液壓控制閥故障問題分析
MS9001E型燃氣輪機發電機組其簡單循環帶基本負荷燃用180號重油時的功率為13.8MW, 壓比為l2.3。 其總體結構布置中2號軸承布置在壓氣機與透平機之間, 3號軸承布置在透平排氣擴壓段內。壓氣機進口導葉可調, 通過9OTV-1控制。由主燃油泵供給燃料, 主燃油泵的燃油旁通閥調節機組的燃料量, 進而控制負荷的變化。而燃油旁通閥由65FP-1控制, 該燃機自2002 年下半年以來多次發生因65FP-l故障造成開機延時或燃料量大幅波動而跳機。
1.故障及原因分析
65FP-1是一個電液轉換器（或稱伺服閥），當輸入線圈的電流信號發生變化時, 扭矩馬達帶動電樞和柔性管動作, 引起第一級噴射管兩側的流量變化, 進而改變第二級滑閥兩端壓力并帶動滑閥動作, 使油缸進油或出油，從而帶動燃油旁通閥工作。燃油旁通閥故障現象主要有兩種: 一是在開機過程中, 點火后燃油流量FQL偏離流量輸入信號FSR, 流量過大造成超流量保護動作而啟動失敗, 有時沒有流量或者流量非常大而啟動失敗。另一種是在正常運行過程中, 燃油流量FQL瞬間偏離流量輸入信號FSR, 在幾秒鐘內燃油流量上飚或下降, 但在幾秒鐘內又能恢復。當燃油流量下降時, 負荷下滑, 即刻又恢復, 一般不會發生跳機, 而當燃油流量上飚時, 負荷上升, 有可能造成排氣溫度高而跳機。
65FP-1電液轉換器發生故障后, 曾經解體清理，從解體情況看, 內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惡化, 但潤滑油常規化驗指標(粘度、清潔度、酸值等)均符合要求, 而且潤滑油到液壓油有一個0.5μm的精濾, 濾網壓差正常, 即使更換了油濾，液壓控制閥并沒有好轉的跡象。進一步（2002年5月）分析潤滑油指標, 潤滑油的抗氧化性試驗得出，7號、8號機Millipore油泥已分別達到 4.21mg/100mL和6.12mg/10OmL。
由于備品油選型和工期安排問題, 在2003年初先對8號機用TURBO GT32潤滑油進行了更換。更換后, 沒有再發生65FP-1的卡澀問題。但7號機沒有更換，問題依然存在, 而且有嚴重化趨勢。到2003年3 月中旬, 對7號機潤滑油再次取樣，Millipore 油泥達到了9.16mg/100mL，在4月大修中用TURBO GT32油更換, 更換后幾次開停機都沒出現65FP-1的卡澀現象。
2.潤滑油的選型
燃氣輪機中的潤滑油處于極為惡劣的高溫氧化環境中,巴氏合金軸承可承受的溫度高達120℃，但軸承周圍的密封空氣溫度更高, 那里油膜溫度可達130℃, 有的最高甚至有140～150℃, 這已達到或超過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。正因為燃機潤滑油在運行中遇到的最大挑戰是高溫氧化, 所以燃機潤滑油規格中抗高溫氧化性能是最值得關注的指標。聯邦氧化試驗能比較好地反映油在高溫下的抗老化、抗油泥生成性能。聯邦氧化試驗時, 油中加入五種金屬作為催化劑(銅、銀、鋁、鎂、鐵), 在175℃下，通入空氣流進行72h的老化。試驗報告油老化后粘度的變化、酸值的增加量、油泥的含量等。油品在此試驗中經歷最苛刻的高溫抗氧化考驗。常規化驗對粘度和酸值關注比較多, 但對于要用作液壓油的燃機潤滑油, 油泥對液壓控制器的威脅要引起足夠的重視。
在比較了多種潤滑油的各種技術經濟指標后, 選擇殼牌公司的TURBO GT32。 它是由基礎油XHVI和特殊的耐高溫添加劑配方。 XHVI基礎油是合成烴類油, 它的獨到之處是自身抗氧化性強, 不易生成氧化物, 同時具有很好的聚合物溶解性。經油泥生成試驗（175℃、72h）,TURBOGT僅為35mg/100mL，而礦物燃氣輪機油高達750～1000mg/100mL。
3.換油工作
為了最大限度地清除系統中殘存的舊油、油泥、沉積物、漆膜等在維修過程中進入的雜質, 經過清洗油箱及管路、反復用沖洗油沖洗、再清洗、再用工作油沖洗、排放后加注全新工作油。換油時，①盡量放盡舊油, 減少對沖洗油的污染。在 60～70℃油溫時排放, 清除油箱、冷卻器等大容器內積油, 打開低位閥門和管路接頭, 更換所有過濾器。②沖洗過程中, 盡量形成湍流, 油溫最好能在30～80℃波動。在進油口和回油管上加裝濾網, 當濾網壓差過大時, 應及時更換。③加熱油時, 不得超過88℃, 加熱器表面溫度不得超過120℃, 停止油循環時加熱器表面溫度不得超過66℃。 ④冷卻器單獨循環, 伺服閥、軸承等敏感部件走旁路。⑤工作油沖洗時油溫最好控制在60～70℃。⑥換油后, 提取油樣全面化驗, 與桶中新油對比。
4.結論
對于燃汽輪機的潤滑油品質建議定期進行分析試驗, 特別對要用作液壓油的潤滑油，要進行旋轉氧彈試驗和Millipore油泥含量分析。當油泥含量達到 5mg/100mL時, 應及時換油, 否則油泥生成速率會加快, 給液壓控制件帶來威脅。
由于潤滑油不可避免接觸高溫介質和高溫部件, 容易發生氧化, 加劇了油泥的析出, 從而不適合用作液壓油。因此，建議燃氣輪機設計中考慮將潤滑油與液壓油分開, 從而避免液壓油接觸高溫部件或介質, 并且換油時, 換油量也可相對小些。 MS9001E型燃氣輪機發電機組其簡單循環帶基本負荷燃用180號重油時的功率為13.8MW, 壓比為l2.3。 其總體結構布置中2號軸承布置在壓氣機與透平機之間, 3號軸承布置在透平排氣擴壓段內。壓氣機進口導葉可調, 通過9OTV-1控制。由主燃油泵供給燃料, 主燃油泵的燃油旁通閥調節機組的燃料量, 進而控制負荷的變化。而燃油旁通閥由65FP-1控制, 該燃機自2002 年下半年以來多次發生因65FP-l故障造成開機延時或燃料量大幅波動而跳機。
1.故障及原因分析
65FP-1是一個電液轉換器（或稱伺服閥），當輸入線圈的電流信號發生變化時, 扭矩馬達帶動電樞和柔性管動作, 引起第一級噴射管兩側的流量變化, 進而改變第二級滑閥兩端壓力并帶動滑閥動作, 使油缸進油或出油，從而帶動燃油旁通閥工作。燃油旁通閥故障現象主要有兩種: 一是在開機過程中, 點火后燃油流量FQL偏離流量輸入信號FSR, 流量過大造成超流量保護動作而啟動失敗, 有時沒有流量或者流量非常大而啟動失敗。另一種是在正常運行過程中, 燃油流量FQL瞬間偏離流量輸入信號FSR, 在幾秒鐘內燃油流量上飚或下降, 但在幾秒鐘內又能恢復。當燃油流量下降時, 負荷下滑, 即刻又恢復, 一般不會發生跳機, 而當燃油流量上飚時, 負荷上升, 有可能造成排氣溫度高而跳機。
65FP-1電液轉換器發生故障后, 曾經解體清理，從解體情況看, 內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惡化, 但潤滑油常規化驗指標(粘度、清潔度、酸值等)均符合要求, 而且潤滑油到液壓油有一個0.5μm的精濾, 濾網壓差正常, 即使更換了油濾，液壓控制閥并沒有好轉的跡象。進一步（2002年5月）分析潤滑油指標, 潤滑油的抗氧化性試驗得出，7號、8號機Millipore油泥已分別達到 4.21mg/100mL和6.12mg/10OmL。
由于備品油選型和工期安排問題, 在2003年初先對8號機用TURBO GT32潤滑油進行了更換。更換后, 沒有再發生65FP-1的卡澀問題。但7號機沒有更換，問題依然存在, 而且有嚴重化趨勢。到2003年3 月中旬, 對7號機潤滑油再次取樣，Millipore 油泥達到了9.16mg/100mL，在4月大修中用TURBO GT32油更換, 更換后幾次開停機都沒出現65FP-1的卡澀現象。
2.潤滑油的選型
燃氣輪機中的潤滑油處于極為惡劣的高溫氧化環境中,巴氏合金軸承可承受的溫度高達120℃，但軸承周圍的密封空氣溫度更高, 那里油膜溫度可達130℃, 有的最高甚至有140～150℃, 這已達到或超過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。正因為燃機潤滑油在運行中遇到的最大挑戰是高溫氧化, 所以燃機潤滑油規格中抗高溫氧化性能是最值得關注的指標。聯邦氧化試驗能比較好地反映油在高溫下的抗老化、抗油泥生成性能。聯邦氧化試驗時, 油中加入五種金屬作為催化劑(銅、銀、鋁、鎂、鐵), 在175℃下，通入空氣流進行72h的老化。試驗報告油老化后粘度的變化、酸值的增加量、油泥的含量等。油品在此試驗中經歷最苛刻的高溫抗氧化考驗。常規化驗對粘度和酸值關注比較多, 但對于要用作液壓油的燃機潤滑油, 油泥對液壓控制器的威脅要引起足夠的重視。
在比較了多種潤滑油的各種技術經濟指標后, 選擇殼牌公司的TURBO GT32。 它是由基礎油XHVI和特殊的耐高溫添加劑配方。 XHVI基礎油是合成烴類油, 它的獨到之處是自身抗氧化性強, 不易生成氧化物, 同時具有很好的聚合物溶解性。經油泥生成試驗（175℃、72h）,TURBOGT僅為35mg/100mL，而礦物燃氣輪機油高達750～1000mg/100mL。
3.換油工作
為了最大限度地清除系統中殘存的舊油、油泥、沉積物、漆膜等在維修過程中進入的雜質, 經過清洗油箱及管路、反復用沖洗油沖洗、再清洗、再用工作油沖洗、排放后加注全新工作油。換油時，①盡量放盡舊油, 減少對沖洗油的污染。在 60～70℃油溫時排放, 清除油箱、冷卻器等大容器內積油, 打開低位閥門和管路接頭, 更換所有過濾器。②沖洗過程中, 盡量形成湍流, 油溫最好能在30～80℃波動。在進油口和回油管上加裝濾網, 當濾網壓差過大時, 應及時更換。③加熱油時, 不得超過88℃, 加熱器表面溫度不得超過120℃, 停止油循環時加熱器表面溫度不得超過66℃。 ④冷卻器單獨循環, 伺服閥、軸承等敏感部件走旁路。⑤工作油沖洗時油溫最好控制在60～70℃。⑥換油后, 提取油樣全面化驗, 與桶中新油對比。
4.結論
對于燃汽輪機的潤滑油品質建議定期進行分析試驗, 特別對要用作液壓油的潤滑油，要進行旋轉氧彈試驗和Millipore油泥含量分析。當油泥含量達到 5mg/100mL時, 應及時換油, 否則油泥生成速率會加快, 給液壓控制件帶來威脅。
由于潤滑油不可避免接觸高溫介質和高溫部件, 容易發生氧化, 加劇了油泥的析出, 從而不適合用作液壓油。因此，建議燃氣輪機設計中考慮將潤滑油與液壓油分開, 從而避免液壓油接觸高溫部件或介質, 并且換油時, 換油量也可相對小些。