汽轮机进气阀油动机泄露控制策略

 引言

随着电力技术的发展，当前汽轮机控制系统多采用先进的数字式电 液调节系统，它以多功能处理器（MFP）为核心的DEH 控制系统，采 集机组的转速、功率和有关参数，经过分析、鉴别、计算后传输控制信 号给汽轮机伺服系统，伺服系统接受计算机传送来的控制信号，通过各 自进汽阀操纵座和油动机控制汽轮机各汽机汽阀门的开度，使汽轮机符 合启动运行要求，当危及汽轮机本体安全的情况出现时，又能迅速关闭 汽轮机的所有进汽阀门，保证汽轮机安全。
  1.设备简介
  发电厂汽轮机机组进气阀均各自配备有油动机，其作用为进汽门提 供提升力，其用以驱动汽机进汽阀开启，满足各种运行工况下进汽量的 需求。油动机由活塞杆、活塞、前端盖、后端盖、缸筒、缓冲装置、防 尘导向环、活塞杆串联密封、活塞密封和相应的联结件构成。其液压动 力油以磷酸脂抗燃油为工质，以 12.8Mpa高压油为驱动工作油压。油动 机是现代汽轮机控制系统执行机构，是汽轮机DEH系统重要组成部分， 它能否正常工作，故障频率的高低均对汽轮机安全稳定运行起着至关重 要的作用。
  2.常见油动机泄漏故障原因分析
  2.1 油动机堵头及其附件松动而漏油
  机组变工况及正常运行中进汽阀开度变化对油动机都产生影响。进 汽阀开度变化引起蒸汽节流，由于蒸汽节流扰动使进汽阀门产生振动， 阀门振动传递到油动机及附件集成块，容易使堵头松动密封失效。其次 机组运行中进汽阀油动机内部油压变动频繁冲击也是容易起堵头松动 密封失效漏油的重要原因。密封件存在在受力薄弱点，密封件会长期受 到油压大幅波动冲击受损失效而漏油。
  2.2 油动机油缸端部与活塞杆密封件磨损漏油
  对比带基本负荷的机组，调峰频繁及参与一次调频机组，由于进汽阀 开启频繁，或由于进汽阀阀门特性线性不佳，机组参与一次调频后，进汽 阀调节频繁，使油动机端部与活塞杆密封件磨损，密封件失效而漏油。
  2.3 油动机堵头、密封圈结构不合理
  油动机堵头密封有O 型密封圈与组合垫圈硬密封两种形式，两种油动机堵头各有优缺点，导致其密封失效漏油的原因如下：
  2.3.1 油动机O 型密封圈堵头密封圈在压缩状态会产生压缩应力松 弛现象，压缩应力随着时间的增长而减小。使用时间越长、压缩率和拉 伸量越大，则由橡胶应力松弛而产生的应力下降就越大，以致O 型圈 弹性不足，失去密封能力。其次是被密封的零件存在着几何精度（包括 圆度、椭圆度、圆柱度、同轴度等）不良、零件之间不同心以及高压下 内径胀大等现象，引起密封间隙的扩大、间隙挤出及密封圈挤压损伤现 象的加剧堵头密封失效。
  2.3.2 油动机组合垫圈硬密封堵头其密封垫圈采用带钢圈的硬密 封，但其抗震性能对比O 型密封圈差，但油动机组合垫圈硬密封堵头 容易接受进汽阀传递振动，从面使带组合垫圈堵头松动密封失效。
  2.4 油动机密封件选材不当漏油；
  油动机密封件由各种配方的橡胶制作，不同橡胶材料的硬度、弹性、 压缩永久变形、使用温度、与工作介质相容性各不相同，使用选材不当 的密封件，密封件易密封介质的腐蚀和磨损，密封件短期失效。
  2.5 油动机密封件尺寸不当漏油
  油动机各个规格密封件尺寸各不一样，密封件截面就各不一样。油 缸密封件装入密封沟槽后，其横截面产生压缩变形，密封件变形后的宽 度及其与轴的接触宽度都和O 形圈的密封性能和使用寿命有关，其值 过小会使密封性受到影响，过大则增加摩擦，产生摩擦热，甚至安装时 容易咬伤密封件，影响O 形圈的寿命，最终使油动机密封件失效。
  2.6 油动机密封件老化漏油；
  油动机密封件老化是密封件失效最常见原因，密封件老化除了与密 封材料有关外，温度对于密封材料的性能、寿命影响非常大，过高或者 是过低都不可以。温度过高会降低密封圈的硬度和拉伸性，密封件的压 缩永久变形就越大，其使用寿命大大降低。当永久变形大于40%时， 密封件就失去了密封能力。温度过低会使密封件变脆，其初始压缩可能 由于温度的急剧降低而减小或完全消失。在-50~-60℃的情况下，不耐 低温的橡胶材料会完全丧失初始应力，密封件就失去了密封能力而发生 泄漏。
  3.防止油动机泄漏控制策略
  3.1机组运行中应尽量减少变工况下引起进汽阀振动，降低油动机 堵头及其附件在运行中慢慢松动泄漏。对于变工况及正常运行中存在进 汽阀节流引起阀门振动现象的机组，此工况下可采用降低压力开大调门 运行方式调整，避免调门节流引起进汽阀门振动，降低油动机堵头及其 附件在运行中慢慢松动泄漏。
  3.2参与深度调峰、一次调频机组，提高进汽阀配汽流量线性，减 少时进汽阀门参与调峰、一次调频进汽阀频繁调节，避免油动机往复运 动时产生摩擦热→收缩→紧箍力增大→产生摩擦热→……反复循环，就 大大地降低了进汽阀油动机密封圈橡胶的老化和磨损，避免油动机端部 与活塞杆密封件磨损及受热老化密封失效。
  3.根据机组实际运行情况，结合进汽阀油动机O型密封圈堵头及组 合垫圈硬密封堵头优缺点，合理选择进汽阀油动机堵头。对于带荷定负 荷的机组可选用O型密封圈堵头。参与机组调峰及一次调频频繁机组选 用组合垫圈硬密封堵头。
  3.4油动机密封圈会跟密封介质产生直接的接触，如果他们之间没 有很好的相容性不仅会损坏密封圈还会污染密封介质。密封圈的材质要 不受密封介质的腐蚀和磨损、发生化学反应等一系列的情况。由此需根 据密封介质来选择密封材料这是非常重要的依据，汽轮机进汽阀油动机 普遍采用磷酸脂抗燃油，应选用氟橡胶材料或聚四氟乙烯材料作为密封 圈材料，尽量避免选用与工作介质不相容密封材料。
  3.5 使用尺寸不当密封件易导致密封件挤压咬伤、扭曲、变形及摩 擦等现象，从而导致密封失效，由此需建立油动机密封件台账，密封件 更换时必须按台账要求进行更换，避免错用不同规格尺寸的密封圈使油 动机密封件失效。