1.概述
　　
　　大壩發(fā)電廠(chǎng)#3、#4機(jī)組為上海汽輪機(jī)廠(chǎng)生產(chǎn)的引進(jìn)型汽輪機(jī)組，型號(hào)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(jī)。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(jìn)美國(guó)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(chǎng)#3、#4機(jī)組EH系統(tǒng)目前存在的問(wèn)題
　　
　　自1997年#3、#4機(jī)組投產(chǎn)以來(lái)，EH系統(tǒng)突出問(wèn)題反映為#1-#6高壓調(diào)節(jié)汽門(mén)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)高調(diào)門(mén)）油動(dòng)機(jī)缸體溫度過(guò)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(dòng)機(jī)的檢修周期大大縮短，檢修費(fèi)用大大增加，對(duì)機(jī)組的安全性、設(shè)備檢修的經(jīng)濟(jì)性造成了重大的影響。2）大壩發(fā)電廠(chǎng)#3、#4機(jī)組EH系統(tǒng)使用美國(guó)AKZO公司生產(chǎn)的合成磷酸脂高壓抗燃油（油壓>11Mpa）,高調(diào)門(mén)油動(dòng)機(jī)均為單側(cè)進(jìn)油式油動(dòng)機(jī)，正常運(yùn)行時(shí)油溫在40~55℃之間，油缸上部回油流動(dòng)緩慢。因缸體溫度過(guò)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(mén)擺動(dòng)或拒動(dòng)，對(duì)機(jī)組的安全、穩(wěn)定運(yùn)行造成了極大的威脅。
　　
　　3.現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查及改進(jìn)思路
　　
　　3.1.表一是改造前#3機(jī)高調(diào)門(mén)油動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行中油缸各點(diǎn)的溫度。　　　　通過(guò)上表可以看出：在機(jī)組正常運(yùn)行狀態(tài)下，高調(diào)門(mén)油缸缸體溫度已經(jīng)很高，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)正常運(yùn)行時(shí)油溫，致使其內(nèi)部流動(dòng)緩慢的EH抗燃油燒結(jié)集碳，形成較大的雜質(zhì)顆粒，進(jìn)入系統(tǒng)，堵塞伺服閥，造成負(fù)荷波動(dòng)，影響機(jī)組安全；同時(shí)缸體溫度過(guò)高，致使活塞桿軸向密封圈老化失效，造成抗燃油泄漏。油動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)如下圖2：　　
　　3.2.改進(jìn)思路
　　
　　根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查以及我們與使用同類(lèi)型油動(dòng)機(jī)的其他電廠(chǎng)及時(shí)，發(fā)現(xiàn)該問(wèn)題普遍存在于全國(guó)多家電廠(chǎng)，較為嚴(yán)重的甚至因油缸漏油造成機(jī)組停用。可見(jiàn)，該問(wèn)題已成為嚴(yán)重影響機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行的、普遍存在的重大難題。通過(guò)分析我們發(fā)現(xiàn)：
　　
　　1）造成油缸缸體溫度過(guò)高的主要原因是油動(dòng)機(jī)安裝位置距離高調(diào)門(mén)殼體較近，殼體以熱傳導(dǎo)通過(guò)高調(diào)門(mén)座架及與油動(dòng)機(jī)相連的支架和熱輻射的方式將熱量傳遞給油動(dòng)機(jī)，造成油動(dòng)機(jī)缸體溫度過(guò)高；具體位置見(jiàn)圖3。　　
　　2）我廠(chǎng)使用的高調(diào)門(mén)油動(dòng)機(jī)為單側(cè)進(jìn)油式油動(dòng)機(jī)，其結(jié)構(gòu)如圖2所示：油動(dòng)機(jī)活塞下部作用高壓油，活塞上部通回油。正常運(yùn)行時(shí)，通過(guò)高壓油作用在活塞下部使油動(dòng)機(jī)經(jīng)杠桿帶動(dòng)調(diào)門(mén)向上開(kāi)啟；關(guān)閉時(shí)通過(guò)泄放油缸下部壓力油使調(diào)門(mén)上部彈簧關(guān)閉調(diào)門(mén)。為避免調(diào)門(mén)關(guān)閉時(shí)回油管路過(guò)載，部分壓力油回至油動(dòng)機(jī)活塞上部。因此，油動(dòng)機(jī)活塞上部油液流動(dòng)緩慢，當(dāng)缸體溫度升高時(shí)，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(guò)分析我們可以看出：消除調(diào)門(mén)殼體的熱傳導(dǎo)和熱輻射,有效地降低油動(dòng)機(jī)缸體溫度及加快活塞上部油液流動(dòng)是我們解決問(wèn)題的關(guān)鍵。
　　
　　4.具體方案
　　
　　1）針對(duì)高調(diào)門(mén)殼體通過(guò)熱傳導(dǎo)使油動(dòng)機(jī)缸體溫度過(guò)高這一問(wèn)題，我們通過(guò)在油動(dòng)機(jī)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(jìn)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(guò)冷卻水套中冷卻水的循環(huán)，消除了高調(diào)門(mén)殼體通過(guò)熱傳導(dǎo)傳遞給油動(dòng)機(jī)的熱量。
　　
　　2）冷卻水套安裝在此位置，首先使調(diào)門(mén)殼體通過(guò)熱傳導(dǎo)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(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)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(jiàn)圖4、圖5。　　3）針對(duì)活塞上部油液流動(dòng)緩慢，而高調(diào)門(mén)殼體通過(guò)熱輻射的方式向油動(dòng)機(jī)傳遞熱量，致使油動(dòng)機(jī)活塞上部油液容易燒結(jié)集碳這一問(wèn)題，我們?cè)谟蛣?dòng)機(jī)活塞桿下端部加工一孔道，并在孔道上安裝一個(gè)Φ0.6mm的節(jié)流孔，這樣，活塞下部壓力油經(jīng)節(jié)流孔進(jìn)入活塞上部，加快了活塞上部油液的流動(dòng)，通過(guò)油液自身的流動(dòng)，降低了油液溫度，防止了因油液流動(dòng)緩慢造成燒結(jié)集碳，形成雜質(zhì)進(jìn)入系統(tǒng)；此節(jié)流孔的安裝，既使壓力油能進(jìn)入活塞上部，帶動(dòng)油液流動(dòng)；又避免了因孔徑過(guò)大使壓力油泄去而使系統(tǒng)油壓波動(dòng)的問(wèn)題。節(jié)流孔流量計(jì)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(jì)算單臺(tái)油動(dòng)機(jī)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(tái)油動(dòng)機(jī)泄漏總量:1.75×6=10.5l/min遠(yuǎn)小于EH油泵排量，所以此節(jié)流孔對(duì)系統(tǒng)壓力、流量無(wú)影響。
　　
　　改造后的油動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)如圖6：　　
　　圖6改進(jìn)后油動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖
　　
　　5.效果檢查
　　
　　2003年9月，我們利用#3機(jī)組大修的時(shí)間采用上述方案對(duì)#3機(jī)高調(diào)門(mén)油動(dòng)機(jī)進(jìn)行了改造，并對(duì)改造后效果進(jìn)行了跟蹤檢測(cè)：溫度測(cè)量數(shù)據(jù)如表二所示。（具體測(cè)量位置見(jiàn)圖4）
　　
　　改造后#3機(jī)高調(diào)門(mén)油缸溫度測(cè)量記錄（單位：℃Mpa）表二　　
　　表三是改造后機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，高調(diào)門(mén)油動(dòng)機(jī)及支架各點(diǎn)溫度每月測(cè)量數(shù)據(jù)（測(cè)量位置如圖四所示）：
　　
　　時(shí)間：2003年9月——2004年2月
　　
　　#3機(jī)高調(diào)門(mén)油缸改造后溫度測(cè)量記錄（單位：℃Mpa）表三　　
　　機(jī)組狀態(tài)：300MW冷卻水溫:37-42℃冷卻水壓力:1.1Mpa
　　
　　通過(guò)油動(dòng)機(jī)改造后實(shí)地測(cè)量各點(diǎn)溫度，我們可以發(fā)現(xiàn)：各點(diǎn)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(jiàn)，我們的改造取得了顯著的效果。
　　
　　6.結(jié)束語(yǔ)
　　
　　本次油動(dòng)機(jī)加裝冷卻水方案，為國(guó)內(nèi)同類(lèi)型機(jī)組中應(yīng)用。通過(guò)本次改造，提高了機(jī)組的安全性、穩(wěn)定性，延長(zhǎng)了設(shè)備檢修周期，減少了檢修費(fèi)用開(kāi)支，并為國(guó)內(nèi)其他同類(lèi)型設(shè)備的改造提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。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(xiàn)]
　　
　　[1]劉志昌主編.工程流體力學(xué).天津科學(xué)技術(shù)出版社.1996年9月