(遼寧紅沿河核電有限公司，遼寧 大連 116319)

0 引 言

機(jī)械設(shè)備在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中不可避免的會(huì)發(fā)生磨損、變形、疲勞等現(xiàn)象，造成實(shí)物形態(tài)的變化，從而降低或喪失原有功能。設(shè)備檢修的目的就是重新完善和修復(fù)設(shè)備及其系統(tǒng)的局部或整體的形態(tài)變化，達(dá)到恢復(fù)或提高設(shè)備功能的目的。以可靠性為中心的維修(RCM)是一種根據(jù)設(shè)備可靠性狀況制訂維修策略的先進(jìn)理論和工具。文中根據(jù)汽輪發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng)設(shè)備的可靠性狀況，以最少的維修資源消耗，運(yùn)用邏輯決斷分析法確定所需的維修內(nèi)容、維修類型、維修周期和維修級(jí)別，制定出合理的預(yù)防性維修計(jì)劃，從而達(dá)到優(yōu)化維修的目的。

1 汽輪發(fā)電機(jī)單流環(huán)密封油系統(tǒng)簡(jiǎn)介

1 000 MW汽輪發(fā)電機(jī)單流環(huán)式密封油系統(tǒng)通過向發(fā)電機(jī)密封瓦供油，且使油壓高于發(fā)電機(jī)內(nèi)氫壓0.05 MPa。主要作用：防止發(fā)電機(jī)內(nèi)氫氣沿轉(zhuǎn)軸與密封瓦之間的間隙向外泄漏；防止外界空氣進(jìn)入發(fā)電機(jī)內(nèi)部；防止密封油壓過高而導(dǎo)致發(fā)電機(jī)內(nèi)大量進(jìn)油；對(duì)密封瓦進(jìn)行潤滑與冷卻。密封油系統(tǒng)主要設(shè)備如圖1所示。

圖1 密封油系統(tǒng)流程簡(jiǎn)圖

1.1 真空油箱

真空油箱作用：一方面通過抽真空裝置維持其內(nèi)部真空度，用于排除密封油中的水分；另一方面保證了密封油系統(tǒng)的流量，防止發(fā)電機(jī)因密封油流量不足而氫氣外漏或空氣內(nèi)漏。正常情況下，真空油箱由潤滑油系統(tǒng)供油，當(dāng)潤滑油系統(tǒng)故障而不能提供潤滑油時(shí)，真空油箱依靠擴(kuò)容油箱重力補(bǔ)油。

1.2 油泵

密封油系統(tǒng)共設(shè)置三臺(tái)供油油泵，正常情況下由其中一臺(tái)主密封油泵供油，故障時(shí)另一臺(tái)主密封油泵啟動(dòng)，由備用輔助電源柜供電；兩臺(tái)主密封油泵都出現(xiàn)故障時(shí)，應(yīng)急直流油泵啟動(dòng)，由事故備用蓄電池組供電。

1.3 濾網(wǎng)

發(fā)電機(jī)密封油供油管線上設(shè)置兩臺(tái)100%容量互為備用的過濾精度為10 μm的過濾器，每組過濾器都有一個(gè)就地壓差指示開關(guān)，過濾器超壓時(shí)產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)并手動(dòng)切換至備用裝置。

1.4 差壓調(diào)節(jié)閥

差壓調(diào)節(jié)閥通過測(cè)量密封油和氫氣壓力來控制差壓調(diào)節(jié)閥的開度，維持發(fā)電機(jī)內(nèi)油壓比氫壓大0.05 MPa，當(dāng)差壓調(diào)節(jié)閥失去調(diào)節(jié)功能時(shí)，可以通過其旁路上球閥手動(dòng)控制油氫壓差。

1.5 浮子油箱

浮子油箱作用是接受發(fā)電機(jī)氫側(cè)回油，分離密封油中氫氣并將回油送至擴(kuò)容油箱。浮子油箱內(nèi)浮球閥控制油箱液位，防止發(fā)電機(jī)進(jìn)油。

1.6 擴(kuò)容油箱

擴(kuò)容油箱作用：一方面可以除去密封油回油中剩余的氫氣，并通過擴(kuò)容油箱上部裝置的油煙凈化裝置將氣體排到廠房外；另一方面，擴(kuò)容油箱設(shè)置在比真空油箱高得多的位置，在汽輪機(jī)潤滑油系統(tǒng)停止供油的情況下靠重力為真空油箱補(bǔ)油，從而維持發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng)繼續(xù)工作。

2 密封油系統(tǒng)設(shè)備RCM分析

發(fā)電機(jī)單流環(huán)式密封油系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，密封瓦的密封性能受軸振影響較小，但該系統(tǒng)要求主要部件較雙流環(huán)式密封油系統(tǒng)更加可靠，如：差壓調(diào)節(jié)閥、浮球閥、密封油泵、真空泵等。RCM (Reliability-Centered Maintenance，以可靠性為中心的維修) 分析是一種根據(jù)設(shè)備可靠性狀況制訂維修策略的先進(jìn)理論和工具，將RCM理論應(yīng)用到密封油系統(tǒng)設(shè)備維修計(jì)劃制定中，以最少的維修資源消耗，制定出合理的預(yù)防性維修計(jì)劃，從而達(dá)到優(yōu)化維修的目的。

2.1 確定研究對(duì)象

根據(jù)密封油系統(tǒng)設(shè)備的可靠性狀況，運(yùn)用邏輯決斷分析法確定所需的維修內(nèi)容、維修類型、維修周期和維修級(jí)別，制定出合理的預(yù)防性維修計(jì)劃。RCM分析對(duì)象包括發(fā)電機(jī)、密封瓦及瓦座、真空油箱、擴(kuò)容油箱、浮子油箱、差壓調(diào)節(jié)閥、運(yùn)行人員(機(jī)組啟停操作等)、維修人員等。密封油系統(tǒng)設(shè)備RCM分析流程如圖2所示。

圖2 密封油系統(tǒng)設(shè)備RCM分析流程

2.2 故障模式及影響分析

如果密封油進(jìn)入發(fā)電機(jī)，未及時(shí)排出，油在發(fā)電機(jī)內(nèi)蒸發(fā)產(chǎn)生油煙蒸汽，將對(duì)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生腐蝕作用，并溶解和凝聚其它有害元素，使發(fā)電機(jī)內(nèi)構(gòu)件產(chǎn)生表面凝露，使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生附加應(yīng)力而導(dǎo)致裂紋等，發(fā)電機(jī)進(jìn)油還影響定子線圈的絕緣性能，嚴(yán)重時(shí)使其絕緣擊穿，出現(xiàn)匝間或相間短路，嚴(yán)重影響機(jī)組的安全運(yùn)行。

發(fā)電機(jī)密封瓦及密封油系統(tǒng)設(shè)備檢修結(jié)束后，在發(fā)電機(jī)冷態(tài)沖轉(zhuǎn)過程中容易發(fā)生進(jìn)油現(xiàn)象，即：發(fā)電機(jī)冷態(tài)起機(jī)，在靜態(tài)升速期間出現(xiàn)油-氫壓差波動(dòng)，并抬升到一定值，同時(shí)擴(kuò)容油箱和浮子油箱明顯出現(xiàn)回油不暢，有嚴(yán)重氣堵現(xiàn)象，發(fā)電機(jī)大量進(jìn)油，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)匝間短路。主要故障模式：

A.密封油差壓調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)太靈敏導(dǎo)致油氫壓差波動(dòng)大；

B.密封瓦瓦座處產(chǎn)生氣堵或擴(kuò)容油箱產(chǎn)生氣堵導(dǎo)致回油不暢；

C.浮子油箱回氣不暢及勵(lì)端、汽端壓差不平衡；

D.發(fā)電機(jī)啟停過程中缺少具體的防進(jìn)油預(yù)案和操作步驟；

E.差壓調(diào)節(jié)閥、浮子油箱浮球閥、發(fā)電機(jī)漏液檢測(cè)裝置等維護(hù)不到位產(chǎn)生故障。

圖3 發(fā)電機(jī)進(jìn)油RCM分析故障樹

以上五種故障模式的根本原因有2類：一是油氫差壓過高。油氫差壓過高會(huì)導(dǎo)致密封瓦泄油量增加，嚴(yán)重時(shí)密封油會(huì)從氫側(cè)油擋處溢出，造成發(fā)電機(jī)進(jìn)油。因此，油氫壓差應(yīng)作為重要參數(shù)，機(jī)組運(yùn)行過程中給予高度重視，油氫差壓偏離額定值應(yīng)及時(shí)調(diào)整差壓調(diào)節(jié)閥，差壓調(diào)節(jié)閥屬于RCM分析關(guān)鍵設(shè)備。二是氫側(cè)回油不暢。氫側(cè)回油不暢會(huì)造成浮子油箱滿油，氫側(cè)排油管滿油，造成發(fā)電機(jī)進(jìn)油。由于發(fā)電機(jī)內(nèi)氣體壓力較低，浮子油箱內(nèi)浮球閥動(dòng)作緩慢，引起排油不暢。浮子油箱(浮球閥)屬于RCM分析關(guān)鍵設(shè)備。

3 維修任務(wù)決策

發(fā)電機(jī)進(jìn)油問題嚴(yán)重影響機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行，為徹底避免機(jī)組在啟停過程中可能出現(xiàn)的發(fā)電機(jī)進(jìn)油問題，針對(duì)發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng)設(shè)備開展RCM工作，探索密封油系統(tǒng)技術(shù)改造潛力，制定最優(yōu)維修任務(wù)決策。

3.1 在密封油差壓調(diào)節(jié)閥旁路上增加一個(gè)調(diào)節(jié)閥，實(shí)現(xiàn)旁路穩(wěn)定切換，消除密封油油壓波動(dòng)

密封油差壓調(diào)節(jié)閥旁路上原設(shè)計(jì)有一個(gè)球閥，在發(fā)電機(jī)氣密試驗(yàn)或氣體置換時(shí)，由于球閥閥門線性調(diào)節(jié)性能較差，差壓調(diào)節(jié)閥切換旁路過程中密封油壓容易出現(xiàn)較大波動(dòng)造成發(fā)電機(jī)進(jìn)油。在差壓調(diào)節(jié)閥旁路上設(shè)計(jì)加裝一個(gè)調(diào)節(jié)閥，保障差壓調(diào)節(jié)閥與旁路之間的切換穩(wěn)定性。

3.2 在密封油差壓調(diào)節(jié)閥引壓管接口處加裝節(jié)流孔板，消除密封油油壓波動(dòng)

汽輪發(fā)電機(jī)開始沖轉(zhuǎn)后，由于發(fā)電機(jī)密封瓦間隙的變化，差壓調(diào)節(jié)閥有一個(gè)放大供油的過程，發(fā)電機(jī)內(nèi)氫側(cè)回油出口處產(chǎn)生滿油，易形成氣堵，導(dǎo)致回油不暢而使機(jī)內(nèi)大量進(jìn)油。在差壓調(diào)節(jié)閥引壓管接口法蘭處加裝節(jié)流孔板，可消除差壓調(diào)節(jié)閥過度靈敏而產(chǎn)生的油壓波動(dòng)。

3.3 對(duì)密封瓦座回油孔進(jìn)行改造，消除密封油回油氣堵

密封瓦座回油口容易產(chǎn)生氣堵導(dǎo)致回油不暢而向發(fā)電機(jī)內(nèi)大量進(jìn)油，將汽端和勵(lì)端密封瓦回油口進(jìn)行擴(kuò)孔，采用45°斜邊過渡至原來的回油口，消除密封油回油氣堵。

3.4 給密封油系統(tǒng)加裝消泡裝置，優(yōu)化回油管路系統(tǒng)

對(duì)密封油擴(kuò)容油箱回油管加裝消泡裝置，消除密封油回油氣堵；改進(jìn)密封油回油管，對(duì)發(fā)電機(jī)汽端、勵(lì)端回油母管的坡度增加至20/1 000以上，增強(qiáng)回油系統(tǒng)的回油能力，消除回油管急彎，消除容易積油的U型管段，避免回油不暢。

3.5 增加機(jī)組啟停過程中防止發(fā)電機(jī)進(jìn)油具體防范措施

明確油氫差壓調(diào)節(jié)閥切換操作步驟和浮子油箱旁路閥切換操作步驟，啟停過程中運(yùn)行、維修人員到場(chǎng)監(jiān)護(hù)整個(gè)過程，同時(shí)加強(qiáng)設(shè)備的巡檢維護(hù)工作，具體如下：

(1)潤滑油箱油位監(jiān)控(判斷整個(gè)油系統(tǒng)是否存在泄漏等異常情況)；

(2)浮子油箱油位監(jiān)控(判斷浮子油箱是否正常排油)；

(3)真空油箱油位高報(bào)警裝置監(jiān)控；

(4)油-氫差壓監(jiān)控；

(5)發(fā)電機(jī)漏液檢測(cè)裝置監(jiān)控；

(6)加強(qiáng)油-氫差壓調(diào)節(jié)閥、浮子油箱浮球閥維護(hù)工作；

(7)加強(qiáng)浮子油箱、真空油箱液位報(bào)警裝置及發(fā)電機(jī)漏液檢測(cè)裝置維護(hù)工作，保證靈敏可靠。

4 結(jié)束語

汽輪發(fā)電機(jī)設(shè)備是由大量系統(tǒng)設(shè)備零部件組成，各種零部件的故障嚴(yán)重程度及故障發(fā)展趨勢(shì)不盡相同。對(duì)故障后果嚴(yán)重的關(guān)鍵設(shè)備功能部件必須作詳細(xì)的RCM分析，如汽輪機(jī)振動(dòng)故障、發(fā)電機(jī)進(jìn)油故障，對(duì)機(jī)組安全運(yùn)行可能產(chǎn)生極為嚴(yán)重的后果。文中根據(jù)汽輪發(fā)電機(jī)密封油系統(tǒng)設(shè)備的可靠性狀況，運(yùn)用邏輯決斷分析法確定所需的維修內(nèi)容、維修類型等，制定出合理的預(yù)防性維修計(jì)劃，從而達(dá)到優(yōu)化維修的目的。