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液压控制阀故障问题分析发布日期:2013-06-06
    MS9001E型燃气轮机发电机组其简单循环带基本负荷燃用180号重油时的功率为13.8MW, 压比为l2.3。 其总体结构布置中2号轴承布置在压气机与透平机之间, 3号轴承布置在透平排气扩压段内。压气机进口导叶可调, 通过9OTV-1控制。由主燃油泵供给燃料, 主燃油泵的燃油旁通阀调节机组的燃料量, 进而控制负荷的变化。而燃油旁通阀由65FP-1控制, 该燃机自2002 年下半年以来多次发生因65FP-l故障造成开机延时或燃料量大幅波动而跳机。 1.故障及原因分析 65FP-1是一个电液转换器(或称伺服阀),当输入线圈的电流信号发生变化时, 扭矩马达带动电枢和柔性管动作, 引起第一级喷射管两侧的流量变化, 进而改变第二级滑阀两端压力并带动滑阀动作, 使油缸进油或出油,从而带动燃油旁通阀工作。燃油旁通阀故障现象主要有两种: 一是在开机过程中, 点火后燃油流量FQL偏离流量输入信号FSR, 流量过大造成超流量保护动作而启动失败, 有时没有流量或者流量非常大而启动失败。另一种是在正常运行过程中, 燃油流量FQL瞬间偏离流量输入信号FSR, 在几秒钟内燃油流量上飚或下降, 但在几秒钟内又能恢复。当燃油流量下降时, 负荷下滑, 即刻又恢复, 一般不会发生跳机, 而当燃油流量上飚时, 负荷上升, 有可能造成排气温度高而跳机。 65FP-1电液转换器发生故障后, 曾经解体清理,从解体情况看, 内部油滤上有不少油泥, 滑阀金属表面能刮下一层漆状沉积物, 呈硬质半透明棕色涂层。这种油泥和漆状物是伺服阀故障的原因。造成液压控制阀故障的原因好像是油质恶化, 但润滑油常规化验指标(粘度、清洁度、酸值等)均符合要求, 而且润滑油到液压油有一个0.5μm的精滤, 滤网压差正常, 即使更换了油滤,液压控制阀并没有好转的迹象。进一步(2002年5月)分析润滑油指标, 润滑油的抗氧化性试验得出,7号、8号机Millipore油泥已分别达到4.21mg/100mL和6.12mg/10OmL。 由于备品油选型和工期安排问题, 在2003年初先对8号机用TURBO GT32润滑油进行了更换。更换后, 没有再发生65FP-1的卡涩问题。但7号机没有更换,问题依然存在, 而且有严重化趋势。到2003年3 月中旬, 对7号机润滑油再次取样,Millipore 油泥达到了9.16mg/100mL,在4月大修中用TURBO GT32油更换, 更换后几次开停机都没出现65FP-1的卡涩现象。 2.润滑油的选型 燃气轮机中的润滑油处于极为恶劣的高温氧化环境中,巴氏合金轴承可承受的温度高达120℃,但轴承周围的密封空气温度更高, 那里油膜温度可达130℃, 有的最高甚至有140~150℃, 这已达到或超过矿物油及添加剂的温度极限。加上暴露于密封空气中, 油的氧化非常剧烈。正因为燃机润滑油在运行中遇到的最大挑战是高温氧化, 所以燃机润滑油规格中抗高温氧化性能是最值得关注的指标。联邦氧化试验能比较好地反映油在高温下的抗老化、抗油泥生成性能。联邦氧化试验时, 油中加入五种金属作为催化剂(铜、银、铝、镁、铁), 在175℃下,通入空气流进行72h的老化。试验报告油老化后粘度的变化、酸值的增加量、油泥的含量等。油品在此试验中经历最苛刻的高温抗氧化考验。常规化验对粘度和酸值关注比较多, 但对于要用作液压油的燃机润滑油, 油泥对液压控制器的威胁要引起足够的重视。 在比较了多种润滑油的各种技术经济指标后, 选择壳牌公司的TURBO GT32。 它是由基础油XHVI和特殊的耐高温添加剂配方。 XHVI基础油是合成烃类油, 它的独到之处是自身抗氧化性强, 不易生成氧化物, 同时具有很好的聚合物溶解性。经油泥生成试验(175℃、72h),TURBOGT仅为35mg/100mL,而矿物燃气轮机油高达750~1000mg/100mL。 3.换油工作 为了最大限度地清除系统中残存的旧油、油泥、沉积物、漆膜等在维修过程中进入的杂质, 经过清洗油箱及管路、反复用冲洗油冲洗、再清洗、再用工作油冲洗、排放后加注全新工作油。换油时,①尽量放尽旧油, 减少对冲洗油的污染。在 60~70℃油温时排放, 清除油箱、冷却器等大容器内积油, 打开低位阀门和管路接头, 更换所有过滤器。②冲洗过程中, 尽量形成湍流, 油温最好能在30~80℃波动。在进油口和回油管上加装滤网, 当滤网压差过大时, 应及时更换。③加热油时, 不得超过88℃, 加热器表面温度不得超过120℃, 停止油循环时加热器表面温度不得超过66℃。 ④冷却器单独循环, 伺服阀、轴承等敏感部件走旁路。⑤工作油冲洗时油温最好控制在60~70℃。⑥换油后, 提取油样全面化验, 与桶中新油对比。 4.结论 对于燃汽轮机的润滑油品质建议定期进行分析试验, 特别对要用作液压油的润滑油,要进行旋转氧弹试验和Millipore油泥含量分析。当油泥含量达到 5mg/100mL时, 应及时换油, 否则油泥生成速率会加快, 给液压控制件带来威胁。 由于润滑油不可避免接触高温介质和高温部件, 容易发生氧化, 加剧了油泥的析出, 从而不适合用作液压油。因此,建议燃气轮机设计中考虑将润滑油与液压油分开, 从而避免液压油接触高温部件或介质, 并且换油时, 换油量也可相对小些
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