大型火电机组控制用抗燃油污染分析

电力18讯：    摘  要:通过对电液控制元件结构简介和油液污染后元件失效形式分析,指出抗燃油污染对机组运行的严重危害;在实地调查的基础上,详细列出造成控制用抗燃油污染的多方面原因;结合电厂实际提出了防止抗燃油污染,改善机组运行可靠性的具体措施。
关键词:汽轮机　旁路　电液控制　抗燃油　污染

0  前言
    随着数字电子技术和高压液压技术的发展,机电一体化计算控制的电液控制系统在300～600MW火电机组汽轮机、汽轮机旁路及其它设备调节系统中的应用越来越普遍。这种控制系统的核心是电液伺服阀、电液比例阀、电液转换器等元件。它们作为信号转换和功率放大元件直接影响调节系统的性能,而适用于大型火电机组电液控制系统的工作介质――抗燃油的清洁度是电液控制元件正常工作的必要条件。现代化大型机组中油液清洁与否,即有害物质(固体颗粒)对油液的污染不只是某一专业的事情,而是事关整台机组能否正常运行的重大问题之一。

1　电液控制元件结构简介和油液污染元件失效形式
　　电液伺服阀、电液比例阀是电子-液压(机-电)接口设备,它将微弱的电控信号(电流、电压或脉冲信号)转换成相应的机械位移,最终经放大输出与电控信号成比例的液压功率,是机电一体化的关键元件之一,具有控制精度高、响应速度快、输出功率大等许多优点。火电机组各调节系统中应用的电液控制元件主要有:接受电流信号力矩反馈的方向流量伺服阀,接受交流脉宽调制电压信号、直接反馈的方向、流量伺服阀,接受电流信号、电反馈的方向流量比例阀和其它电液转换器。
1.1　电液控制元件结构简介
1.1.1　伺服阀中力矩马达为电液转换装置,将电信号转为转子的角位移;再以喷嘴挡板(或射流喷嘴)作前置放大把角位移转为较弱的液压控制油流;最后以四边滑阀作液压功率放大级转换成较大的液压功率输出油流。其中前置放大部件是十分精密的部件,关键部位公称尺寸以丝米计量,如喷嘴直径,喷嘴与挡板之间尺寸;功率放大部件都是要求极高的耦合件,径向、轴向配合定位要求都以微米为单位,如阀芯与阀套配合间隙,阀芯台阶与阀套沟槽定位差尺寸。零部件一丝一毫的腐蚀和磨损都会直接影响元件调节性能和使用要求。
1.1.2　比例阀是以高精度比例电磁铁为电液转换装置,将电信号转为衔铁的线位移,以四边滑阀作液压功率放大部件。后一部分的要求基本与伺服阀的功放部件相同。
1.2　电液控制元件受油液污染失效形式对控制要求严格、配合精度精密的电液控制元件,颗粒状态固体污染物侵入油液,川流不息流动于各元件和管道之中是引起元件失效的主要原因,即会出现堵塞、卡死、冲蚀、磨损等,具体有以下形式。
1.2.1　油液中少量中等颗粒可引起前置放大部件滤油器淤塞,节流小孔、喷嘴堵塞,使元件无法工作或误动作。
1.2.2　一定量中小颗粒卡堵在功率放大耦合件之间,引起活动件卡紧,滑芯不能动作。
1.2.3　工作状态下油液中质地较硬的微细颗粒长期冲刷滑阀节流口、喷嘴和挡板,日积月累使锐边钝化、尺寸改变,导致元件性能下降,甚至失效。
1.2.4　油液中的固体颗粒污染物流动时进入元件运动件间隙内,由于它和元件表面相互作用,产生各种形式磨损,导致元件表面损坏和性能下降。
1.3　抗燃油污染对电厂机组的危害电厂运行机组中主辅设备调节系统的任一失效或误动作都将危及整台机组正常工作,轻者发电功率受到波动,重者造成停机停炉事故,使电网、电厂都受到很大的损失。从部分电厂了解,由汽轮机引起的停机事故中大部分因电调系统抗燃油污染伺服阀卡涩所致。

2　电液控制抗燃油污染分析
2.1　抗燃油污染源分类
2.1.1　液压系统各部分潜在的污染物主要指原始投运油液本身存在的污染物,其次是管道冲洗不彻底,残存的污染物,第3是一些净化质量差的元件、辅件、容器投运后在油液冲刷、振动作用下脱下,进入油液的污染物。
2.1.2　系统冲洗后外界侵入的污染物主要是指投运后因油液泄漏,补充不合格油液中的污染物,其次是系统密闭不严侵入油系统的污染物,第3是系统设备检修过程中外界侵入的。
2.1.3　系统内部生成的污染物主要是运行时在液压元件运动付之间因冲刷磨损生成的微细颗粒,或因油液本身、橡胶密封件老化变质出现的污染物。
2.2　机组抗燃油污染原因分析机组控制系统抗燃油污染严重首先是传统观念中这似乎并非十分重要,往往被忽视;其次,由于它涉及机组安装阶段和油液外购等各方面质量问题;第3,它在管理上又涉及各个专业,所以始终是难以根治的顽症。据笔者在部分电厂实地了解,抗燃油污染原因主要有以下几方面。
2.2.1　安装阶段遗留一定污染隐患
    a.　原始油液不合格
    对于电液伺服阀,抗燃油的颗粒度等级应该高于SAE749D标准2～3级(即NAS5～6级),而从国外购进的抗燃油(新油)其颗粒度等级往往低于该要求。许多新机组安装阶段电建公司不顾有关规定,将不合格或未经检测的抗燃油,也不用专用滤