TRT动力油系统液压冲击原因分析及解决措施.pdf

2 0 1 0 年第 4 期 总 第 1 4 0期 冶 金 动 力 M日 山L U R G I C A L P 0 WE R 4 7 T R T 动力油系统液压冲击原因分析及解决措施 王馨薇， 张继， 李传伟， 亓景先 莱钢股份有限公司热 电厂， 山东莱芜2 7 1 1 0 4 【 摘要 】 莱钢 3 R T发电机组投运后由于动力油系统液压冲击严重， 造成设备故障频发， 严重制约了发 电量的进一步提升。在对莱钢 3 R T动力油系统存在的液压冲击问题进行简要分析的基础上提出了改造措 施． 采取对动力油管路进行改造、 适当降低动力油压力、 修改静叶控制系统程序参数及更换静叶阀台和伺服阀 等技术改造后。 大大缓解了设备运行中的液压冲击 ， 确保了T R T机组稳定运行。 【 关键词 】 动力油系统； 液压冲击 ； T R T ； 静叶伺服系统 【 中图分类号】T M 6 1 【 文献标识码】B 【 文章编号】 1 0 0 6 6 7 6 4 2 0 1 0 0 4 - 0 0 4 7 - 0 3 Hy d r a u l i c I mp a c t Ca u s e s An a l y s i s a n d S o l u t i o n s o f TRT P o we r Oi l S y s t e m WA NG X i n w e i ， Z H A N G j i ， L I C h u a n w e i ， Q I J i n g x i a n He t P o w e r P l a n t ,L a l w u I r o n＆ S t e e l C o ． ， L t d ． ，L a i w u ,S h a n d o n g 2 7 1 1 0 4 ,C h i n a 【 A b s t r a c t ] S e r io u s h y d r a u l i c i m p a c t i n t h e p o w e r o i l s y s t e m c a u s e d f r e q u e n t e q u ip m e n t f a i l u r e s i n No ． 3 TRT g e n e r a t i n g u n i t a f t e r t h e u n i t wa s p u t i n t o o pe r a t i o n i n La i wu I r o n S t e e l C o ． ，L t d ，S O t h a t i t w a s d i ffic u l t t o i n c r e a s e g e n e r a t i n g c a p a c i t y f u r t h e r ．O n t h e b a s i s o f a n a l y s i s o f t h e a b o v e p r o b l e m，t h e i mp r o v e me n t me a s u r e s we r e r a i s e d ，s u c h a s r e c o n s t r u c t i o n o f p o w e r o i l p i p e l i n e ，r e d u c t i o n o f p o w e r o i l p r e s s u r e ， a d j u s t me n t o f p a r a m e t e r o f s t a t i c b l a d e c o n t r o l s y s t e m p r o g r a m a s we l l a s r e p l a c e me n t o f fi x e d b l a d e v alv e d e s k a n d s e l - v o v a l v e ． T h e s e me a s u r e s gre a tl y r e l e a s e d h y d r a u l i c i mp a c t i n e q u i p me n t o p e r a t i o n a n d e n s u r e d a s mo o t h r u n n i n g o f t h e T RT g e n e r a t i n g u n i t ． 【 K e y w o r d s ] p o w e r o i l s y s t e m ； h y d r a u l ic i m p a c t ； T R T ， s t a t i c b l a d e s e r v o - s y s t e m 1 概述 高炉煤气余压回收透平发电装置是利用高炉 炉顶煤气具有的压力能和热能， 使煤气通过透平膨 胀机做功 ， 驱动发电机发电， 进行能量回收的一种 装置，其英文全称为 “ T O P g a s p r e s s u r e R e c o v e r y T u r b i n e u n i t ” ， 缩写为 T R T 以下简称 T R T 。 该装置 的特点一是不消耗任何燃料 。 二是无污染公害的最 经济 的发 电设备 。 三是可 以替代减压阀组调节稳定 炉顶压力 。目前 ， 莱钢 8座高炉均配置 了干式 T R T 。 莱钢 3 5 O 高炉配套 T R T发电机组是莱钢第 一 台全干式 T R T发电机组 。机组额定功率 4 5 0 0 k W。 2 0 0 5 年 2 月份投人运行后 ， 由于存在设计及安 装缺陷， 机组故障率较高， 特别是动力油系统的液 压冲击造成油管路振动剧烈 。静叶作动器动作不 稳， 致使作动器漏油严重、 伺服阀磨损、 动力油泵烧 毁、 动力油管接头处崩开、 压力表鼓开等问题。 T R T 停机检修时间长。T R T 机组 自投运至 2 0 0 7年底故 障停机 3 5 次，其中因动力油系统液压冲击原因造 成的停机 1 7次。动力油系统的液压冲击制约了 T R T的稳定运行． 影响发电量的提升和高炉的正常 生产。 2 液压冲击形成的原因 2 ． 1 电液伺服控 制系统 T R T系统工艺流程 图如图 1 所示 ，由透平 主 机、 大型阀门系统、 润滑油系统、 电液伺服控制系统 动力油系统 、 循环水系统、 氮气密封系统、 高低压 配电系统和自动控制系统八大部分组成。高炉产生 的大量荒煤气经全干法布袋除尘工艺得到的净煤 气，通过减压阀组或并联的T R T机组并入煤气管 网。整个装置与减压阀组并联安装。 由机、 电、 液构成的电液伺服控制系统． 如图 2 所示。系统由液控单元、 伺服油缸、 动力油站三部分 组成。 主要根据主控制的指令来实现 T R T的开、 停、 转数控制、 功率控制、 炉顶压力及过程检测等系统 的功能控制。这些功能实际上是通过动力油控制快 切阀、 快开阀和可调静叶的动作来实现的。 冶 金 动 力 MET AI Jll 瓜 GI CA L P I wE R 2 0 1 o 年第4 期 总 第 1 4 0期 图 1 T R T工艺流程图 图 2电液伺服控制系统原理框 图 由自控系统发出的指令信号，在伺服器中与油 噪声以及连接件松动等现象， 甚至使管路破裂、 液压 缸的实际位置信号相比较， 误差信号被放大后， 送人 元件和测量仪表损坏。 3 叩R T 在运行中， 由于液压冲 电液伺服阀。伺服阀按一定的比例将电信号转变成 击严重，致使 T R T运行时动力油管路振动剧烈， 并 液压油流量推动油缸动作，位置传感器发出的反馈 曾多次出现油管活结处鼓开， 动力油大量喷出， 不仅 信号不断改变， 直至与指令信号相符时， 油缸停止运 造成设备停机 ， 影响 T R T发电效益的提升， 同时也 动，即停在指令位置上，使透平静叶稳定在此开度 对运行维护人员的安全构成威胁。 上 。 油缸的直线运动通过曲柄机构带动静叶承缸滑 动来改变静叶的角度。在 T R T 运行中， 系统的指令 信号不断变化， 透平机静叶的角度也随之变化， 实现 控制煤气流量。 稳定高炉顶压的目的。E1 ] 2 ． 2 液压冲击形成的原因分析 在液压系统中，管路内流动的液体常常因很快 的换向和阀门的突然关闭在管路内形成一个很高的 压力峰值。 这种现象就叫液压冲击。 系统中出现液压 冲击时。液体瞬时压力峰值可以比正常工作压力大 好几倍。 在液压泵吸油和压油循环中， 产生周期性的 压力和流量变化形成压力脉动， 引起液压冲击， 并经 出口向整个液压系统传播脚 。 液压冲击不仅影响液压 系统的性能稳定性和工作可靠性 ， 还会引起振动和 图3 动力油系统控制原理框图 液压冲击的现象不一样 ， 液压冲击形成的原因 很复杂。图 3 为 T R T 动力油系统控制原理框图， 根 据有关资料，我们结合 3 R T 运行情况对液压冲击 形成的原因进行了分析，认为主要有以下 3 方面原 2 o I o 第4 期 总 第 1 4 0期 论 金 动 力 ME T A I ．I ，U R G I C A L P wE R 4 9 因造成 1 动力油管路设计和布置不合理 现场动力油 管路距离长， 弯头多， 进油、 回油管径小， 另外管路与 阀台连接采用硬连接 。液压 冲击造成 的能量得不到 释放 2 动力油压力高 根据设计 ， T R T动力油压为 1 2 M P a ， 由于高炉在冶炼过程中产生的煤气量波动 非常大，在煤气通过透乎机时需要不断调整静叶开 度以稳定高炉顶压。煤气流量的变化使伺服器的输 出信号不断改变，反映在伺服阀的动作上是频繁动 作 ， 而伺服阀的开关信号直接传递给液压油， 液压油 的流动方向频繁改变， 使油缸的左右腔不断充油、 排 油，当信号变化快时，液压油的流动方向来不及改 变 。 变成了时流动时受阻。 在机械能和压力能之间频 繁转换， 这种负荷的大变化造成的液压冲击最明显。 3 伺服阀台配置低 ， 伺服阀精度差 阀台配置 简易， 结构简单 ， 只有一个伺服阀和电磁阀， 尽管伺 服阀不易堵塞 ， 但流量大精度不高 ， 控制性差 ， 另外 由于 3 R T 选用的伺服阀为 “ 射流管型伺服阀” ， 这 种阀的缺点是运动部件惯性大、 能量损失大、 特性不 易预测 ， 更加加剧 了液压冲击的程度 。 3 改造过程 3 ． 1对动力油管路进行改造 将伺服阀与作动器之间的不锈钢管更换为高压 金属软管， 吸收液压冲击能量， 降低静叶频繁动作造 成的管路冲击，并对动力油管路进行了局部改进 。 重新设计油管路， 减少弯头数量， 缩短管道长度 1 2 米， 将原 D N 3 2 油管更换为 D N 5 0 不锈钢管， 并用具 有较强的吸振能力和固定能力的吸振管夹和防振弹 簧支架， 代替动力油管路上不稳固的普通铁支架。 3 - 2 降低动力油压力 在参考其他设备厂家有关资料的基础上，经过 充分论证， 我们利用 T R T定修的机会进行了大胆尝 试， 对动力油系统的运行参数进行了调整， 将动力油 压力由 1 2 M P a 适当降低， 并将报警值、 跳机值及蓄 能器、 溢流阀等部件的参数进行了修改， 经过多次试 验， 证明静叶调节可靠、 稳定， 满足运行要求。 T R T 开 机并网后运行稳定 ， 静叶调节灵敏、 可靠， 液压冲击 较调整前大大降低。 3 ．3 修改静叶控制系统程序参数 测量值的反馈偏差由士 5 k P a 调整为士 3 k P a 。 以 此减少由于伺服阀的开度变化大造成液压冲击大的 弊端， 降低伺服器对煤气微量变化的敏感性。 3 ． 4 更换静叶阀台和伺服阀 利用 3 q R T 大修机会将伺服阀台更换为”南京 永佳液压公司” 的最新技术产品， 新阀台增加了一个 手动阀， 电磁阀和伺服阀的型号与机组匹配性好， 伺 服阀精准度高， 特别是与之配套的控制器， 输入输出 误差由原来的 1 2 ％降低为 1 ％。调节顶压能力明显 增强。 4 改造后的效果 4 ． 1 T R T运行情况 从 2 0 0 7 年 4 月份至今， 3 叮 R T动力油系统运行 稳定， 作动器使用寿命由不到 2 个月延长到 1 年多， 没有出现作动器漏油或油管路鼓开现象。从现场观 察看油管路振动明显减轻， 经过统计， 作动器动作频 次由原来的 2 0 ／ 8 m i n 降低为 6 8 次／ 8 m i n 。 振幅也 大大降低， 调节高炉顶压平稳， 效果极为显著。 4 ． 2 经济效益 按每年因动力油系统问题故障停机 3 O天 。 每天 发 电量按 7万 k Wh ， 电价按 O ． 5元／ k Wh计算 ， 则每 年增加发电收人为 1 0 5万元 ， 另外液压冲击消除后 ， 作动器、 伺服阀、 油泵等设备故障率大大降低， 可减 少各类维修费用支出约 5 O 万元，同时， T R T 设备运 行稳定，对干法除尘系统和高炉的稳定运行提供了 可靠保障。 5 结语 液压冲击是液压系统的一大难题和常见故障。 我们通过采取技术改造措施使 3 R T 液压冲击得到 了缓解， 为莱钢 3 叮R T的稳定运行提供了可靠保障。 也为T R T运行同类问题的处理提供了可资借鉴的 经验。 [ 参考文献】 【 l 】 王猛。电液伺服控制技术在 T R T自动控制系统中的研究与应用 叨， 国内外机电一体化， 2 0 0 7 ， 1 0 5 【 2 ] 黄志坚， 袁周等著， 液压设备故障诊断与检测实用技术【 M 】 ， 北京 机械工业出版社， 2 0 0 5 ． 7 ， 3 5 收稿 日期 2 0 1 0 一 O 1 1 9 作者简介 王馨薇 1 9 8 2 一 ， 女， 2 0 0 4 年毕业予山东理工大学电气 及自动化专业 ， 助理工程师， 现从事燃气技术管理工作。