东汽300MW机组调速汽门油动机压力油管振动与处理

摘 要： 汽轮机调速汽门油动机是抗燃油系统系统重要执行部件，正常运行中，机组在一次调频作用下调速汽门油动机快速、稳定动作，满足电网负荷变化需要，由于抗燃油压力冲击导致调速汽门油动机压力油管振动现象产生，导致机组事故非停。针对此问题，本文提出消除调速汽门油动机压力油管振动处理措施，加装蓄能器有效吸收压力油压波动及管路激振，保证汽轮机抗燃油系统安全可靠地运行。

关键词：油动机 油管 振动 处理

中图分类号：TM621 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2017）03-0317-02

张家口发电厂二期机组系东方汽轮机厂制造，（以下简称张电）容量为300WM，抗燃油系统高压蓄能器共有3组，安装在压力油管道上，规格为2×9.5L单位（装在油箱上），2×37.8L单位（2组），用来吸收压力油压波动及管路激振，并能够在两台抗燃油泵都停运的情况下，维持系统静态压力3-5分钟；高压蓄能器均为氟橡胶皮囊式蓄能器，预充氮压力为8.6MPa，高压蓄能器通过集成块与系统相连，集成块包括隔离阀、排放阀以及压力表等，其中压力表指示的是油压而不是气压；低压蓄能器共有4组容量均为2×9.5L单位，通过集成块装在有压回油管上，要求在近可能靠近高压主汽阀油动机及中压调节油动机的地方各装有一组低压蓄能器，其作用是：在遮断情况发生时，吸收增加的排油，防止排油背压过高，其型式为氟橡胶皮囊式蓄能器，预充氮压力为0.2MPa，集成块上的压力表仅仅指示油压。蓄能器工作特性的好难现赜跋炜谷加拖低车陌踩稳定运行，尽管如此，张电二期机组多次发生高压调速汽门油动机压力油管振动，导致压力油管焊口开裂，机组发生非停，本文着重结合张电生产实际，反复调研确定在高压调速汽门油动机入口滤网集成块加装抗燃油蓄能器，解决高压调速汽门油动机压力油管振动展开论述。

一、调速汽门油管脉动冲击原因分析

机组参与一次调频后，DEH会根据网频变化调整输出功率，这样高压调节阀油动机的动作频率会增大，动态耗油增加，当电网负荷变化相对机组功率较大时，会引起调门的急调，由此引起抗燃油管路的压力脉动。

1.压力油脉动产生的过程

当给电液伺服阀输入信号电流时，伺服阀的滑阀位移与信号电流成比例变化。在伺服阀开闭过程中，伺服阀前和伺服阀后油管内压力发生变化。伺服阀关闭压力油路时，管内油液的动能转化成压力能，使紧靠近伺服阀前油管内压力升高；伺服阀开启压力油路时，则紧靠近伺服阀前油管内压力下降，伺服阀关闭回油油路时，由于油液流动的惯性，使紧靠近伺服阀前油管内压力下降；伺服阀开启回油油路时，紧靠近伺服阀前油管内压力升高。在机组功率频繁调节的过程中，伺服阀频繁启闭，管路内压力频繁变化，且一个波段紧接着一个波段地频繁发生，即伺服阀前后的压力变化以压力波形式沿着管路传播，造成对管路的液压冲击，引起管路振动。

2.高压蓄能器特性

蓄能器在高压抗燃油供油系统中用来储存压力油并根据需要放出所储存的液压油去做功。其主要作用如下：

2.1 当泵处于卸荷状态时，此时单向阀和蓄能器起保压作用，因蓄能器可以向系统补油，用来补偿泄漏，维持系统油压（泄漏的主要原因之一是伺服阀泄漏）。这样保压时间相对来说就延长了。

2.2 可以承担辅助动力源和紧急动力源。当调节系统执行机构动作需要供油时，不论泵正在向系统供油，还是处于卸荷状态，蓄能器上的氮气通过膨胀把油排出，以使执行机构顺利完成工作。

2.3 当调节系统的执行机构突然停止时，管内油流将发生急剧变化，而产生油压冲击，这时蓄能器能吸收和缓冲液压冲击。

2.4 蓄能器还可以用来维持溢流阀及卸荷阀的压力，以防止它们发生振动。

蓄能器应有足够的容积和充油压力，为使在机组甩负荷的同时主油泵故障停止供油时，仍能维持系统液体压力。保证系统正常工作。在此异常工况下，一般要求系统液体压力的降低值不大于正常工作压力的5%。其压力值P2用下式计算：

P2=P1（V1 / （V1+Vc））K Mpa

式中：P1―系统液体压力 MPa

P2―蓄压器内液体排放后的压力 MPa

V1―蓄压器正常运行工况下的气体容积 L

Vc―油动机（执行机构）充油容积 L

K―蓄压器中气体的绝热指数，当为氮气时，K=1.4

二、处理方法分析与实施

机组参与调频是电网稳定和动态品质的需要，由此产生的抗燃油管路内液体流速的变化是不可避免的，为了减小因流速变化对管路系统的冲击，必须从以下两方面考虑：

1.增强管路系统的抗冲击性

加固管道，提高管路系统刚性，对长管道要注意设置足够的隔振支撑点，保证管道有足够的刚性，防止管道共振；减小管路系统重量，管路上的阀门、过滤器等质量较大的部件和设备应用支架固定在基础上。特别是油动机入口滤油器要用专用支架加以固定。

2.在抗燃油系统中设置蓄能器（消振器和滤波器）减小冲击压力

对于高频振动与噪声，可通过在系统中设消振器和滤波器予以消除。消振器是在一个圆柱壳体内切有螺旋槽，将车有外螺纹的管子拧人其中。转动管子，使其沿壳体轴向移动。脉动的液体通过管子及壳体左端的侧孔进入消声器。此两路流体又在壳体面右端以一定的振动相位差汇集起来，由此抑制振动与噪声。通过旋转管子可调整需要消振的振动频率。

液压滤波器是设在管路中的液容、液感、液阻单元或它们的组合，用来衰减脉动幅值，常将其串联、并联或串并联于液压系统中。

3.加装蓄能器

针对汽轮机高压抗燃油系统，采用蓄能滤波器消除振动与噪声是一种简单有效的办法。蓄能器的缓冲作用可有效过滤压力脉动。在油动机入口滤油器集成块上加装一个1升左右的蓄能器，能有效吸收因伺服阀频繁动作引起的压力波动，减小对管路的压力冲击。

4.具体实施图如下图一

5.蓄能器安装

机组停机、停止抗燃油泵并确认系统无压力油的情况下，选择1号-4号高压调速汽门油动机滤网集成块进行安装，取下油动机入口滤油器的“OUT”口螺塞，拧上接头套件，接头套件的另一端拧上蓄能器，然后用专用固定支架将滤油器集成块和蓄能器固定好，最后将支架固定在基础上。

5.1蓄能器充氮程序

高压蓄能器正常充气压力为9.6MPa，如果气压降至7.84MPa时应对蓄能器进行重新充气，在机组运行时一次只能对一个蓄能器进行充气，否则对机组运行有影响。充气步骤如下：

5.1.1 首先检查充气工具及软管上的接头螺纹与氮气瓶上的接头和蓄能器充气嘴接头上的螺纹是否匹配，若不匹配，需加工过渡接头。

5.1.2 关闭高压蓄能器的进油截止阀（见图二），把蓄能器从系统中隔开来，并缓慢打开蓄能器的回油截止阀，将蓄能器中的油液排净。

5.1.3 将充气工具上软管拆下，换上堵头，利用充气工具，对各高压蓄能器的氮气压力进行测量，该压力值可供以后参考。

5.1.4 将充气工具上堵头拆下，换上软管，将蓄能器的充气嘴和氮气瓶用充气工具连接起来，关闭充气工具上放气口的针阀，慢慢打开氮气瓶上的阀门，向蓄能器充氮，同时监视充气工具上的压力表读数。一分钟后，再测一下压力，不够再充，然后打开充气工具上放气针阀，拆去充气工具的软管，并检查蓄能器的充气嘴有无漏气，若有漏气，则需更换充气嘴；若无泄漏，装上蓄能器充气嘴上的罩盖。

5.1.5 关闭蓄能器上的回油截止阀，缓慢打开蓄能器的进油截止阀，直至全开。

5.1.6高压蓄能器刚开始运行时，每周维护一次，以后每月维护一次，主要是检查气压，必要时充气。

5.2蓄能器使用注意事项

5.2.1 蓄能器要设置在远离热源的地方。要用卡子、托架之类把蓄能器牢固固定在壁面上或架子上，使蓄能器不受振动和过大的应力。

5.2.2 与液压回路的连接口处应设置单向阀。这是为了便于维护检修，或者在使用多个蓄能器时使流量均等。当多个蓄能器用于同一个蓄能器回路时，要布置成使蓄能器在同样的工作条件下使用。

5.2.3 只准用氮气充入蓄能器。要在临近使用之前才充气。充气后一周之内至少检查一次气压，如果没有异常以后每隔三个月检查一次气压。在充气阀上接上带气压表的充气工具，然后打开充气阀，即可从气压表上读出气体压力。但是用这种方法每检查一次气压就得放掉一点气体，所以不宜用于容量^小的蓄能器。有一种可以避免气体损失的在蓄能器油口端间接检查气体压力的方法。系统停机后，在慢慢打开截止阀把蓄能器中的压力油逐渐放回油箱的同时，注意观察接在蓄能器油口端回路的压力表。压力表指针先是慢慢地向低压转动，达到某压力值后急速转到零压。指针转动速度发生突变时的压力读数，就是蓄能器的充气压力。

5.2.4 在使用蓄能器的系统中，发现卸荷阀或压力继电器的工作区间变化、蓄能器回路压力表读数变化或蓄能器上部温升减小等现象，可怀疑蓄能器异常，需测定气压或酌情分解检查。正常使用中每隔三年应检查蓄能器内部状态和壳体壁厚；设备长时间不运行时应放气。

5.2.5 在装有蓄能器的抗燃油液压系统上进行任何作业之前，必须先行卸掉系统压力。蓄能器壳体不准进行任何焊接和加工。修理不当可能引起严重事故，所以必须把需修理的蓄能器送回生产厂进行修理。

三、结语

在调速汽门油动机入口滤油器集成块上加装一个1升左右的蓄能器，能有效吸收因伺服阀频繁动作引起的压力波动，减小对管路的压力冲击，防止抗燃油油压突变、脉冲对汽轮机抗燃油系统运行有着十分重要的意义，避免机组非计划停运，建议推广其它机组安装使用，用于指导生产，从而有效保证汽轮机抗燃油系统安全可靠地运行。

参考文献

[1]汽轮机蓄能器的质量监督与管理

[2]东方汽轮机厂培训教材

[3]德阳恒瑞液控公司技术改进方案

作者简介张永斌：男，（1969-），汽轮机调速系统高级技师、工程师，张家口发电厂设备部汽机专业高级点检员。