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旁路液压系统的改造方案及实例

汽轮机旁路系统是电厂一个重要的蒸汽循环系统，在汽轮机启动和停止的过程中将高温高压蒸汽减温减压后送回给水系统，避免了蒸汽的损失和浪费。目前大型机组均采用液压旁路系统，即旁路阀门的控制都是通过液压控制系统实现的。CCI是国际上最大的旁路阀门和旁路控制系统的制造商，国内大型机组的旁路系统多数都是CCI的产品。
CCI公司的AV6旁路控制系统，由一个高压旁路阀、一个高压旁路喷水阀、一个高压旁路喷水隔离阀、一个低压旁路阀、一个低压旁路喷水阀共五个阀门组成。旁路系统采用液压驱动方式，带有独立的供油装置。随着使用时间的增加，旁路油站等部件故障增多，备件采购困难、价格昂贵。其中液压系统最关键的伺服阀已经停产，控制系统的卡件也已经买不到备件。所以对旁路液压系统进行改造势在必行。

一、改造方案
1、 供油系统
供油系统有两种改造方案：其一，汽轮机的DEH系统采用高压抗燃油系统时，可以与DEH系统共用油站；其二，增加一套独立的抗燃油站，替代原来旁路系统的供油装置。
汽轮机EH系统的供油装置设计容量可以满足EH系统和旁路系统共同工作的用油需要，工作压力14.5MPa，工作介质为磷酸酯抗燃油。该供油装置有二台主油泵供油，一用一备，并配有多重安全保护装置，具有很高的可靠性，完全可以满足旁路液压控制系统的使用需要。
旁路系统的独立油站为整体式结构，为旁路阀门液压执行机构提供压力油，并具有压力、温度、液位的报警及保护，同时带有抗燃油的处理装置，能实现抗燃油的过滤和再生处理。
l 二套电机泵组，互为备用，可实现液压联锁和电气联锁
l 采用恒压变量柱塞泵，输出压力保持恒定，输出流量根据系统需要而变化
l 独立的过滤冷却回路，实现旁路过滤和冷却
l 带有温度调节装置，满足系统使用中的油温需要
l 压力油路上配备蓄能器组件，用于储存能量和吸收压力脉动
l 使用离子交换树脂过滤器来实现抗燃油的再生处理
l 不锈钢油箱及管路，保证油质满足伺服系统要求
2、 高压旁路阀
拆除原来的高旁油动机和框架，更换为新设计的油动机和框架。高压旁路阀由高压抗燃油双侧油动机驱动，油动机通过框架直接与阀门相连。伺服阀接收计算机的指令信号来控制阀门的开启和关闭，在阀门上装有两只LVDT作为阀门行程的反馈信号。在全开位置，液压力作用在油缸上；在全关位置，液压力作用在阀门上，使阀门保持关闭状态。阀门的开启和关闭速度由伺服阀控制。为保证能在线更换伺服阀，油动机上装有闭锁阀。油动机上装有快开和快关电磁阀，实现阀门的快开和快关动作。
3、 高压旁路喷水阀
拆除原来的高旁喷水阀油动机和框架，更换为新设计的油动机和框架。高旁喷水阀由高压抗燃油双侧油动机驱动，油动机通过框架直接与阀门相连。伺服阀接收计算机的指令信号来控制阀门的开启和关闭，在阀门上装有两只LVDT作为阀门行程的反馈信号。在全开位置，液压力作用在油缸上；在全关位置，液压力作用在阀门上，使阀门保持关闭状态。阀门的开启和关闭速度由伺服阀控制。为保证能在线更换伺服阀，油动机上装有闭锁阀。
4、 高压旁路喷水隔离阀
拆除原来的高旁喷水隔离阀油动机和框架，更换为新设计的油动机和框架。高压旁路喷水隔离阀执行机构采用双侧油动机驱动。阀门只有全开和全关二个位置，在全开和全关位置装有行程开关。在全开位置，液压力作用在油缸上；在全关位置，液压力作用在阀门上，使阀门保持关闭状态。阀门的开启和关闭速度由节流阀调定。
5、 低压旁路阀
拆除原来的低旁油动机和框架，更换为新设计的油动机和框架。低压旁路阀由高压抗燃油双侧油动机驱动，油动机通过框架直接与阀门相连。伺服阀接收计算机的指令信号来控制阀门的开启和关闭，在阀门上装有两只LVDT作为阀门行程的反馈信号。在全开位置，液压力作用在油缸上；在全关位置，液压力作用在阀门上，使阀门保持关闭状态。阀门的开启和关闭速度由伺服阀控制。为保证能在线更换伺服阀，油动机上装有闭锁阀。油动机上装有快开和快关电磁阀，实现阀门的快开和快关动作。
6、 低压旁路喷水阀
拆除原来的低旁喷水阀油动机和框架，更换为新设计的油动机和框架。低旁喷水阀由高压抗燃油双侧油动机驱动，油动机通过框架直接与阀门相连。伺服阀接收计算机的指令信号来控制阀门的开启和关闭，在阀门上装有两只LVDT作为阀门行程的反馈信号。在全开位置，液压力作用在油缸上；在全关位置，液压力作用在阀门上，使阀门保持关闭状态。阀门的开启和关闭速度由伺服阀控制。为保证能在线更换伺服阀，油动机上装有闭锁阀。
7、 油管路系统
旁路系统使用高压抗燃油驱动，油源与EH共用，工作压力14.5MPa。在EH系统通往旁路系统的HP、DP、DV管路上设有隔离块，当旁路系统发生故障时，能将旁路系统隔离，不影响EH系统工作。
系统中配有二套高压蓄能器，分别布置在高压旁路阀油动机和低压旁路阀油动机附近。在通往旁路系统的压力油管路上装有一只单向阀，当DEH油压失去时，旁路系统在蓄能器内油压的作用下，能关闭所有旁路阀门。
因为旁路阀门装在蒸汽管道上，考虑到热膨胀因素，到油动机的管路采用金属软管连接。
8、 旁路控制系统
旁路液压系统改造的同时进行旁路控制系统的改造。旁路控制系统有独立的控制柜，能接收DCS的控制信号，转换成伺服阀控制信号，实现旁路阀门的闭环控制。

二、旁路液压控制系统原理图三、改造实例
1、 安阳电厂旁路系统改造
安阳电厂＃9、10＃机是东方汽轮机厂生产的300MW汽轮机组，其旁路系统为苏尔寿公司的产品。经过多年运行，系统开始出现故障，且阀门控制卡等关键器件买不到备件，影响了机组的正常运行。新华公司于2006年和2009年，分别对两套机组的旁路系统进行了改造。
改造中液压系统的油源与汽轮机的EH系统供油装置共用，液压系统的工作压力为14.5MPa。更换了五套执行机构，包括高压旁路阀、高压旁路喷水阀、高压旁路喷水隔离阀、低压旁路阀、低压旁路喷水阀。执行机构包括油动机、连接框架、位移传感器等。执行机构上的伺服阀采用与EH系统一致的MOOG76系列伺服阀，通用性强，价格便宜，购买方便，能保证备件供应。同时完成了旁路控制系统的改造。

2、 黄台电厂#7、＃8机旁路系统改造
黄台电厂＃7、8＃机是东方汽轮机厂生产的300MW汽轮机组，其旁路系统为Fisher公司的产品。在运行过程中，旁路液压系统频繁出现故障，表现为液压系统压力不稳定，油箱温度高等。为改变这种状态，保证机组安全稳定运行，电厂决定对两台机组的旁路系统进行改造。
新华公司于2003年和2004年，分别对两套机组的旁路系统进行了改造。改造中液压系统的油源与汽轮机的EH系统供油装置共用，更换了三套执行机构，包括高压旁路阀一套、低压旁路阀两套，增加了两台蓄能器组件。因为旁路喷水阀和喷水隔离阀采用气动控制，不在此次的改造范围。执行机构上的伺服阀采用与EH系统一致的MOOG76系列伺服阀，通用性强，价格便宜，购买方便，能保证备件供应。同时完成了旁路控制系统的改造。