汽轮机调节油系统潜在故障及原因分析

张 强，谭兴春

（海南核电有限公司，海南海口 572732）

0 引言

汽轮机调节油系统是DEH 数字电液调节系统的重要组成部分，系统的动作直接与机组的稳定关联。例如，汽轮发电机的转速和负荷是通过改变调节汽阀的位置（开度）来控制的，而汽阀开度则靠汽轮机调节油来维持。因此，系统的安全、平稳和连续运行，是机组经济安全的必要条件，起着至关重要的作用。

1 汽轮机调节油系统基本组成及功能

汽轮机调节油系统由执行机构、危急遮断和供油系统等3个部分组成。汽轮机组正常运行过程中，汽机调节油系统应能连续地向各管路和汽阀提供正常压力的EH 油。

2 EH 油系统主要运行参数

2.1 EH 油温

系统运行时，EH 油温正常值约50 ℃，以降低油的黏度，改善油的流动性能。当系统油温升高至55 ℃时，投油冷却器（冷却水电磁阀开启）和温度开关（003ST）将发出油温高报警，自动保护切电加热器；当油温升高至60 ℃时，温度开关（004ST）将发出油温高高报警。当油温降至40 ℃时，温度开关（002ST）将发出油温低报警，同时切除油冷却器（关闭冷却水电磁阀），并停运循环再生泵；当油温降至20 ℃时，温度开关将发出油温低低报警，闭锁启动EH 油泵。

系统运行时，油温低于40 ℃，需手动投运电加热器，高于50 ℃，需手动停运电加热器。EH 油温过高过低都会影响系统稳定运行，油温过高导致油的品质下降，EH 油的黏度过低而影响阀门调节；油温过低导致油的黏性增加，过滤器压差将上升，EH油泵电机可能过载（柱塞式变量泵对油液的清洁度及黏度要求很高，必须确认油温高于20 ℃，才允许启动泵组）。

2.2 EH 主油箱液位

系统运行时，EH 主油箱液位正常值约为550 mm（500～650 mm）。670 mm 高油位报警，450 mm 低油位报警，270 mm低低油位报警送至主泵控制柜闭锁启泵。当油位高时，严重影响EH 油压力瞬态响应能力，油质可能恶化。油位低时，泄漏严重不可控制时，可能导致主控被迫停运调节油泵，停运汽轮发电机组。

2.3 EH 油压

系统运行时，供油压力是通过供油泵的调压装置（GFR081/082VH）调整。油泵的出口母管压力约14.8 MPa，额定压力在15 MPa 左右。在压力降低到11.2±0.05 MPa 时，压力开关动作，触发压力低报警（GFR001SP 动作），备用供油泵自动启动（GFR003SP 动作）。在备用泵顶替运行油泵过程中，系统油压由高压蓄能器补充调整。

3 EH 油系统可能会出现的故障、原因分析和应对措施

3.1 EH 油压波动

在汽轮机正常状态时，EH 油压的波动可能会高于1 MPa。EH 油的备用泵为恒压变量柱塞泵，该泵通过出口压力的变化自动调整泵的输出流量来调节压力。若压力波动范围在1 MPa以上，则判断该泵出现调节性故障。当油泵出口压力（系统运行压力）比额定压力偏高时，可能导致系统承压过大出现漏点。

3.1.1 原因分析

（1）滤网堵塞。系统运行过程中主泵流量约为10 L/min，若吸油滤网堵塞，使得油泵油量减少，使EH 油泵压力变小。

（2）系统发生内漏。在供油管路内的高压油流经各供油设备和装置时，由于设备本身存在的缺陷造成系统内漏。供油管路的高压油直接返回主油箱或回到无压油管路，造成系统的压力不稳定并下降。

（3）系统的高压蓄能器内胆遭到破坏，致使高压蓄能器起不到压力补偿作用。

3.1.2 应对措施

参考电站一些经验，可采取以下措施，避免油压波动或防止油压波动进一步加剧。

（1）改变运行方式。通过外置滤油机来代替循环油泵，减小油压波动。

（2）切换至备用的EH 主油泵。当发现油压下降，同时主油泵电流也异常波动时，应先启动备用泵来稳定油压，再根据以下不同情况采取进一步措施：①当切至备用主油泵运行后，油压恢复稳定且电流正常，则可以排除系统内漏，此时应采取如下措施，调整主油泵出口压力调节阀压力整定值，必要时更换出口压力调节阀。通过调整EH 主油泵出口压力调节阀整定值，使EH母管压力恢复稳定；调整主油泵出口安全阀压力整定值，必要时更换；主油泵出口压力调节阀和安全阀调整或更换后，再启动后仍然存在问题，此时基本可以判定泵本身有故障，应及时修复或更换。若油压降低的同时主油泵电流也随之减小，则过滤器堵塞的可能性最大，导致吸油量减少，主油泵电流减小，此时应及时滤油或更换过滤器。②当切至备用泵后，油压仍然波动且主油泵电流增大、油温升高，则最大可能是系统存在泄漏，应通过点温仪测量高压油设备回油管线（如安全阀的回油管、蓄能器的回油管、油动机的回油管等）的温度，来查找具体是什么设备存在内漏。在不影响系统运行的前提下，及时停止或退出内漏设备运行，处理内漏设备；若油位也随之下降，此时还应检查蓄能器压力，检查蓄能器皮囊是否损坏，以及蓄能器充氮阀是否存在外漏，将损坏的蓄能器隔离并修复或更换。

3.2 EH 油箱油位快速下降

EH 油箱油位反映了油箱内储油情况，重新开主油泵前，油箱油位应在500～650 mm。正常运行油位应为550 mm，低于450 mm 时，有报警信号输出，当EH 油箱油位低于正常液位时，应及时补油。当液位低于270 mm 时，泵易将空气吸入，EH 系统产生气蚀，系统压力不稳或建立不起压力，故在此油位下系统不能工作，将停泵。停泵后，油压低即跳机。参考电站，正常无漏油工况一个月内油位不会下降20 mm。

3.2.1 参考电厂（秦山二期）EH 油箱油位快速下降事例分析及应对措施

2013 年8 月17 日19：02，在中央控制室翻阅KIT 趋势时发现EH 油箱液位快速下降，由47.8 cm 降至46.5 cm。主控立刻通知现场人员查找漏点，发现4GFR518VH 下游管道与过滤器连接处喷油（往外喷射拇指粗细油柱）。紧急联系维修机械人员，沟通后，先往EH 油箱油位加至正常油位（由42.2 cm 涨至57.7 cm），同时现场又备用5 桶油，安排专人负责加油。EH 油箱加油后联系化学取样人员对油脂进行取样，同时安排人员对EH 油箱进行滤油。21：01，4GRE010VV 油压低自动关闭，维修人员拆除4GFR518VH 带压堵漏的卡具后，运行人员关闭4GFR518/524/530VH，将漏油点隔离。18 日凌晨，喷油点接头处理完成，因检修用胶需要24 h 凝固，19 日早班投运GRE010VV油回路，恢复4GFR518VH 夹具；4GRE010VV 附近保温层浸入EH 油有少量冒烟，现场准备好相应灭火设备，运行二级干预队员做好待命随时启动，并通知保卫消防人员。为防止火灾已将保温层拆除，使用大量吸油纸清理漏油。

3.2.2 EH 油箱油位下降原因

油系统外泄漏。高低压蓄能器内胆损坏或蓄能器充氮阀存在外漏情况。

3.2.3 应对措施

（1）及时检漏及补漏。从上述事例中可知，漏油导致的隐患，应对措施如得当及时，事故完全可以避免。例如，发现EH 油箱油位异常下降，首先应考虑查找漏点，同时对EH 油箱进行补油及滤油、取样，使EH 油油位补至正常油位及油质合格。发现漏点后，快速将漏点隔离或带压堵漏，消除漏油，同时应对现场漏油区域做好灭火准备，并用吸油纸清理漏油，防止发生火灾。

（2）更换蓄能器内胆或充氮气。若发现EH 油箱油位异常下降后，发现系统管道接口并无漏点，此时应检查高低压蓄能器氮气压力，并更换故障蓄能器或充氮气。

3.3 EH 油油质下降

EH 油是三芳基磷酸脂型抗燃油，油中的氯含量、水分、酸值和电阻率等参数超标，会腐蚀金属器件，对油品造成不可修复性的破坏。

3.3.1 参考电厂（秦山二期）EH 油油质下降事例分析及应对措施

在302 大修工作中，发现EH 油箱底部有少许黑色附着物，检查发现这些黑色附着物来自加热器套管表面。针对以上现象，厂家建议将EH 油箱的2 组加热器功率由2.4 kW/组降为1.2 kW/组。最终将EH 油箱的2 组加热器功率由2.4 kW/组降为1.2 kW/组。新加装的安装接口与原加热器相同，功率降低不会影响系统正常运行。昌江核电厂也可能存在这样问题，需要随时关注油质变化，及时响应。

3.3.2 EH 油油质下降原因分析

（1）抗燃油酸值增加。原因有：①运行油温高，导致老化；②油系统存在局部过热；③油中含水量大，使油水解。

（2）EH 油颗粒污染度高。原因有：①系统内部产生，例如，管道、油箱或汽阀氧化腐蚀后产生的颗粒物；②系统外部杂物进入，例如，检修和注油过程中夹带杂物侵入。3.3.1 中就是系统内部产生的颗粒污染（局部油温过热，导致EH 油碳化）。

（3）EH 油水分含量升高。原因有：①冷油器泄漏；②油箱呼吸器的干燥剂失效，空气中水分进入。

3.3.3 应对措施

（1）增加油箱呼吸器的干燥剂巡检频率，及时发现其有效性丧失并更换，以免水分通过呼吸器进入油中。

（2）安装必要的温度报警装置，实时监督油温，及时发现EH 油油箱油温过高。

（3）油温如果降低时，需要尽量采用投入油循环回路的方法来提高油温，防止系统局部过热。并且要减少EH 油箱电加热器投运次数。

（4）当化学定期取样的结果超出期望值时，应及时投运循环再生装置，如有必要可投运外置滤油机，以防止油质进一步劣化。

3.4 EH 油油温升高或降低

在SRI 系统已经投入并正常工作的情况下，如果油温一直保持在50 ℃之上，则认为该系统发热量较大。

3.4.1 参考电厂经验事例——油温升高或降低

2012 年2 月12 日，运行人员发现GFR 油温一直下降，联系电气人员和专工到现场检查，经检查发现4GFR001/002RS阻值无穷大。为避免油温降低，运行人员将再循环泵和电加热器保持停运，4SRI112VD 阀门关闭，并关闭4 号常规岛0 m 层厂房的门窗，依靠回路自身循环保持油温在39 ℃左右。2 月17日，加热器备件到后，电气人员更换了故障的002RS，001RS 由于被003FI 挡住，技改将GFR 再生装置整体向左（面向油箱）移动约15 cm 后，更换了001RS。更换后的直阻、绝缘电阻和运行电流均满足要求。

3.4.2 EH 油油温升高原因及应对措施

（1）当EH 油热交换器的冷却水侧阀门控制失灵，无法自动开启，或者冷却水异常（压力、流量不足或温度升高），冷却效果差。

（2）系统运行的环境温度高。若在夏季运行，势必影响系统的自然散热，EH 油温自然有所升高。

（3）EH 油系统发生内漏。若供油管路内的高压油流经各供油装置和设备时，由于设备本身存在的缺陷造成系统内漏。供油管路的高压油直接返回到油箱或是无压油管路，高压油的动能会转化成热量散失，造成EH 油温度升高。油温升高应对措施如下。

（1）首先应通过最直观的现象，大致判断因何导致温升。①如果汽机调节油泵电机电流增大、回油温度升高、压力降低同时出现时，大致可以判定是系统存在内漏。此时应通过点温仪测量高压油设备回油管线（如安全阀的回油管、蓄能器的回油管、油动机的回油管等）的油管温度，来查找内漏具体点。②环境温度高时，若只有EH 油箱温度高，此时应通过点温仪直接测量EH 油箱温度，与油箱温度计显示的温度作对比，排除是否只是油箱温度计异常导致，油温实际未升高；检查油冷却器是否异常，并及时处理异常，必要时使用临时冷却风机降温，保证油温维持在允许范围内。

（2）油温的升高还会造成油质下降，需要加强对油质的监督，特别是酸值指标的监督。发现油有劣化迹象，及时投入再生装置运行，保证油质合格并做好因油质劣化引起调节系统故障的事故预想。

3.4.3 EH 油油温降低可能原因及应对措施

当外界环境温度低时，同时EH 油电加热器损坏或油冷却器误投，导致EH 油温降低。

油温降低应对措施：首先通过点温仪测量出的油箱温度与温度计比较，排除油箱温度计有无异常；检查冷却器是否误投；若温度计和冷却器没有异常且电加热器投运，但EH 油温仍然下降，则由电加热故障导致的概率最大，此时应停运故障电加热器，断开其电源等待确认更换。同时应加强对油温的监督，必要时开启循环回油管线和油箱外表面装设保温层，若EH 油温比冷却器侧的冷却水温度还低时，此时可以投入油冷却器进行反向加热EH 油。如上述油温降低事例，EH 油油温下降时，通过测量电加热器阻值确定电加热器是否损坏，并及时更换，维持EH油正常温度。

4 汽轮机调节油系统运行建议

（1）对EH 油管道系统进行全面测温普查，对局部过热点进行改造。

（2）对于布置在高温区域的EH 油系统部分管道，应加强通风散热，防止局部过热。

（3）在汽缸和油动机之间加装冷却设施，以免EH 油系统中由于热辐射或热对流，造成局部过热现象。

（4）增加系统高压蓄能器氮气监测仪表，便于巡检时监测压力，帮助运行人员及时发现高压蓄能器功能失效。

（5）尽量减少电热器投运次数，天气变冷时，可对EH 油箱加装保温层，减少热量散失。

5 总结

EH 系统是汽轮机系统的最重要组成部分之一，对机组的稳定和安全运行起着决定性作用。在运行中应加强监控其运行状态及参数变化，微小的变化也应及时查找原因，并采取应对措施。参考电厂机组汽轮机调节油系统发生的故障来看，通过分析其主油泵电流、EH 油位、EH 油油压等重要参数，往往能够帮助人们快速查找到汽轮机调节油系统存在的小缺陷隐患，并对采取何种应对措施提供参考依据，避免小缺陷演变成事故。