液壓控制閥故障問(wèn)題分析

MS9001E型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組其簡(jiǎn)單循環(huán)帶基本負(fù)荷燃用180號(hào)重油時(shí)的功率為13.8MW, 壓比為l2.3。 其總體結(jié)構(gòu)布置中2號(hào)軸承布置在壓氣機(jī)與透平機(jī)之間, 3號(hào)軸承布置在透平排氣擴(kuò)壓段內(nèi)。壓氣機(jī)進(jìn)口導(dǎo)葉可調(diào), 通過(guò)9OTV-1控制。由主燃油泵供給燃料, 主燃油泵的燃油旁通閥調(diào)節(jié)機(jī)組的燃料量, 進(jìn)而控制負(fù)荷的變化。而燃油旁通閥由65FP-1控制, 該燃機(jī)自2002 年下半年以來(lái)多次發(fā)生因65FP-l故障造成開機(jī)延時(shí)或燃料量大幅波動(dòng)而跳機(jī)。

1.故障及原因分析

65FP-1是一個(gè)電液轉(zhuǎn)換器（或稱伺服閥），當(dāng)輸入線圈的電流信號(hào)發(fā)生變化時(shí), 扭矩馬達(dá)帶動(dòng)電樞和柔性管動(dòng)作, 引起第一級(jí)噴射管兩側(cè)的流量變化, 進(jìn)而改變第二級(jí)滑閥兩端壓力并帶動(dòng)滑閥動(dòng)作, 使油缸進(jìn)油或出油，從而帶動(dòng)燃油旁通閥工作。燃油旁通閥故障現(xiàn)象主要有兩種: 一是在開機(jī)過(guò)程中, 點(diǎn)火后燃油流量FQL偏離流量輸入信號(hào)FSR, 流量過(guò)大造成超流量保護(hù)動(dòng)作而啟動(dòng)失敗, 有時(shí)沒(méi)有流量或者流量非常大而啟動(dòng)失敗。另一種是在正常運(yùn)行過(guò)程中, 燃油流量FQL瞬間偏離流量輸入信號(hào)FSR, 在幾秒鐘內(nèi)燃油流量上飚或下降, 但在幾秒鐘內(nèi)又能恢復(fù)。當(dāng)燃油流量下降時(shí), 負(fù)荷下滑, 即刻又恢復(fù), 一般不會(huì)發(fā)生跳機(jī), 而當(dāng)燃油流量上飚時(shí), 負(fù)荷上升, 有可能造成排氣溫度高而跳機(jī)。

65FP-1電液轉(zhuǎn)換器發(fā)生故障后, 曾經(jīng)解體清理，從解體情況看, 內(nèi)部油濾上有不少油泥, 滑閥金屬表面能刮下一層漆狀沉積物, 呈硬質(zhì)半透明棕色涂層。這種油泥和漆狀物是伺服閥故障的原因。造成液壓控制閥故障的原因好像是油質(zhì)惡化, 但潤(rùn)滑油常規(guī)化驗(yàn)指標(biāo)(粘度、清潔度、酸值等)均符合要求, 而且潤(rùn)滑油到液壓油有一個(gè)0.5μm的精濾, 濾網(wǎng)壓差正常, 即使更換了油濾，液壓控制閥并沒(méi)有好轉(zhuǎn)的跡象。進(jìn)一步（2002年5月）分析潤(rùn)滑油指標(biāo), 潤(rùn)滑油的抗氧化性試驗(yàn)得出，7號(hào)、8號(hào)機(jī)Millipore油泥已分別達(dá)到　4.21mg/100mL和6.12mg/10OmL。

由于備品油選型和工期安排問(wèn)題, 在2003年初先對(duì)8號(hào)機(jī)用TURBO GT32潤(rùn)滑油進(jìn)行了更換。更換后, 沒(méi)有再發(fā)生65FP-1的卡澀問(wèn)題。但7號(hào)機(jī)沒(méi)有更換，問(wèn)題依然存在, 而且有嚴(yán)重化趨勢(shì)。到2003年3 月中旬, 對(duì)7號(hào)機(jī)潤(rùn)滑油再次取樣，Millipore 油泥達(dá)到了9.16mg/100mL，在4月大修中用TURBO GT32油更換, 更換后幾次開停機(jī)都沒(méi)出現(xiàn)65FP-1的卡澀現(xiàn)象。

2.潤(rùn)滑油的選型

燃?xì)廨啓C(jī)中的潤(rùn)滑油處于極為惡劣的高溫氧化環(huán)境中,巴氏合金軸承可承受的溫度高達(dá)120℃，但軸承周圍的密封空氣溫度更高, 那里油膜溫度可達(dá)130℃, 有的最高甚至有140～150℃, 這已達(dá)到或超過(guò)礦物油及添加劑的溫度極限。加上暴露于密封空氣中, 油的氧化非常劇烈。正因?yàn)槿紮C(jī)潤(rùn)滑油在運(yùn)行中遇到的最大挑戰(zhàn)是高溫氧化, 所以燃機(jī)潤(rùn)滑油規(guī)格中抗高溫氧化性能是最值得關(guān)注的指標(biāo)。聯(lián)邦氧化試驗(yàn)?zāi)鼙容^好地反映油在高溫下的抗老化、抗油泥生成性能。聯(lián)邦氧化試驗(yàn)時(shí), 油中加入五種金屬作為催化劑(銅、銀、鋁、鎂、鐵), 在175℃下，通入空氣流進(jìn)行72h的老化。試驗(yàn)報(bào)告油老化后粘度的變化、酸值的增加量、油泥的含量等。油品在此試驗(yàn)中經(jīng)歷最苛刻的高溫抗氧化考驗(yàn)。常規(guī)化驗(yàn)對(duì)粘度和酸值關(guān)注比較多, 但對(duì)于要用作液壓油的燃機(jī)潤(rùn)滑油, 油泥對(duì)液壓控制器的威脅要引起足夠的重視。

在比較了多種潤(rùn)滑油的各種技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)后, 選擇殼牌公司的TURBO GT32。 它是由基礎(chǔ)油XHVI和特殊的耐高溫添加劑配方。 XHVI基礎(chǔ)油是合成烴類油, 它的獨(dú)到之處是自身抗氧化性強(qiáng), 不易生成氧化物, 同時(shí)具有很好的聚合物溶解性。經(jīng)油泥生成試驗(yàn)（175℃、72h）,TURBOGT僅為35mg/100mL，而礦物燃?xì)廨啓C(jī)油高達(dá)750～1000mg/100mL。

3.換油工作

為了最大限度地清除系統(tǒng)中殘存的舊油、油泥、沉積物、漆膜等在維修過(guò)程中進(jìn)入的雜質(zhì), 經(jīng)過(guò)清洗油箱及管路、反復(fù)用沖洗油沖洗、再清洗、再用工作油沖洗、排放后加注全新工作油。換油時(shí)，①盡量放盡舊油, 減少對(duì)沖洗油的污染。在 60～70℃油溫時(shí)排放, 清除油箱、冷卻器等大容器內(nèi)積油, 打開低位閥門和管路接頭, 更換所有過(guò)濾器。②沖洗過(guò)程中, 盡量形成湍流, 油溫最好能在30～80℃波動(dòng)。在進(jìn)油口和回油管上加裝濾網(wǎng), 當(dāng)濾網(wǎng)壓差過(guò)大時(shí), 應(yīng)及時(shí)更換。③加熱油時(shí), 不得超過(guò)88℃, 加熱器表面溫度不得超過(guò)120℃, 停止油循環(huán)時(shí)加熱器表面溫度不得超過(guò)66℃。 ④冷卻器單獨(dú)循環(huán), 伺服閥、軸承等敏感部件走旁路。⑤工作油沖洗時(shí)油溫最好控制在60～70℃。⑥換油后, 提取油樣全面化驗(yàn), 與桶中新油對(duì)比。

4.結(jié)論

對(duì)于燃汽輪機(jī)的潤(rùn)滑油品質(zhì)建議定期進(jìn)行分析試驗(yàn), 特別對(duì)要用作液壓油的潤(rùn)滑油，要進(jìn)行旋轉(zhuǎn)氧彈試驗(yàn)和Millipore油泥含量分析。當(dāng)油泥含量達(dá)到 5mg/100mL時(shí), 應(yīng)及時(shí)換油, 否則油泥生成速率會(huì)加快, 給液壓控制件帶來(lái)威脅。

由于潤(rùn)滑油不可避免接觸高溫介質(zhì)和高溫部件, 容易發(fā)生氧化, 加劇了油泥的析出, 從而不適合用作液壓油。因此，建議燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)計(jì)中考慮將潤(rùn)滑油與液壓油分開, 從而避免液壓油接觸高溫部件或介質(zhì), 并且換油時(shí), 換油量也可相對(duì)小些。 MS9001E型燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組其簡(jiǎn)單循環(huán)帶基本負(fù)荷燃用180號(hào)重油時(shí)的功率為13.8MW, 壓比為l2.3。 其總體結(jié)構(gòu)布置中2號(hào)軸承布置在壓氣機(jī)與透平機(jī)之間, 3號(hào)軸承布置在透平排氣擴(kuò)壓段內(nèi)。壓氣機(jī)進(jìn)口導(dǎo)葉可調(diào), 通過(guò)9OTV-1控制。由主燃油泵供給燃料, 主燃油泵的燃油旁通閥調(diào)節(jié)機(jī)組的燃料量, 進(jìn)而控制負(fù)荷的變化。而燃油旁通閥由65FP-1控制, 該燃機(jī)自2002 年下半年以來(lái)多次發(fā)生因65FP-l故障造成開機(jī)延時(shí)或燃料量大幅波動(dòng)而跳機(jī)。

1.故障及原因分析

65FP-1是一個(gè)電液轉(zhuǎn)換器（或稱伺服閥），當(dāng)輸入線圈的電流信號(hào)發(fā)生變化時(shí), 扭矩馬達(dá)帶動(dòng)電樞和柔性管動(dòng)作, 引起第一級(jí)噴射管兩側(cè)的流量變化, 進(jìn)而改變第二級(jí)滑閥兩端壓力并帶動(dòng)滑閥動(dòng)作, 使油缸進(jìn)油或出油，從而帶動(dòng)燃油旁通閥工作。燃油旁通閥故障現(xiàn)象主要有兩種: 一是在開機(jī)過(guò)程中, 點(diǎn)火后燃油流量FQL偏離流量輸入信號(hào)FSR, 流量過(guò)大造成超流量保護(hù)動(dòng)作而啟動(dòng)失敗, 有時(shí)沒(méi)有流量或者流量非常大而啟動(dòng)失敗。另一種是在正常運(yùn)行過(guò)程中, 燃油流量FQL瞬間偏離流量輸入信號(hào)FSR, 在幾秒鐘內(nèi)燃油流量上飚或下降, 但在幾秒鐘內(nèi)又能恢復(fù)。當(dāng)燃油流量下降時(shí), 負(fù)荷下滑, 即刻又恢復(fù), 一般不會(huì)發(fā)生跳機(jī), 而當(dāng)燃油流量上飚時(shí), 負(fù)荷上升, 有可能造成排氣溫度高而跳機(jī)。

65FP-1電液轉(zhuǎn)換器發(fā)生故障后, 曾經(jīng)解體清理，從解體情況看, 內(nèi)部油濾上有不少油泥, 滑閥金屬表面能刮下一層漆狀沉積物, 呈硬質(zhì)半透明棕色涂層。這種油泥和漆狀物是伺服閥故障的原因。造成液壓控制閥故障的原因好像是油質(zhì)惡化, 但潤(rùn)滑油常規(guī)化驗(yàn)指標(biāo)(粘度、清潔度、酸值等)均符合要求, 而且潤(rùn)滑油到液壓油有一個(gè)0.5μm的精濾, 濾網(wǎng)壓差正常, 即使更換了油濾，液壓控制閥并沒(méi)有好轉(zhuǎn)的跡象。進(jìn)一步（2002年5月）分析潤(rùn)滑油指標(biāo), 潤(rùn)滑油的抗氧化性試驗(yàn)得出，7號(hào)、8號(hào)機(jī)Millipore油泥已分別達(dá)到　4.21mg/100mL和6.12mg/10OmL。

由于備品油選型和工期安排問(wèn)題, 在2003年初先對(duì)8號(hào)機(jī)用TURBO GT32潤(rùn)滑油進(jìn)行了更換。更換后, 沒(méi)有再發(fā)生65FP-1的卡澀問(wèn)題。但7號(hào)機(jī)沒(méi)有更換，問(wèn)題依然存在, 而且有嚴(yán)重化趨勢(shì)。到2003年3 月中旬, 對(duì)7號(hào)機(jī)潤(rùn)滑油再次取樣，Millipore 油泥達(dá)到了9.16mg/100mL，在4月大修中用TURBO GT32油更換, 更換后幾次開停機(jī)都沒(méi)出現(xiàn)65FP-1的卡澀現(xiàn)象。

2.潤(rùn)滑油的選型

燃?xì)廨啓C(jī)中的潤(rùn)滑油處于極為惡劣的高溫氧化環(huán)境中,巴氏合金軸承可承受的溫度高達(dá)120℃，但軸承周圍的密封空氣溫度更高, 那里油膜溫度可達(dá)130℃, 有的最高甚至有140～150℃, 這已達(dá)到或超過(guò)礦物油及添加劑的溫度極限。加上暴露于密封空氣中, 油的氧化非常劇烈。正因?yàn)槿紮C(jī)潤(rùn)滑油在運(yùn)行中遇到的最大挑戰(zhàn)是高溫氧化, 所以燃機(jī)潤(rùn)滑油規(guī)格中抗高溫氧化性能是最值得關(guān)注的指標(biāo)。聯(lián)邦氧化試驗(yàn)?zāi)鼙容^好地反映油在高溫下的抗老化、抗油泥生成性能。聯(lián)邦氧化試驗(yàn)時(shí), 油中加入五種金屬作為催化劑(銅、銀、鋁、鎂、鐵), 在175℃下，通入空氣流進(jìn)行72h的老化。試驗(yàn)報(bào)告油老化后粘度的變化、酸值的增加量、油泥的含量等。油品在此試驗(yàn)中經(jīng)歷最苛刻的高溫抗氧化考驗(yàn)。常規(guī)化驗(yàn)對(duì)粘度和酸值關(guān)注比較多, 但對(duì)于要用作液壓油的燃機(jī)潤(rùn)滑油, 油泥對(duì)液壓控制器的威脅要引起足夠的重視。

在比較了多種潤(rùn)滑油的各種技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)后, 選擇殼牌公司的TURBO GT32。 它是由基礎(chǔ)油XHVI和特殊的耐高溫添加劑配方。 XHVI基礎(chǔ)油是合成烴類油, 它的獨(dú)到之處是自身抗氧化性強(qiáng), 不易生成氧化物, 同時(shí)具有很好的聚合物溶解性。經(jīng)油泥生成試驗(yàn)（175℃、72h）,TURBOGT僅為35mg/100mL，而礦物燃?xì)廨啓C(jī)油高達(dá)750～1000mg/100mL。

3.換油工作

為了最大限度地清除系統(tǒng)中殘存的舊油、油泥、沉積物、漆膜等在維修過(guò)程中進(jìn)入的雜質(zhì), 經(jīng)過(guò)清洗油箱及管路、反復(fù)用沖洗油沖洗、再清洗、再用工作油沖洗、排放后加注全新工作油。換油時(shí)，①盡量放盡舊油, 減少對(duì)沖洗油的污染。在 60～70℃油溫時(shí)排放, 清除油箱、冷卻器等大容器內(nèi)積油, 打開低位閥門和管路接頭, 更換所有過(guò)濾器。②沖洗過(guò)程中, 盡量形成湍流, 油溫最好能在30～80℃波動(dòng)。在進(jìn)油口和回油管上加裝濾網(wǎng), 當(dāng)濾網(wǎng)壓差過(guò)大時(shí), 應(yīng)及時(shí)更換。③加熱油時(shí), 不得超過(guò)88℃, 加熱器表面溫度不得超過(guò)120℃, 停止油循環(huán)時(shí)加熱器表面溫度不得超過(guò)66℃。 ④冷卻器單獨(dú)循環(huán), 伺服閥、軸承等敏感部件走旁路。⑤工作油沖洗時(shí)油溫最好控制在60～70℃。⑥換油后, 提取油樣全面化驗(yàn), 與桶中新油對(duì)比。

4.結(jié)論

對(duì)于燃汽輪機(jī)的潤(rùn)滑油品質(zhì)建議定期進(jìn)行分析試驗(yàn), 特別對(duì)要用作液壓油的潤(rùn)滑油，要進(jìn)行旋轉(zhuǎn)氧彈試驗(yàn)和Millipore油泥含量分析。當(dāng)油泥含量達(dá)到 5mg/100mL時(shí), 應(yīng)及時(shí)換油, 否則油泥生成速率會(huì)加快, 給液壓控制件帶來(lái)威脅。

由于潤(rùn)滑油不可避免接觸高溫介質(zhì)和高溫部件, 容易發(fā)生氧化, 加劇了油泥的析出, 從而不適合用作液壓油。因此，建議燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)計(jì)中考慮將潤(rùn)滑油與液壓油分開, 從而避免液壓油接觸高溫部件或介質(zhì), 并且換油時(shí), 換油量也可相對(duì)小些。