330MW机组EH油系统运行维护

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  摘 要:分析了EH油系统在330MW机组发生的故障原因,提出了日常维护和防范措施。
  关键词:EH油系统;维护;运行
  一、EH油系统概述
  江苏华电扬州发电有限公司的330MW汽轮机是哈尔滨汽轮机责任有限公司生产的N330-16.67/538/538型机组。调节系统采用数字式电液调节系统(DEH),数字部分由上海新华电站控制工程有限公司提供,EH液压系统由哈尔滨汽轮机责任有限公司提供。工作介质是EH油。
  EH系统包括供油系统,执行机构和危急遮断系统,供油系统的功能是提供高压EH油,并由它来驱动伺服执行机构,执行机构响应从DEH送来的电指令信号,以调节汽轮机各蒸汽阀开度。危急遮断系统是由汽轮机的遮断参数所控制,当这些参数超过其运行限制值时,该系统就关闭全部汽轮机蒸汽进汽阀门,或只关闭调节汽阀。
  与采用透平油为工作介质的低压调节系统相比,EH油系统有以下特点。
  1、工作压力高
  EH油系统的工作压力一般在14~15 MPa,而低压调节系统的工作压力一般在2.0MPa。由于工作油压的提高,大大减小了液压部件的尺寸,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油系统采用电液转换器(又称为伺服阀),直接将电信号转化为油动机油缸的进出油控制,从而控制油动机的行程。这使系统的迟缓率大大降低,对油压波动也不再敏感(一般在11~16 MPa范围内都能正常工作),提高了调节精度。
  3、对油质的要求特别高
  双喷咀挡板式伺服阀最小通流线性尺寸为0.025~0.05 mm,一般节流孔径为0.46~0.8 mm,故对高压EH油的杂质颗粒含量提出了很高的要求。
  EH油具有较好的抗燃性能,但如果EH油中混入过多的水、酒精或透平油等,将大大降低EH油的抗燃性,而且可能导致EH油的变质或老化,直接影响系统的正常运行。
  4、具有在线维修功能
  某些部件有故障时可以从系统中隔离出来进行在线维修。
  二、正常运行方式
  1、运行前准备
  在机组准备启动期间,EH油系统应进行升温、升压。液压油的正常运行温度是49℃(38℃~60℃),虽然允许系统可以在21℃油温下操作,但不推荐低于21℃油温下运行,严禁在10℃下运行。
  2、启动及正常负荷运行
  启动方式不同,阀门开启顺序不一样;不同的阶段,阀门的开度不一样。这些都是由DEH控制器根据所选择的方式﹑命令和机组本身的状态确定,通过电液转换执行机构实现。EH油系统保证运行时油质﹑油温和油压。
  在机组带负荷期间,出现超速工况时,来自DEH超速保护控制器的控制信号操纵EH系统,机组出现部分甩负荷,OPC控制器输出快关中压调节阀门控制信号,激励CIV电磁阀S1快关,经一定的延时(0.3~1 s)后又迅速开启;当出现全部甩负荷或转速大于103%的额定值时,DEH控制器激励两个20/OPC母管的压力油,关闭高、中压调节阀门,降低汽轮机转速,待转速回落至允许值后,OPC电磁阀复位,DEH控制器控制高、中压调节阀,实现机组同步并网。
  机组带负荷期间,应周期地使用油再生装置,以保证EH油质。
  3、停机
  在系统停机过程中,EH系统连续运行,无论哪一类的停机,在逐步减少机组负荷时,高压调节阀控制通过汽轮机的蒸汽流量,当机组已达到最低负荷时,汽机脱扣以及发电机主开关开路,打开在危急脱扣控制组件上的四只20/AST电磁阀,释放AST母管油压,导致所有汽门关闭。停机期间,EH油系统仍保持正常油压,油动机活塞下的油压和AST、OPC母管的油压减到零。
  4、非正常运行
  当一个异常的系统停机发生时,系统操作是提供快速阀门关闭。压力开关和监视汽机工况所选择的电传感器触发汽机脱扣。一旦汽机脱扣,EH油通过危急脱扣控制组件或隔膜阀直接排放至油箱。隔膜接口阀提供一个在AST母管与润滑油系统的机械超速和手動脱扣部分之间的接口。机械超速和手动脱扣集管油压施加到AST集油母管中的隔膜接口阀顶部。这个压力保持隔膜阀在关闭的位置。当这个压力降低时,阀门开启以释放AST和OPC母管中的EH油压,导致所有的汽阀关闭以及打开排放阀。
  六只电磁阀控制危急脱扣控制组件的操作,四只阀门阻断AST集油母管的通道,这四个20/AST阀门通常被激励关闭。四只电磁阀接两个通道布置(并——串联),每个通道至少有一个电磁阀开放才能释放AST集油母管油压,提高了系统的可靠性。因为两个阀门必须同时发生故障时,才能引起故障误跳机,而且这些电磁阀门正常时是通电的,脱扣工况时失电,这些保证了脱扣操作的可靠性。
  三、EH油系统日常维护
  1、提高巡检质量
  提高运行人员EH油系统巡回检查的质量,特别是加强对EH油系统接头、焊口及密封件的检查,防止密封件损坏和接头松脱等故障发生;严格控制EH油温在正常范围内;加强高低压蓄能器的检查,保证内部氮气压力正常。EH油泵为恒压变流量泵,油泵电流是反映出EH油系统流量的重要指标。EH油系统流量的变化反映出EH油系统的泄漏量的大小,可以反映出电液转换器工作是否正常。加强EH油泵电流的监视也是保证EH油系统安全运行的重要条件之一。
  2、保持EH油系统的清洁
  定期进行清洁工作,扫除外表的灰尘油污。为了防止水分通过呼吸器侵入油箱使EH油中含水量增大,在EH油箱上呼吸器加装了干燥器,有效的防止外部水分通过呼吸器进入EH油箱;冬季及时关闭门窗,防止布置在吸风口的供油装置油温陡降,天热及时投入冷却系统。定期进行油质化验,加强化学监督,随时跟踪掌握EH油质情况,水份、酸质和颗粒度偏离正常值时及时进行滤油,不合格的油禁止进入EH油箱,避免混用不同厂家的EH油。发现油质有劣化倾向及时进行分析,及时进行EH油在线滤油工作,保证EH油的油质。EH油系统的检查和试验:   (1)定期进行EH油泵倒换试验。定期进行EH油压低联锁试验,定期活动高中压主汽门、调门,以检查油动机、伺服阀等工作情况;
  (2)定期更换油动机入口滤油器精密滤芯,压差指示器动作时也应更换滤芯;
  (3)定期对硅藻土及纤维素精滤器运行状况进行监视。当水份和酸性指标超标时马上更换硅藻土滤芯;油质酸值过高,投用专用EH滤油机,更换新的分子筛,去除酸值,降低EH油中杂质的颗粒及酸性指标;
  (4)定期对EH油系统工作环境温度进行监测,防止EH油局部过热;
  3、提高运行人员的EH油运行经验
  组织运行人员开展EH油系统的知识讲座,讲解油动机、电液转换器等的结构、工作机理以及DEH的相关知识。采用讲、考结合的方法探讨EH系统事故案例,掌握运行特点和规律,通过事故预想、反事故演习提高处理EH油系统故障的准确性和熟练性。
  四、运行中的注意事项
  EH油在运行、检修过程中容易受到水分、温度、颗粒杂质和系统材料的污染而影响它的使用性能。加强EH油的运行监督及检修质量管理,对延长EH油的使用寿命、防止调速系统卡涩和保障机组的安全、经济运行都有十分重要的意义。
  磷酸酯EH油在运行中发生的污染既来自系统外部,也来自内部,运行中的防污染措施很重要。酸值高会加速磷酸酯EH油的水解,从而缩短EH油的寿命,故酸值越小越好。EH油在运行中的主要问题是酸值上升过快甚至超标以及颗粒度不合格。油质劣化的主要特征是酸值急剧上升,而酸值升高后导致油质进一步劣化,不但缩短了油质使用寿命,也使调速系统产生腐蚀、卡涩失灵等故障,严重影响安全生产,解决这一问题刻不容缓。
  (1)运行中应尽量避免在线更换滤网,若换滤网,新滤网本身内外部并不洁净,同时由于要取出运行中的脏滤网而其更换过程中本身就是个污染过程,因此在运行中更换滤网对伺服阀稳定工作应是不利的。
  (2)伺服阀间隙只有2μm,颗料度超标可能引起执行机构卡涩,机组超速等严重后果,加强对精密过滤器及再生器的监控管理,定期更换硅藻土滤芯及波纹纤维滤芯,降低油中杂质的颗粒度及酸性指标。
  (3)加强EH油的运行管理和维护监督,可以延长EH油的使用寿命,保证调速系统的正常工作。所有EH油在运行中都会受到热和氧化的分解作用,磷酸酯EH油还会发生水解,这些反应会由于在高温和催化剂(例如金属盐)而加速,主要后果是产生酸性。油中水分和油的氧化是油酸值增高的主要原因。通常,EH油运行一段时间后,氧化速度会加速,酸值也随之剧增。当运行中的EH油酸值超过标准时,应及时将旁路再生系统投入运行中更换吸附剂。运行的环境温度过高、水分含量大以及EH油本身的抗氧化性能等均可导致EH油的劣化。
  (4)严格监视再生,定期检查EH系统过滤器前后压差,如压差达到报警值时应及时更换滤芯以确保EH油的清洁。
  (5)EH油长期处于高温下运行,容易引起氧化,因此EH油系统装有净化装置进行连续再生。
  (6)在机组启动的同时,应投运旁路再生装置,该装置能吸附由于运行油老化而产生的酸性物质、油泥、水分等有害物质,防止油质劣化的有效措施。
  五、常见异常原因分析
  1、EH油压降低
  EH油压是EH系统中的重要参数之一。如果EH油压下降并低于7.8MPa,执行机构就会因为提升力变小而不能快速、正确地开启汽门,汽轮机就要跳闸。油压降低主要原因有:1)油箱控制块上溢流阀整定值偏低;2)油中杂质将滤网的滤芯堵塞;3)系统中存在非正常内部泄露;4)系统出现外部泄露;5)EH油泵工作失常。
  2、EH油温升高
  运行中EH油温度过高,可能会发生氧化或裂解,导致酸值迅速增加或产生沉淀物,使油质急剧劣化。EH油运行温度应控制在60℃以下,个别热点不能超过120℃。运行人员应加强对EH油油温的监视,油温升高时应及时处理。同时工作环境温度过高也会造成EH油的高温氧化和裂解,还可能造成EH油密封件O型圈老化断裂。因此应尽量降低EH油工作环境温度。
  一般情况下,EH油系统应在机组停运3天以后才能停运,防止刚停运时汽机的高温造成部分残存在油动机组件里的EH油的高温氧化和裂解。
  另外以下情况也会造成EH油温升高:
  1)安全阀泄漏。安全阀的溢流压力应高于泵出口压力2.5~3.0MPa,如果二者的差值过小,会造成安全阀溢流。此时安全阀的回油管会发热。
  2)蓄能器短路。正常工作时蓄能器进油阀打开,回油阀关闭。当回油阀未关紧或阀门不严时,高压油直接泄漏到回油管,造成内泄。此时,阀门不严的蓄能器的回油管会发热。
  3)伺服阀泄漏。当伺服阀的阀口磨损或被腐蚀时,伺服阀内泄增大。此时,该油动机的回油管温度会升高。
  4)卸荷阀卡涩或安全油压过低。当油动机上卸荷阀动作后发生卡涩会造成泄漏,当泄漏大时油动机无法开启,当泄漏小时造成内泄。此时,该油动机的回油管温度会升高。当安全系统发生故障出现泄漏时,安全油压降低,会使一个或数个卸荷阀关不严造成油动机内泄。
  3、伺服阀工作异常
  伺服阀又称电液转换器,它将控制输出信号转换成液压信号,是EH油系统的核心部件之一。它的正常与否直接关系着调速系统能否正常运转。伺服阀主要故障为卡涩和电化学腐蚀,表现为油动机始终处于全开或全关位置,其主要原因及现象主要是:
  1)伺服阀不工作。原因:马达线圈断线、脱焊;前置级堵塞,使得阀芯正好卡在中间死区位置。
  2)阀有一固定输出但已失控。原因:前置级喷嘴堵死,阀芯被脏物卡住及阀体变形引起阀芯卡死等,或内部保护滤器被脏物堵死。
  3)阀反映迟钝,响应变慢。原因:油系统供油压力降低,保护滤器局部堵塞,某些阀调零机构松动;系统中执行动力元件内漏过大,又是一个原因。此外油液太脏,阀分辨率变差,滞环增宽也是原因之一。
  4)系统出现频率较高的振动和噪声。原因:油液中混入空气量过大,油液过脏;系统增益调的过高。
  5)阀输出忽正忽负,不能连续控制,成“开关”控制。原因:伺服阀内反馈机构失效或系统反馈断开,不然出现某种正反馈现象。
  6)外部漏油。原因:安装座表面粗糙度过大;安装座表面有污物;底面密封圈未装妥或漏装;底面密封圈破裂或老化;弹簧管破裂。
  伺服阀是一个比较精密的元件,故障排除有的自己可以排除,但许多故障要送到生产厂家进行检修。
  4、EH油质劣化
  温度、水分、金属杂质三个因素对EH油劣化速度有显著影响。影响EH油酸度的因素很多,对于我们使用的EH系統来讲,影响EH油酸度的主要因素为局部过热和含水量过高,其中以局部过热最为普遍。水在EH油中会发生水解,水解会产生磷酸,磷酸又是水解的催化剂,所以,大量的水分会使EH油酸值升高。EH油的酸值升高后,必须连续投入再生装置,再生装置中的硅藻土滤芯能有效地降低EH油的酸度。当EH油的酸度接近0.1(mgKOH/g)时,就应投入再生装置,这时酸度会很快下降;当EH油酸度超过0.3(mgKOH/g)时,使用硅藻土很难使酸度降下来;当EH油酸度超过0.5(mgKOH/g)时,已不能运行,需要换油。
  六、结论
  EH油系统在汽轮机控制中具有很重要的作用,它发生故障将直接威胁机组的正常运行。从EH油系统发生的故障来看,大部分是由于EH油油质劣化引起的,一般开始时都只是小故障,只要加强日常维护,防范措施得当,EH油系统完全可以保持长期正常运行,许多因EH油系统而引起的故障是完全可以避免的。
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