油液的流动，同时加强该区域的空气流动，增强自然散热。
三、改造方案
3.1高调油动机安装支架进行改造，将原来的整体面板式改造为加强肋板式，安装支架与汽门壳体接触面积为0.08㎡，换热面积比整体式减少了一半，而且肋板中间不和汽门壳体接触，留有40m间隙，加强了自然通风冷却，带走一部分热量，有效的减少了热量的传递。
3.2 高调油缸上部加装冷却水套，如图3。冷却水套内流动较为洁净的凝结水，能及时将调门壳体通过热传导传递给油缸的热量直接带走，避免了缸体温度升高，同时水套直接作用在油动机上端盖处，降低了上端盖内铜套与活塞杆密封圈的温度，防止了密封圈老化失效，避免了抗燃油泄漏；冷却水套与油动机安装支架直接接触，又降低了支架的温度，进一步减少了热量的传递。具体安装尺寸图见图4、图5.
图3 改造后的油动机结构图
图4 冷却装置接口尺寸图
图5 冷却装置阀门、管道尺寸图
每台高调门油动机相关技术要求如下：
3.2.1 须加工冷却板一件（220X126X66）,材质：0Cr18Ni9；
3.2.2 须加工堵板一件（Φ110XΦ80X10），材质：0Cr18Ni9；
3.2.3 高调活塞杆需重新加工（加长55mm左右）；
3.2.4 位移传感器连接加长杆需重新加工（加长56mm），数量2件；
3.2.5 不锈钢球阀DN25（低压）2个；
3.2.6 管接头DN25（不锈钢）4个，弯头DN25各2个；
3.2.7 不锈钢金属软管DN25（低压）2根，长2米；
3.2.8 原导向套及密封件更换。
3.2.9 冷却水采用洁净的凝结水，水温不高于40℃，水压不低于0.4MPa。
3.3 针对活塞上腔室油流缓慢，不易带走热量，传递过来的热量会使上腔室油液劣化积碳问题，可在新的活塞杆下部加工一个小孔通道，并在孔内安装一个0.6mm的节流孔，这样油动机下部的压力油经节流孔进入活塞上部，加快了上腔室的油量及油液的流动速度，通过油液本身的循环流动，及时带走缸体热量，防止了油液积碳形成颗粒物堵塞系统内的节流孔或伺服等精密部件。经过核算，在六台高调门活塞杆上增加的六个节流孔，导致系统额外的内泄量约为10L/min，远小于油泵90L/min的排量，不会对系统流量及电机电流造成大幅度的增长，如图6。
图6 节流孔位置及油路流程原理图
3.4 针对油缸后部汽门壳体保温导致油缸温度升高问题，要在油动机周围做好隔热和散热措施，把高调门油缸后的保温换成隔热效果好的针刺毯，保温要贴实，保温面要泥平；同时缸体及该区域的油管路上可以涂上防辐射涂层，减少热辐射传热。
3.5 条件允许可以取消高中压周围的化妆板，让汽门、缸体直接暴露在空气中，增加自然对流换热，降低缸体外层整体温度，降低EH油系统所处环境温度。
四、改造后效果
经过上述改造后，EH油系统经过彻底的冲洗后，开机EH油系统各设备运行情况良好，运行时各油动机缸体温度实测如表2：
表2 改造后油动机缸体温度实测值
从上表实测数据可以看出，油动机进行冷却水改造后各高调门油缸温度均有大幅度下降，并且经过长时间的跟踪监测，各测点温度稳定。油动机超温、渗油现象得到明显改善，在大修周期之内没有出现过油动机明显渗漏导致降负荷处理的情况，高调门的调节性能也得到明显改善。此改动方案在原基础变动相对较少，效果显著，相对于频繁消漏和检修所产生的人力、财力消耗，有比较可观的经济效益，我厂#1、#3、#4机组也进行了同样的改造，均取得了可观的经济效益，同类型的机组可以采用。
五、结束语
高调冷却水改造及其他相应配套改造，显著降低了高调门油缸各处温度，改善了EH油动机及EH油的工作环境，确保了EH油油质以及EH油系统设备的运行稳定性，避免了跑冒滴漏带来的火灾及事故停运等重大安全事故，提高了机组的安全性、稳定性、经济性，延长了设备检修周期，节省了大量的人力和财力。同时，日常应加强EH油滤油及监视工作，确保油质的各项指标在合格范围之内，找出影响油质的因素，及时消除安全隐患，确保EH油系统及相关设备的安全可靠运行。
参考文献
[1] 沈正华,严祖林.高调油动机故障分析及处理[J].浙江电力,2003（2）.
[2] 韩守木,吴季兰,黄树红等.汽轮机及辅助设备[M].华中理工大学出版社,2010.6.
[3] 庄肖曾,黄振鸣.汽轮机调节系统检修[M].北京,中国电力出版社,1997.