1.概述
　　
　　大壩發(fā)電廠#3、#4機組為上海汽輪機廠生產(chǎn)的引進型汽輪機組，型號為：N300-16.7/538/538亞臨界一次中間再熱、單軸、雙缸、雙排汽、凝汽式汽輪機。調(diào)節(jié)系統(tǒng)采用上海新華電站控制工程有限公司引進美國西屋公司技術(shù)生產(chǎn)的DEH數(shù)字式電液控制系統(tǒng)。
　　
　　2.大壩發(fā)電廠#3、#4機組EH系統(tǒng)目前存在的問題
　　
　　自1997年#3、#4機組投產(chǎn)以來，EH系統(tǒng)突出問題反映為#1-#6高壓調(diào)節(jié)汽門（以下簡稱高調(diào)門）油動機缸體溫度過高。由此產(chǎn)生的后果是：1）造成油缸上部密封圈損壞，油缸漏油，從而使油動機的檢修周期大大縮短，檢修費用大大增加，對機組的安全性、設(shè)備檢修的經(jīng)濟性造成了重大的影響。2）大壩發(fā)電廠#3、#4機組EH系統(tǒng)使用美國AKZO公司生產(chǎn)的合成磷酸脂高壓抗燃油（油壓>11Mpa）,高調(diào)門油動機均為單側(cè)進油式油動機，正常運行時油溫在40~55℃之間，油缸上部回油流動緩慢。因缸體溫度過高致使油缸上部抗燃油在此高溫下燒結(jié)集碳，使EH油系統(tǒng)中顆粒雜質(zhì)增加，造成控制系統(tǒng)核心部件電液伺服閥頻繁堵塞，使調(diào)門擺動或拒動，對機組的安全、穩(wěn)定運行造成了極大的威脅。
　　
　　3.現(xiàn)場調(diào)查及改進思路
　　
　　3.1.表一是改造前#3機高調(diào)門油動機正常運行中油缸各點的溫度。　　　　通過上表可以看出：在機組正常運行狀態(tài)下，高調(diào)門油缸缸體溫度已經(jīng)很高，遠遠超過正常運行時油溫，致使其內(nèi)部流動緩慢的EH抗燃油燒結(jié)集碳，形成較大的雜質(zhì)顆粒，進入系統(tǒng)，堵塞伺服閥，造成負荷波動，影響機組安全；同時缸體溫度過高，致使活塞桿軸向密封圈老化失效，造成抗燃油泄漏。油動機結(jié)構(gòu)如下圖2：　　
　　3.2.改進思路
　　
　　根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查以及我們與使用同類型油動機的其他電廠及時，發(fā)現(xiàn)該問題普遍存在于全國多家電廠，較為嚴重的甚至因油缸漏油造成機組停用?？梢姡搯栴}已成為嚴重影響機組安全穩(wěn)定運行的、普遍存在的重大難題。通過分析我們發(fā)現(xiàn)：
　　
　　1）造成油缸缸體溫度過高的主要原因是油動機安裝位置距離高調(diào)門殼體較近，殼體以熱傳導通過高調(diào)門座架及與油動機相連的支架和熱輻射的方式將熱量傳遞給油動機，造成油動機缸體溫度過高；具體位置見圖3。　　
　　2）我廠使用的高調(diào)門油動機為單側(cè)進油式油動機，其結(jié)構(gòu)如圖2所示：油動機活塞下部作用高壓油，活塞上部通回油。正常運行時，通過高壓油作用在活塞下部使油動機經(jīng)杠桿帶動調(diào)門向上開啟；關(guān)閉時通過泄放油缸下部壓力油使調(diào)門上部彈簧關(guān)閉調(diào)門。為避免調(diào)門關(guān)閉時回油管路過載，部分壓力油回至油動機活塞上部。因此，油動機活塞上部油液流動緩慢，當缸體溫度升高時，此處油液容易燒結(jié)集碳，形成大的雜質(zhì)顆粒，堵塞伺服閥。
　　
　　通過分析我們可以看出：消除調(diào)門殼體的熱傳導和熱輻射,有效地降低油動機缸體溫度及加快活塞上部油液流動是我們解決問題的關(guān)鍵。
　　
　　4.具體方案
　　
　　1）針對高調(diào)門殼體通過熱傳導使油動機缸體溫度過高這一問題，我們通過在油動機上端蓋加裝冷卻水套加以解決。具體位置如圖4所示。冷卻水套及所用冷卻水管均為不銹鋼材質(zhì)，冷卻水源為凝結(jié)水。凝結(jié)水水質(zhì)較好且壓力較高，又采用不銹鋼材料，就防止了雜物堵塞冷卻水管，加快了水流速度，提高了冷卻效率，且冷卻水套材質(zhì)較厚，進出水接頭均采用"O"型橡膠密封圈密封,有效地防止了冷卻水泄露。通過冷卻水套中冷卻水的循環(huán)，消除了高調(diào)門殼體通過熱傳導傳遞給油動機的熱量。
　　
　　2）冷卻水套安裝在此位置，首先使調(diào)門殼體通過熱傳導傳遞給油缸的熱量直接被帶走，避免了缸體溫度升高；其次，水套直接作用在油動機上端蓋處，降低了上端蓋內(nèi)銅襯套與活塞桿密封圈處溫度，防止了密封圈老化失效，抗燃油泄漏；再次,由于安裝位置空間有限，油動機支架可用面積較小，若將水套安裝在支架上，既不便于安裝，又降低了支架剛性；zui后，冷卻水套還與聯(lián)接油動機與殼體的支架相接觸，降低了支架溫度，減少了熱量傳遞。冷卻水套安裝位置及結(jié)構(gòu)見圖4、圖5。　　3）針對活塞上部油液流動緩慢，而高調(diào)門殼體通過熱輻射的方式向油動機傳遞熱量，致使油動機活塞上部油液容易燒結(jié)集碳這一問題，我們在油動機活塞桿下端部加工一孔道，并在孔道上安裝一個Φ0.6mm的節(jié)流孔，這樣，活塞下部壓力油經(jīng)節(jié)流孔進入活塞上部，加快了活塞上部油液的流動，通過油液自身的流動，降低了油液溫度，防止了因油液流動緩慢造成燒結(jié)集碳，形成雜質(zhì)進入系統(tǒng)；此節(jié)流孔的安裝，既使壓力油能進入活塞上部，帶動油液流動；又避免了因孔徑過大使壓力油泄去而使系統(tǒng)油壓波動的問題。節(jié)流孔流量計算公式如下：活塞處的節(jié)流孔d=0.6mm，壓力P≈14MPa，油的密度ρ=1020Kg/m3，取流量系數(shù)Cd=0.62，根據(jù)小孔流量公式[1]Q=Cdπd2/4（2×P/ρ）1/2代入數(shù)值計算單臺油動機泄漏量：
　　
　　Q=0.62×π×（0.6×103）2×（2×140×103）1/2
　　
　　=1.75×10-7×166
　　
　　=2.9×10-5（m3/s）
　　
　　=1.75l/min
　　
　　六臺油動機泄漏總量:1.75×6=10.5l/min遠小于EH油泵排量，所以此節(jié)流孔對系統(tǒng)壓力、流量無影響。
　　
　　改造后的油動機結(jié)構(gòu)如圖6：　　
　　圖6改進后油動機結(jié)構(gòu)示意圖
　　
　　5.效果檢查
　　
　　2003年9月，我們利用#3機組大修的時間采用上述方案對#3機高調(diào)門油動機進行了改造，并對改造后效果進行了跟蹤檢測：溫度測量數(shù)據(jù)如表二所示。（具體測量位置見圖4）
　　
　　改造后#3機高調(diào)門油缸溫度測量記錄（單位：℃Mpa）表二　　
　　表三是改造后機組正常運行時，高調(diào)門油動機及支架各點溫度每月測量數(shù)據(jù)（測量位置如圖四所示）：
　　
　　時間：2003年9月——2004年2月
　　
　　#3機高調(diào)門油缸改造后溫度測量記錄（單位：℃Mpa）表三　　
　　機組狀態(tài)：300MW冷卻水溫:37-42℃冷卻水壓力:1.1Mpa
　　
　　通過油動機改造后實地測量各點溫度，我們可以發(fā)現(xiàn)：各點溫度均有大幅度下降，支架溫度下降至80℃以下，缸體溫度降至70℃以下，可見，我們的改造取得了顯著的效果。
　　
　　6.結(jié)束語
　　
　　本次油動機加裝冷卻水方案，為國內(nèi)同類型機組中應用。通過本次改造，提高了機組的安全性、穩(wěn)定性，延長了設(shè)備檢修周期，減少了檢修費用開支，并為國內(nèi)其他同類型設(shè)備的改造提供了寶貴的經(jīng)驗。本次改造得到上海新華電站控制工程有限公司的大力配合和支持，在此深表感謝！
　　
　　[參考文獻]
　　
　　[1]劉志昌主編.工程流體力學.天津科學技術(shù)出版社.1996年9月