錢 毅，陶榮華

(南通天生港發(fā)電有限公司，江蘇 南通 226003)

0 引言

某電廠1，2號機組為上海汽輪機有限公司制造的K156型330 MW汽輪機組，汽輪機液壓部分采用EH高壓抗燃油控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)為上海汽輪機有限公司配套供應(yīng)。EH抗燃油供油裝置主要功能是為系統(tǒng)執(zhí)行機構(gòu)提供所需的液壓動力，同時保持抗燃油的正常理化特性。近幾年來，該系統(tǒng)連續(xù)出現(xiàn)油壓波動、油中含水量偏大等問題，直接威脅機組的安全穩(wěn)定運行。該廠也采取了一些檢修和維護措施，但效果不佳，所以決定從源頭上對供油裝置進行改造。

1 供油裝置組成及工作原理

EH抗燃油供油裝置采用集裝式，其主要組成部件包括：油箱及其組件、油泵及馬達、吸油口濾網(wǎng)、出口壓力濾油器、單向閥、溢流閥、蓄能器組件、再生裝置、冷油器、油加熱器以及必備的熱工監(jiān)視儀表。

EH油泵采用進口高壓變量柱塞泵，為雙泵并聯(lián)工作系統(tǒng)，2臺泵布置在油箱的下方，以保證正常的吸入壓頭。由交流馬達驅(qū)動高壓變量柱塞泵，在供油裝置正常運行時，油箱中的抗燃油通過油泵吸油口濾網(wǎng)吸進入油泵，再從油泵出口經(jīng)過壓力濾油器和單向閥流入和高壓蓄能器相連接的高壓油母管，高壓抗燃油通過各自的油管路分別送到各執(zhí)行機構(gòu)和危急遮斷系統(tǒng)。EH供油裝置工作原理如圖1所示。

2 供油裝置運行現(xiàn)狀及分析

2.1 EH油壓波動，油泵性能下降

EH油系統(tǒng)在運行中多次出現(xiàn)出口油壓下降的情況，油壓波動范圍超過1 MPa，壓力波動大。消缺時一般采用清洗、檢查壓力調(diào)節(jié)閥閥芯和泵體內(nèi)部推動機構(gòu)等措施，但投入運行后系統(tǒng)壓力波動的故障仍時有發(fā)生。

該廠人員檢查了系統(tǒng)，分析認為造成油壓波動的原因為油泵長期運行后磨損增大，調(diào)節(jié)裝置動作不靈活。從泵解體情況看，油泵內(nèi)部變量活塞有明顯磨損，柱塞和套筒之間存在機械摩擦和雜質(zhì)卡澀，從而造成推動機構(gòu)動作不靈敏，油泵流量調(diào)整滯后于壓力變化，油泵調(diào)節(jié)性能大大下降。

2.2 油泵備件不足

該EH油泵為法國丹尼遜公司生產(chǎn)的PV29-2R5D-F00/C00泵。由于丹尼遜公司產(chǎn)業(yè)調(diào)整已逐步停止生產(chǎn)PV29泵，市場上該型號油泵備件不全，國內(nèi)替代配件不能確保油泵的修理質(zhì)量。機組檢修時，電廠將油泵整體拆裝后送專業(yè)廠家檢修，解體檢查驗證了內(nèi)部推力機構(gòu)零配件已出現(xiàn)不同程度的磨損。

2.3 吸油口濾網(wǎng)設(shè)計缺陷

EH供油裝置2臺油泵共用1個吸油口濾網(wǎng)，并設(shè)計位于油箱內(nèi)部，導(dǎo)致機組運行中吸油口濾網(wǎng)濾芯堵塞后不能進行在線更換，只有在機組停機后將EH油箱放油后才能調(diào)換。由于受EH油中顆粒物的影響，油泵吸油口濾芯容易堵塞，這樣也會造成運行中EH油系統(tǒng)油壓大幅波動。

圖1 EH供油裝置原理

2.4 油中含水量偏高

抗燃油的運行規(guī)范對運行中的抗燃油含水量有嚴格規(guī)定：含水量需低于1 000 mg/L。如果EH抗燃油中含水量過高，會腐蝕液壓元件(如泵、閥等)，引起液壓系統(tǒng)性能下降和顆粒污染，并且會使抗燃油酸度增加。所以，控制水分是抗燃油使用中必須要解決的問題。

根據(jù)油質(zhì)化驗報告，該廠EH抗燃油中含水量一直偏高，在2012—2013年間含水量為1 100—1 600 mg/L，尤其在夏季梅雨季節(jié)含水量更高。

EH抗燃油中的水分主要是通過油箱中空氣結(jié)露的方式進入的，原供油裝置中有帶干燥劑的呼吸器，EH抗燃油通過呼吸器可以減少進入到油箱中的空氣水分，但需要頻繁更換干燥劑。這不僅操作繁瑣，還容易出現(xiàn)在更換過程中因操作不當(dāng)而污染抗燃油。另外，因呼吸器本身的設(shè)計有缺陷，導(dǎo)致只有部分干燥劑能起作用。

該廠已對EH油系統(tǒng)離子交換樹脂再生裝置進行改造，離子交換樹脂對抗燃油有一定過濾、去除酸度的作用，但對抗燃油中的水分沒有去除作用。如果油中含水量進一步增高，將造成離子交換樹脂失效。

3 改造優(yōu)化措施

3.1 油泵換型

選擇合適的油泵是避免出現(xiàn)壓力波動故障的有效手段。據(jù)了解，目前300 MW以上機組EH油泵正在逐步換型，已選擇新型泵來替代。用美國威格士公司PVH074系列軸向柱塞泵來替代丹尼遜PV29系列泵。該泵能替代原泵的功能，且在輸出流量特性也有所提高。

PVH074油泵參數(shù)：額定壓力25 MPa，最大流量107 L/min。泵換型時，可保留原來的電機及出口流量計，僅更換鐘形罩、連軸器。因PVH074的進出油口在油泵的兩側(cè)，與PV29油泵不一致，現(xiàn)場需實配進、出油管和泄油管。

3.2 油泵吸油口濾芯改為外置式

將油泵吸油口濾芯組件改成外置式，如圖2所示，圖中2臺油泵各配備1個吸油口濾芯組件。這樣就可實現(xiàn)運行中在線調(diào)換濾芯，無需對EH油箱放油。此項工作可與EH油泵換型工作進行同步實施。

3.3 加裝TMR脫水裝置

當(dāng)抗燃油中水分超標時，可以考慮在系統(tǒng)中增加移動式真空濾油機進行脫水，但考慮到濾油時人員監(jiān)護、設(shè)備維護的成本和工作量，且存在一定安全隱患，該廠一直在尋求更佳脫水措施。2014年從液壓公司了解到脫水裝置(total moisture removal，TMR)能從源頭避免水分進入抗燃油中。

圖2 吸油口濾芯組件改成外置式

該脫水裝置的基本原理就是將壓縮空氣輸送到脫水裝置中，再依次通過調(diào)壓器、精密過濾器組件、脫水過濾器等設(shè)備進行過濾、干燥后送入EH油箱上部的空間，在油箱內(nèi)產(chǎn)生微正壓。在油箱內(nèi)經(jīng)過TMR脫水后的干燥空氣與抗燃油進行水分傳遞，使抗燃油中的水分進入到空氣中，水分再隨空氣由呼吸口排出油箱外。TMR脫水裝置如圖3所示。

圖3 TMR脫水裝置

脫水裝置的核心是脫水過濾器，該過濾器內(nèi)部由無數(shù)空心的纖維膜組成，經(jīng)過特殊設(shè)計的空氣流沿長度方向通過這些纖維膜；纖維膜允許水分子通過，空氣中的水分可以透過纖維膜進入到過濾器的殼體中，而干燥的空氣從另一端送出到油箱。脫水過濾器的工作原理如圖4所示。

圖4 脫水過濾器的工作原理

脫水過濾器具有82℃溫差的飽和度效果，即：脫水過濾器入口的空氣具有23 ℃時的飽和度時，出口處的空氣相當(dāng)于具有-59 ℃時的飽和度。通?？谷加椭泻?00—1 500 mg/L的水分，在這種飽和度下，抗燃油中的水分很容易脫離出來進入到空氣中，并隨空氣排出油箱外。該脫水裝置的性能參數(shù)如表1所示。

表1 脫水裝置的性能參數(shù)

該廠利用機組檢修機會實施了改造，將TMR脫水裝置布置在EH油箱附近，通過膨脹螺栓安裝固定在地面上，并由儀用空壓機房來的壓縮空氣為TMR提供壓縮空氣源。

同時在管路上加裝1臺空氣過濾裝置，該過濾裝置是利用該廠化學(xué)反滲透裝置改造更換下來的膜元件自制而成的，能較好地控制了進入TMR裝置的壓縮空氣的品質(zhì)?？諝膺^濾裝置進口加裝切斷閥門，便于隔離更換濾芯。TMR脫水裝置安裝系統(tǒng)如圖5所示。

圖5 TMR脫水裝置安裝系統(tǒng)

4 改造后的效果

2014年5月對供油裝置實施改造后，至今機組的運行情況和油質(zhì)指標化驗情況達到預(yù)期。

(1) 更換新型油泵后EH油系統(tǒng)壓力穩(wěn)定，未有油壓波動的情況發(fā)生，避免了油壓波動、壓力降低造成機組停機的隱患；油泵的維護消缺成本大大降低，備品備件齊全；油泵吸油口濾網(wǎng)改為外置式后濾芯能在線更換，避免了原來放油更換濾芯時造成的油質(zhì)污染、環(huán)境污染。

(2) 根據(jù)油質(zhì)化驗報告，該廠在2012—2013年間，EH油含水量在1 100—1 600 mg/L。在采用真空濾油措施后，含水量雖在1 000 mg/L標準內(nèi)，但到夏季由于空氣濕度大，含水量仍超標；2014年5月在安裝TMR脫水裝置后，EH油中含水量在7天之內(nèi)由1 150 mg/L下降到140 mg/L，且此后一直保持在100 mg/L以下。在這樣的含水量條件下，抗燃油的降解速度和酸性物質(zhì)的產(chǎn)生速度也大大降低，避免了部件腐蝕，使抗燃油維護費用下降，同時減少了更換油箱呼吸器干燥劑的維護和材料費用。

(3) 脫水裝置安裝后長期連續(xù)使用正常，基本上做到免維護運行。其脫水過濾器使用壽命能達5年以上，前端的過濾器組件濾芯視氣源情況，僅需在機組檢修時定期檢查清潔情況。

5 結(jié)束語

該廠EH供油裝置實施改造后，目前運行良好，解決了一直困擾該廠的油壓波動和油中含水量偏大的安全隱患。選擇合適的油泵和使用清潔油液是避免出現(xiàn)壓力波動故障的有效手段。建議今后應(yīng)定期檢測抗燃油的顆粒度、水分、酸值等指標，及時掌握油質(zhì)情況。只要加強日常維護，及時發(fā)現(xiàn)、盡快處理、防范措施得當(dāng)，完全可以保證EH油系統(tǒng)在較長周期內(nèi)穩(wěn)定運行。

1 上海新華控制技術(shù)(集團)有限公司.電站汽輪機數(shù)字式電液控制系統(tǒng)—DEH[M].北京：中國電力出版社，2005.

2 楊笑峰，高天云.EH油系統(tǒng)常見故障原因分析及防范措施[J].世界儀表與自動化，2008，12(9)：52-53.

3 電力行業(yè)電廠化學(xué)標準化技術(shù)委員會.DL/571—2014電廠用磷酸酯抗燃油運行維護導(dǎo)則[S].北京：中國電力出版社，2014.