谢尉扬

（浙江浙能能源技术有限公司，杭州310052）

为了提高汽轮机控制系统的调节精度和运行可靠性，大型汽轮机的控制系统已普遍采用电液调节系统。汽轮机控制油供应系统一般独立于润滑油系统，整个系统采用不锈钢材料，以避免因系统污染和碳钢材料锈蚀引起的问题，有利于防止控制系统中伺服阀、电磁阀等关键设备的腐蚀和卡涩，提高机组运行的安全性和可靠性。由于油动机紧邻高温阀门，为防止漏油可能引起的火灾事故，控制油采用具有高自燃点的抗燃油。随着汽轮机蒸汽参数的提高，阀门控制需要更大的动力，控制油一般采用高压油系统，以减小油动机的尺寸。

1 控制油站作用

汽轮机控制油站为汽轮机的主汽门和调门提供高压控制油，同时还可以为汽轮机旁路、给水泵汽轮机（简称“小汽轮机”）提供高压控制油。控制油站包括油箱，油泵，加热器，过滤器，溢流阀，冷却器，蓄能器，再生油泵，再生过滤器，以及监测油位、油温、油压的就地表计，变送器和继电器等，为汽轮机阀门控制提供压力、温度和油质指标合格的控制油。为保证汽轮机调节过程中控制油压稳定，在油箱和油动机附近还配置有一定容量的蓄能器［1］。

2 控制油再生处理

汽轮机控制油系统常用三芳基磷酸酯作为抗燃油。三芳基磷酸酯是一种很好的润滑材料，具有优良的抗磨性能，其粘度、闪点、自燃点、热分解温度均较高，并有较好的抗水解性和热氧化安定性，能满足大型汽轮机调节系统对油质的要求。需要注意的是，磷酸酯抗燃油对氯质量分数要求很严格，氯质量分数超标会加速磷酸酯的分解，并导致伺服阀的腐蚀。磷酸酯抗燃油中的氯来自合成中的副产物，也可能来自安装、检修过程中的清洗剂、密封材料、油漆和标记等。

抗燃油在运行过程中，由于环境温度较高、油箱吸入湿气等原因会导致抗燃油的劣化［2］。油质劣化使酸值升高，而酸值升高又导致油质进一步劣化，将引起调速系统部件产生腐蚀、卡涩等故障，严重影响安全运行［3］。为保证控制油品质稳定，使控制油中颗粒污染度、水分、酸值、氯质量分数、电阻率、泡沫特性等各项指标符合标准要求，控制油站必须配置在线再生处理装置。利用硅藻土、极性硅铝、分子筛、离子交换树脂、玻璃纤维滤器、真空过滤等材料或方法，对抗燃油进行吸附、过滤、离子交换、真空等处理。硅藻土可除去油中酸性产物，极性硅铝和分子筛可除去油中极性产物［4］，真空和波纹纤维滤器可除去油中水分，树脂可以处理酸性物质以及金属离子［5］。通过合理选取再生材料和净化方法，保证控制油品质符合标准要求。

3 控制油油泵容量

控制油油泵容量一般根据主汽轮机的需要来确定。由于汽轮机阀门数量、油动机尺寸、调节方式（如喷嘴调节、节流调节）以及控制油压力的不同，控制油泵的容量将有较大的差别。提高控制油压可使油动机尺寸缩小，从而减小阀门每次动作的用油量，相应地降低油泵容量。小容量油泵配置的电机功率较小，比较节能。为维持油压稳定，小容量油泵系统应配置较大容量的蓄能器。如果控制油压力较低，则需要尺寸较大的油动机，相应地要配置较大容量的油泵。大容量油泵更能保证油动机的开启速度，并且容易使油压稳定，在某些情况下还可提高机组运行的可靠性。表1为国内一些汽轮机配置的控制油泵参数，其中机组D的控制油泵容量较小，原因是独立供油系统控制油压力高，主汽轮机的阀门数量少，并且是节流调节方式。由表1可知：控制油压力在11～12MPa的油泵，其容量普遍要大于控制油压力在14～16MPa的油泵。

表1 汽轮机控制油泵参数

根据汽轮机运行规程，主汽门和调门需要定期进行活动性试验，以降低动静部件间氧化皮的沉积，防止汽门长期不活动可能引起的卡涩。汽轮机控制系统对汽门活动性试验设计有专门的试验电磁阀和试验程序。汽轮机长期运行会使控制油品质劣化，系统中一些控制油不经常流动的地方，也容易引起污染物的沉积，如果维护不当可能会使控制油品质超标，影响机组的可靠运行。例如表1中机组C和机组D，在进行汽门活动性试验时，均发生因跳闸电磁阀卡涩，致使控制油压下降，造成汽轮机跳闸的事故。在事故分析中，控制油颗粒污染、跳闸电磁阀故障判断、试验供油回路闭锁、试验程序合理性等是重要因素，但系统配置的控制油泵容量较小，不能维持控制油压稳定也是不可忽视的原因。

4 公用控制油系统对运行的影响

在电厂设计时如不考虑公用的控制油系统，主汽轮机、小汽轮机、高压旁路和低压旁路均配置独立的控制油站，每个系统的控制油泵容量、控制油压力和蓄能器容量都可根据各自的需要来选定。这样，每一套控制油系统均比较简单，系统运行时不会相互影响，安全性和可靠性比较高；但设备数量多，检修工作量大，备品备件复杂。

当电厂设计考虑采用公用控制油系统时，主汽轮机的控制油站还需向汽轮机旁路甚至小汽轮机提供控制油。对于控制油泵的容量，由于汽轮机制造厂在油泵选型时往往留有一定的裕量，同时考虑到旁路和小汽轮机阀门都配有一定容量的蓄能器，一般不需要再增大控制油泵容量。如某制造厂600MW和1 000MW机组，无论是独立供油系统还是公用供油系统，其油泵的容量和压力完全相同。

从用油角度来分析，在主汽轮机冲转前，仅旁路调节需要控制油。当汽轮机不带旁路启动时，仅汽轮机阀门需要控制油。当汽轮机带旁路启动时，主汽轮机和旁路阀门同时需要控制油，因控制转速和负荷的需要，阀门开度调节量较小，供油量能满足调节需要，即使短时供油紧张，系统中还有蓄能器可以补充。小汽轮机的启动时间可与主汽轮机错开安排，两者不会同时大量用油。当机组升负荷或参与调频时，由于负荷变化速率有限制，主汽轮机和小汽轮机的调门无需大量用油。当汽轮机减负荷、快速切负荷、甩负荷或跳闸时，由于汽门是关闭方向，动力靠弹簧，无需动力用油。而机组发生甩负荷或跳闸时，汽轮机旁路阀需要快速打开，控制油正好供给旁路阀，由于旁路阀快开需要大量用油，不足部分则依靠蓄能器供给。因而在控制油用户增加时，即使不增大油泵容量，各种工况下也能满足控制需要。

由于汽轮机旁路和小汽轮机阀门所需要的控制油压力不一定与主汽轮机的完全相等，虽然机组正常运行时能满足这些阀门的开关需要，但在紧急工况时有可能会影响这些阀门的调节性能；同时，由于扩大了压力油系统的供应范围，管路接口大量增加，万一某一部位发生泄漏，将降低整个供油系统的可靠性。某300MW机组公用供油系统在一次满负荷运行时，小汽轮机进油软管破裂泄漏，造成整个控制油系统压力下降至9.3MPa，主汽轮机跳闸。跳闸后高压旁路阀仅能打开一半，低压旁路阀不能打开，再热汽压力急升引起再热器安全门动作，从而对电厂的安全运行造成威胁。

5 公用控制油系统优化建议

对于设计采用公用控制油系统的电厂，在系统设计和保护逻辑上可以进一步优化。

5.1 系统设备选择方面

由于工程上先采购主汽轮机，这样就确定了控制油压力，在采购汽轮机旁路和小汽轮机时，应明确阀门油动机必须按照主汽轮机的控制油压力来设计和选择。某电厂曾发生汽轮机甩满负荷后低压旁路阀无法打开的情况，后查明是油动机动力不足，可能是油动机活塞面积不够，或者是控制油压力不够，由于无法改变控制油压力，最后通过更换尺寸更大的油动机来解决。

为减轻小汽轮机或旁路控制油泄漏对电厂安全运行造成的威胁，建议在供应小汽轮机及旁路的控制油管道上装设逆止阀和隔离阀。由于旁路阀本身配有蓄能器，根据严格的配置要求，蓄能器的容量应能保证旁路阀开关两次，这样即使发生小汽轮机油管泄漏，在汽轮机跳闸后也能保证汽轮机旁路的开启和关闭，防止锅炉过热器或再热器超压。

5.2 保护逻辑方面

在保护逻辑设计上，应提高汽轮机跳闸时控制油压的整定值。该整定值可以通过试验方法来确定，在汽轮机冲转前进行试验，分别调整过热蒸汽和再热蒸汽的压力到汽轮机最大负荷工况时的压力，缓慢降低控制油压力，分别进行打开高压旁路阀和低压旁路阀的试验，当控制油压力降到刚好还能打开旁路阀时，得到一个控制油的最低压力。该最低压力也可以通过计算取得，利用蒸汽压力、油动机活塞直径、旁路阀阀座直径，根据力平衡原理计算出所需的控制油压力。在该最低压力的基础上考虑一定的余量，并结合汽轮机原来的设定压力，选取一个合适的汽轮机跳闸压力。这样即使在控制油压力低汽轮机跳闸时，高压旁路阀和低压旁路阀还能自动打开，避免锅炉安全阀动作。

6 结语

采用独立的汽轮机控制油供应系统，能提高汽轮机运行的安全性和可靠性，通过在线再生净化处理，可以保证控制油品质符合标准要求。当主汽轮机、汽轮机旁路和小汽轮机采用公用控制油系统时，一般不需要增大控制油泵容量，但大容量油泵有利于维持控制油压的稳定，提高机组运行的可靠性。汽轮机旁路和小汽轮机阀门的油动机必须按照主汽轮机控制油的压力来设计和选择。建议在去汽轮机旁路和小汽轮机的控制油管道上增设逆止阀和隔离阀，同时对控制油压力低跳闸汽轮机的保护定值进行优化，以防止因控制油压低跳闸汽轮机时无法打开汽轮机旁路而引起的安全隐患。

［1］包锦华，陈明刚 .超超临界1 000MW汽轮机控制油系统特点［J］.发电设备，2008，22（5）：386-389.

［2］严杏初 .抗燃油油质劣化的原因分析及改善［J］.热力发电，2007，36（8）：100-102.

［3］万俊 .汽轮机电液调节系统伺服机构故障的分析［J］.发电设备，2008，22（3）：255-257.

［4］张永斌，李江超 .汽轮机EH系统抗燃油超级净化装置的应用［J］.华东电力，2006，34（10）：104-105.

［5］陈进生 .采用离子交换技术改善抗燃油品质的探讨［J］.中国电力，2004，37（1）：89-91.