【正文】 hate hydrolysis and oxidation lead to resistance to decline in fuel quality will lead to serious servo valve failure, affect the safe operation of the entire system. For domestic frequent the EH system failure, fuel quality and anticracking, In this paper, coalfired power plants30WM unit resistant fuel system for the preliminary design and process simulation. Celite filter replacement reproducing apparatus for bypassing of ion exchange resin filter. Design process of a coalfired power plants 30WM unit resistant fuel system, the entire process of the material balance and heat constant operator, preliminary estimate of the economic cost of the system design required. Key words： The EH system。 Highpressureresistant oil。 process design 燃煤電廠 300WM機(jī)組抗燃油系統(tǒng)的初步設(shè)計(jì) 第 1 頁(yè) 共 33 頁(yè) 1 緒論 課題背景 隨著機(jī)組功率和蒸汽參數(shù)的不斷提高，調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)汽門提升力越來(lái)越大，提高油動(dòng)機(jī)的油壓是解決調(diào)節(jié)汽門提升力增大的一個(gè)途徑。但油壓的提高、容易造成油的泄漏，普通汽輪機(jī)油的燃點(diǎn)低，容易造成火災(zāi)。在傳統(tǒng)汽輪機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)中都使用礦物油（自燃溫度 350℃ ）作為液壓工質(zhì)和潤(rùn)滑劑。 20 世紀(jì) 50 年代中期，由于液壓油管 和礦物油噴泄到熱表面上而引發(fā)的火災(zāi)事故在世界范圍內(nèi)接二連三地發(fā)生，據(jù)資料統(tǒng)計(jì)顯示，電廠火災(zāi)事故占電廠事故的 75%以上。實(shí)踐證明 ， 抗燃油的自燃點(diǎn)較高 ，即使它落在熾熱高溫蒸汽管道表面也不會(huì)燃燒起來(lái)，抗燃油還具有火焰不能維持及傳播的可能性 ， 從而大大減小了火災(zāi)對(duì)電廠威脅?？谷加偷淖畲筇攸c(diǎn)是它的抗燃性，但也有它的缺點(diǎn)，如有一定的毒性，價(jià)格昂貴，粘溫特性差（即溫度對(duì)粘性的影響大），油品易劣化。所以一般將調(diào)節(jié)系統(tǒng)與潤(rùn)滑系統(tǒng)分成兩個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)。調(diào)節(jié)系統(tǒng)用高壓抗燃油，潤(rùn)滑系統(tǒng)用普通汽輪機(jī)油。 目前，燃煤電廠 300MW 機(jī)組抗燃 油系統(tǒng)主要存在著油品裂化快的問(wèn)題，汽輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)所用的抗燃油都是由三芳基磷酸酯調(diào)配而成的 ， 其與普通的礦物汽輪機(jī)油不同。 磷酸酯抗燃油在高溫高壓下很容易發(fā)生水解。水解生成磷酸 酯 和 酚，磷酸酯呈酸性并能反應(yīng)生成低分子酸和老化產(chǎn)物，會(huì)使磷酸酯抗燃油的酸值升高，顏色變深，降低其使用壽命，從而使調(diào)速系統(tǒng)卡澀。 [34]所以 在使用中 必須 對(duì)油品采取有效維護(hù)措施 ，否則抗燃油油品 會(huì)迅速 列 化 ， 酸值升高 ， 水分增加 ， 顏色 變 深 ， 給系統(tǒng)和機(jī)組埋下隱患，甚至可能造成超速或停機(jī)事故，嚴(yán)重影響安全生產(chǎn)。 傳統(tǒng)的再生裝置包括一個(gè)硅藻土過(guò)濾器和一個(gè)纖 維素過(guò)濾器（精密過(guò)濾器）。硅藻土過(guò)濾器用于抗燃油的酸度控制，當(dāng)抗燃油的酸度升高或受酸度影響的其它指標(biāo)發(fā)生變化時(shí)，硅藻土過(guò)濾器需投入運(yùn)行。但由于硅藻土是一種天然土，當(dāng)抗燃油流經(jīng)硅藻土過(guò)濾器后，雜質(zhì)顆粒會(huì)進(jìn)入到油中，使抗燃油的清潔度發(fā)生變化，所以要設(shè)置纖維素過(guò)濾器來(lái)過(guò)濾顆粒。纖維素過(guò)濾器是一個(gè)精密過(guò)濾器，用于濾除抗燃油流經(jīng)硅藻土過(guò)濾器后產(chǎn)生的雜質(zhì)。但這些雜質(zhì)大小尺寸不等，形狀千差萬(wàn)別，使用過(guò)濾器很難一次濾除。通常配備的纖維素過(guò)濾器的過(guò)濾精度為β 3＝ 75，過(guò)濾后仍有 %的雜質(zhì)存在于抗燃油中，這些雜質(zhì)足可以引起 伺服閥發(fā)生卡澀故障。 另外，硅藻土作為一種吸附劑，處理酸的能力也十分有限，對(duì)處理低酸度的抗燃 燃煤電廠 300WM機(jī)組抗燃油系統(tǒng)的初步設(shè)計(jì) 第 2 頁(yè) 共 33 頁(yè) 油才有效果。當(dāng)酸值超過(guò) 后，處理起來(lái)就比較困難，往往需要更換幾個(gè)硅藻土濾芯才能起到效果；當(dāng)酸值超過(guò) 以后，硅藻土就無(wú)法處理了。同時(shí)，硅藻土?xí)尫懦鲡}、鎂和鐵等金屬離子，金屬離子會(huì)導(dǎo)致抗燃油電阻率下降。而且硅藻土失效以后，會(huì)與抗燃油中的酸性物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)形成凝膠狀的磷酸金屬鹽衍生物，該凝膠狀物質(zhì)會(huì)造成伺服閥粘結(jié)，引起伺服閥故障，并會(huì)使抗燃油的泡沫特性劣化。 抗燃油中的水分含量過(guò)高會(huì)嚴(yán)重影響 EH 系統(tǒng)的正常運(yùn)行?？谷?油中的水分在高溫高壓下會(huì)發(fā)生水解，造成抗燃油迅速降解，并產(chǎn)生凝膠狀沉積。同時(shí)抗燃油水解時(shí)產(chǎn)生一種羥酸，羥酸又是水解的催化劑，促進(jìn)進(jìn)一步的水解，加速抗燃油的老化。另外，抗燃油中的水分還會(huì)對(duì)金屬產(chǎn)生銹蝕，腐蝕金屬部件影響元件壽命，它產(chǎn)生的固體沉淀，還會(huì)影響抗燃油的顆粒度指標(biāo)。所以，對(duì)抗燃油中水含量的控制對(duì)保持 EH系統(tǒng)正常運(yùn)行十分重要。 目前的 EH 系統(tǒng)中缺乏對(duì)水分控制的有效手段，系統(tǒng)中的少量水分基本上依靠硅藻土過(guò)濾器吸收。硅藻土過(guò)濾器的吸水能力有限，且要求硅藻土濾芯裝入系統(tǒng)前必須烘干，硅藻土濾芯一旦吸水之后會(huì)影響 其處理酸性的能力。所以使用硅藻土過(guò)濾器吸收水分是很不經(jīng)濟(jì)的。 綜上所述，再生裝置在 EH 系統(tǒng)中擔(dān)負(fù)著抗燃油處理的重要職責(zé)，在 EH 系統(tǒng)中至關(guān)重要，但原來(lái)的再生裝置無(wú)法滿足系統(tǒng)使用要求，且還會(huì)帶來(lái)負(fù)作用，對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生不良影響。所以，對(duì)原來(lái)的再生裝置進(jìn)行改造勢(shì)在必行。 針對(duì)這一問(wèn)題，本設(shè)計(jì)將抗燃油系統(tǒng)再生裝置進(jìn)行了改造，提出了用 離子交換樹(shù)脂過(guò)濾器 ,脫水過(guò)濾器分別代替硅藻土過(guò)濾器和纖維素過(guò)濾器。 抗燃油系統(tǒng)簡(jiǎn)介 EH 液壓控制系統(tǒng)是汽輪機(jī)數(shù)字式電液控制系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成部分，主要包括 ：（ 1） 供油系統(tǒng) EH 油站 、 再 生裝置 、 抗燃油 ；（ 2） 執(zhí)行機(jī)構(gòu)：高主油動(dòng)機(jī) 、 高調(diào)油動(dòng)機(jī) 、 中主油動(dòng)機(jī)、中調(diào)油動(dòng)機(jī) ；（ 3） 危急遮斷系統(tǒng)：危急保安裝置 、 隔膜閥 ；（ 4）油管路系統(tǒng)：油管路 、 高壓蓄能器。 執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行掛閘和 DEH 的指令信號(hào)，以控制汽輪機(jī)各蒸汽閥門開(kāi)度。危急遮斷系統(tǒng)接受汽輪機(jī)所有的停機(jī)信號(hào)，當(dāng)信號(hào)發(fā)出，危急遮斷系統(tǒng)動(dòng)作而快速關(guān)閉汽輪機(jī)所有氣閥，或只關(guān)閉調(diào)節(jié)氣閥，保證汽輪機(jī)正常安全運(yùn)行。油管路系統(tǒng)為各油壓部件輸送工作介質(zhì)并將供油系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)連接起來(lái)，構(gòu)成液壓控制系統(tǒng)工作回路。 EH 系統(tǒng)工作原理 [35]圖如下所示 ， DEH 給定一個(gè)開(kāi)調(diào)門或 加負(fù)荷的指令，經(jīng)運(yùn)算 燃煤電廠 300WM機(jī)組抗燃油系統(tǒng)的初步設(shè)計(jì) 第 3 頁(yè) 共 33 頁(yè) 比較之后輸出一正偏值電流 △ Ⅹ ，作用在伺服閥上，伺服閥動(dòng)作，驅(qū)動(dòng)油動(dòng)機(jī)動(dòng)作開(kāi)啟調(diào)門。 [35]次調(diào)門位移經(jīng)油動(dòng)機(jī) LVDT 反饋回 DEH 系統(tǒng)經(jīng)行比較運(yùn)算，直至其偏值電流 △ Ⅹ 為零后，調(diào)門停止移動(dòng) ，完成動(dòng)作過(guò)程。 關(guān)調(diào)門或減負(fù)荷 的 作用過(guò)程與 上述過(guò)程 相反。 圖 11 EH 系統(tǒng)工作原理圖 供油系統(tǒng) 供油系統(tǒng)是一個(gè)動(dòng)力源，也是油液貯存和處理中心，系統(tǒng)通過(guò)它可以獲得所必須工作介質(zhì) —高壓抗燃油 ， 供油系統(tǒng)由 EH 油站、再生裝置、及抗燃油組成。 EH 油站 EH 油站做為 EH 液壓控制系統(tǒng)動(dòng) 力源，主要功能是向 EH 液壓控制系統(tǒng)提穩(wěn)定的油壓。它主要由油箱、出口組件、油泵組、吸油濾器、磁性過(guò)濾器、溫度及壓力開(kāi)關(guān)、濾油系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)等組成。 EH 油站工作原理 油泵啟動(dòng)后，經(jīng)過(guò) 泵 入口濾 芯 ， 將 抗燃油 吸入 。 [36]經(jīng)油泵吸入提供 的 高壓抗燃 油，經(jīng)過(guò)出口 濾芯 ，一路進(jìn)入高壓蓄能器，向蓄能器充油；另一路進(jìn)入和該蓄能器相連的EH 液 壓控制系統(tǒng)中。充油過(guò)程中，系統(tǒng)流量逐漸減少，油壓逐漸升高。當(dāng)油壓達(dá)到泵的調(diào)整壓力時(shí)，泵的變量機(jī)構(gòu)會(huì)起作用，從而改變泵的輸出流量，直至泵的輸出流量和系統(tǒng)流量相匹配時(shí)，泵的變 量機(jī)構(gòu)維持在某一位置，從而使系統(tǒng)油壓穩(wěn)定在設(shè)定值。當(dāng)系統(tǒng)流量改變，泵自動(dòng)調(diào)整輸出流量。而在系統(tǒng)瞬間需要大油量時(shí)，則主要由蓄能器供油。 對(duì)應(yīng)系統(tǒng)正常運(yùn)行是的壓力，泵的額定壓力設(shè)為 。當(dāng)系統(tǒng)壓力達(dá)到 燃煤電廠 300WM機(jī)組抗燃油系統(tǒng)的初步設(shè)計(jì) 第 4 頁(yè) 共 33 頁(yè) 17177。 時(shí)，溢流閥動(dòng)作，起到過(guò)壓保護(hù)作用。 EH 油站元件 (1)油箱 油箱本體設(shè)計(jì)為不銹鋼材料，容積為 900 升。在油箱上裝有一些液壓部件：側(cè)面有翻板式液位計(jì)（帶液位變送器），壓力表， PH 儀表盒；頂上主要有液位開(kāi)關(guān)， 油站出口集成塊組件，空氣濾清器等；各泵吸油口，油箱回 油管和磁性過(guò)濾器則在箱體內(nèi)部，底部安裝了一個(gè) EH 油加熱器。油箱 結(jié)構(gòu) 圖 如下： 圖 12 油箱結(jié)構(gòu)圖 (2)油泵 考慮系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性和特殊性，本系統(tǒng)采用進(jìn)口高壓變量柱塞泵，最大流量 85L/min，并采取雙泵并聯(lián)工作系統(tǒng)，從而提高供油系統(tǒng)的可靠性，布置在油箱的下方，通過(guò)吸入濾網(wǎng)將油箱中的抗燃油吸入，以保證吸入壓頭。油泵出口的油經(jīng)過(guò)壓力濾油器，通過(guò)單向閥流入和高壓蓄能器聯(lián)接的高壓母管，將高壓抗燃油輸送到各執(zhí)行機(jī)構(gòu)和危急遮斷系統(tǒng)。 泵輸出壓力可在 0－ 21MPa之間任意設(shè)置。本系統(tǒng)允許正常工作壓力設(shè)置在 ～ 燃煤電廠 300WM機(jī)組抗燃油系統(tǒng)的初步設(shè)計(jì) 第 5 頁(yè) 共 33 頁(yè) ，系統(tǒng)額定工作壓力為 。 (3) 油站出口組件 a、 采用 兩只 10 微米的濾芯，安裝 方式為 并聯(lián)， 安 裝在兩臺(tái) 主油 泵的出口 處 。 b 、單向閥兩只，安裝 方式 并聯(lián)， 安 裝在兩臺(tái) 主油 泵的出口側(cè)高壓油路中。 c 、一只溢流閥， 安 裝在單向閥后的高壓油路中。當(dāng)系統(tǒng)油壓高于泵的設(shè)定值時(shí)，溢流閥動(dòng)作，起過(guò)壓保護(hù)作用。 d 、兩只截止閥， 安 裝在兩臺(tái) 主油 泵出口側(cè)的單向閥后的高壓油路上，運(yùn)行時(shí)均打開(kāi)。關(guān)閉其中的一個(gè)截止閥，可對(duì)該路的濾油器，單向閥及泵等進(jìn)行檢修或更換。 (4)磁性過(guò)濾器 油箱內(nèi)回油管口側(cè)下面，裝有一組永久磁鋼組成的磁性濾器，用來(lái)吸取液壓油中的金屬微粒。 (5)蓄能器 25L 高壓蓄能器一組，裝在油箱側(cè)面，并與泵和系統(tǒng)相連，用來(lái)吸收泵出口壓力的高頻脈動(dòng)分量，維持油壓平穩(wěn)。蓄能器上有一個(gè)進(jìn)油和一個(gè)回油截止閥，通過(guò)此二個(gè)閥門可將蓄能器與系統(tǒng)隔離并放掉蓄能器中的高壓油和氮?dú)猓梢赃M(jìn)行在線檢修。 (6)冷油器 冷油器二只，立在油箱旁，冷卻水在管內(nèi)流過(guò)，液壓油在冷油器外殼內(nèi)環(huán)繞管束流動(dòng)。冷卻水的通斷由電磁水閥控制，也可以手動(dòng)控制。 (7) pH 儀表接線盒 a、 二只壓差開(kāi)關(guān)：感受油泵出口濾芯的壓差。當(dāng)壓差達(dá)到設(shè)定時(shí)，壓差開(kāi)關(guān)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，說(shuō)明濾芯已被堵塞，需要清洗或更換。 b 、一只回油壓力開(kāi)關(guān) :感受壓力回油管路中的油壓，當(dāng)壓力達(dá)到設(shè)定值時(shí)，接點(diǎn)閉合，壓力開(kāi)關(guān)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。 c 、一只連鎖壓力開(kāi)關(guān)（雙觸點(diǎn)）：感受系統(tǒng)壓力過(guò)低值，當(dāng)壓力達(dá)到設(shè)定值時(shí)，接點(diǎn)閉合，連鎖并啟動(dòng)備用油泵。 d 、一只高壓力開(kāi)關(guān)（雙觸點(diǎn)）：感受系統(tǒng)壓力過(guò)高值，當(dāng)壓力高至設(shè)定值時(shí)，接點(diǎn)閉合，發(fā)出報(bào)警信號(hào)。 e、一只油壓低壓力開(kāi)關(guān)（雙觸點(diǎn)） :感受系統(tǒng)壓力過(guò)低值，當(dāng)壓力低至設(shè)定值時(shí)，接點(diǎn)閉合，發(fā)出報(bào) 警信號(hào)。 燃煤電廠 300WM機(jī)組抗燃油系統(tǒng)的初步設(shè)計(jì) 第 6 頁(yè) 共 33 頁(yè) f、 一只壓力變送器：將 0—21MPa 的壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換成 4—20mA 的電流信號(hào)，此信號(hào)可送到 DEH 或 DCS,用以遠(yuǎn)方監(jiān)視控制 EH 油壓。 g、 一只電磁閥：接在節(jié)流孔后，可在線試驗(yàn)備用油泵。當(dāng)電磁閥通電動(dòng)作泄油時(shí)，節(jié)流孔后的油壓降低，連鎖壓力開(kāi)關(guān)動(dòng)作并啟動(dòng)備用油泵。此試驗(yàn)也可通過(guò)與電磁閥并聯(lián)安裝的手動(dòng)閥來(lái)進(jìn)行。 (8)溫度控制回路 溫度開(kāi)關(guān)感受油溫信號(hào)，通過(guò)控制繼電器，操作電磁水閥動(dòng)作。當(dāng)油箱溫度超過(guò)上限值 57℃ 時(shí)電磁水閥打開(kāi)，冷卻水流過(guò)冷油器；當(dāng)油溫下降到下限值 37℃ 時(shí)電磁水閥關(guān)閉。 (9)浮子型液位開(kāi)關(guān) 浮子型液位開(kāi)關(guān)安裝在油箱頂部。當(dāng)液位改變時(shí)，浮子便推動(dòng)其上的微動(dòng)開(kāi)關(guān)，與對(duì)應(yīng)油位發(fā)出高、低油位報(bào)警信號(hào)。在低油位時(shí)發(fā)出遮斷信號(hào)停 EH 主油泵。 (10)回油逆止閥 裝在靠近油箱的壓力回油管路上，當(dāng)濾油器或冷油器堵塞以及回油壓力過(guò)高時(shí)，回油直接通過(guò)該閥回到油箱 (11)回油過(guò)濾器 回油過(guò)濾器組件裝在油箱旁邊的壓力回油管路上，內(nèi)置一個(gè) 3μm的濾芯。 (12)油站冷卻系統(tǒng) 在油站中設(shè)置了一套獨(dú)立的冷卻系統(tǒng)，以確保在任何情況下，油箱內(nèi)的油溫都能控制在正常的工作范圍內(nèi)。 冷卻泵可以由溫度開(kāi)關(guān)自動(dòng)控制，也可以由 pH 儀表接線盒上的