冰塞技術在處理油動機電磁閥滲油上的應用

摘 要 本文介紹了應用冰塞技術在不停機的情況下處理 1000MW 汽輪機油動機快關電磁閥轉接板與油動機接觸
面之間滲油缺陷的可行性 ，具體介紹了實施方案及消缺過程 ，給不停機情況下解決抗燃油系統油動機電磁閥滲油指
明了方向 ，提供了技術支持與實例 ，指出冰塞技術是實現抗燃油系統隔離 ，避免整臺機組非計劃停運的有效手段。
關 鍵 詞 汽輪機 ；冰塞技術 ；油動機 ；抗燃油
中圖分類號 TK26 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6708（2014）113-0182-02
1 概況
1）鄭州裕中能源有限責任公司 #3、#4 機組汽輪機為東方
汽輪機有限公司生產的 N1000-25/600/600 型超超臨界、一次
中間再熱、凝汽式、單軸、四缸四排汽汽輪機。
汽機輪的調節保安系統是高壓抗燃油數字電液控制系統
（DEH）的執行機構 ，它接受 DEH 發出的指令 ，完成機組的掛閘、
驅動主汽門、調節汽門及遮斷機組等任務 ，是保證汽輪機安全
可靠穩定運行的重要組成部分。
本型號汽輪機中液力控制系統采用 46SJ 磷酸脂抗燃油 ，
設計壓力11MPa。汽機機是靠抗燃油采用液壓形式驅動油動機，
而油動機活塞又與閥門的閥芯相連 ，靠油動機活塞行程變化來
改變閥門的開度 ，從而完成對汽輪機進汽量的控制與調節。
每臺油動機均通過壓力油、安全油、回油三根油管與系統
相聯 ，其中壓力油管與系統間有閥門相隔 ，安全油和回油管與
系統無閥門隔離 ，因而與安全油和回油管相關聯的部件如果出
現泄漏或滲漏就會直接嚴重影響機組安全穩定運行 ，甚至導致
非停重大事故的發生，對電網的安全運行也會造成較大的沖擊。
2）缺陷情況
#4 機 #3 高壓缸主汽門油動機快關電磁閥與油動機結合面
滲油 ，滲油量約為 4 滴 /S，經緊固螺栓后泄漏量無明顯變化 ，
又經鉚縫處理后泄漏量有增大趨勢 ，分析確認密封圈已損壞 ，
無法正常消缺 ， 4 天后泄漏量達 42.5L/24h，采用帶壓堵漏的
方法 ，將整個電磁閥用罩殼封住來消除泄漏 ，帶壓堵后泄漏量
減小 ，但滲漏的油仍然會漏到罩殼內 ，造成罩殼內油壓不斷上
升 ，當壓力增大到 2.35MPa 后導致 #3 主汽門緩慢關閉 ，#4 主
汽門關閉 ，意味著堵漏法消缺失敗 ，嚴重影響了機組的安全穩
定運行。
3）冰塞技術
冰塞技術于 20 世紀末最早出現在西方國家檢修領域中 ，
目前已廣泛應用于化工、電力等企業設備檢修中。在我國秦山
核電、鄒縣發電廠均有應用 ，但對于壓力為 11MPa 的高壓抗燃
油管道在線檢修應用較少。
冰塞技術就是利用專用夾具 ，通過采用制冷劑 ( 一般用液
氮 ) 對需要隔離的液體系統管道進行局部冷卻 ， 使該管段內
的液態介質凝固成固態 ， 形成一段比夾具稍長的、兩端各帶
一個水腔的圓柱形冰塞 ， 徑向截面看上去像一個沙漏 ，從而
將管道內的液體阻斷 ，實現設備與系統隔離 ，完成消缺的目的。
依據相關文獻的結論 ：冰塞形成過程中根據計算所產生的應力
遠低于材料的抗拉強度 ，冰塞不會造成材料的性能惡化。低碳
鋼由于存在極大的低溫脆性 ，在冰塞過程中避免敲擊和管道憋
壓超載。而低溫對不銹鋼和合金鋼材質的影響不大。
為了確保機組的正常運行 ，決定在不停機情況下 ，關閉
#3 主汽門 ，用冰塞技術 ，采用液氮冷凍 #3 主汽門油動機安全
油進油管道 ，更換 #3 主汽門油動機快關電磁閥及轉接板 O 型
密封圈來消除漏油。
液氮是較為理想的制冷劑 ，常壓下液氮蒸發可獲得零下
196℃的低溫。本次冰塞處理的安全油管材質為 0Cr18Ni9T 不
銹鋼 ，直徑為 20.5mm，壓力為 11MPa ；采用的冷卻夾具為長度
1m 的碳鋼管制作 ，垂直中分對開 ，直徑 89mm，液氮入口直徑
為 25mm，排氣口為 32mm。
2 組織措施
人員組織 ：成立組織機構并要求如下 ：
1）集控主值人員監視和操作 ，集控巡檢現場監視 ，中間
保持通訊暢通 ；
2）各部門汽機專工現場協同指導 ，維護單位汽機及熱控
人員負責實施 ，液氮廠家負責管道冷凍。
工器具準備 ：注氮夾具、注氮管道、角磨機、手錘、銅棒、
內六角扳手一套、碘鎢燈一套、耐高溫石棉板、石棉布、硅酸
鋁針絲毯、紅外線測溫儀、通風扇、電纜盤等。
備品準備 ：氟橡膠 O 型圈 5 件 ；#46 美國大湖抗燃油 3 桶 ；
200L 杜瓦瓶液氮 3 瓶 ；硅酮膠 1 瓶 ；
其他消材（充足）：工業膠皮、白布、丙酮等。
3 技術措施
1）隔離狀態 ：#4 機負荷降至 900MW 以下 ，強制 #3 主汽
門快關電磁閥指令為當前值 ，使其不帶電 ，通過 #3 主汽門活
動試驗 ，關閉 #3 主汽門及主汽門壓力油進油手動門。
2） 檢修隔離措施 ：關閉 #3 主汽門及主汽門抗燃油進油管
過濾器前、后手動閥、旁路閥 ， 掛禁操牌 ；
3）檢修施工工序
（1） 拆除熱工線管 ，拆除帶壓堵漏的夾具 ，確認 #3 主汽
門壓力油泄壓關閉 ；
（2）在 #3 主汽門油動機安全油管彎管處安裝冷凍夾具 ，
并進行固定 ，夾具外壁包石棉布兩層 ，然后包 50mm 的硅酸鋁
針絲毯兩層 ，在夾具下方放置鍍鋅鐵皮 ，導流至固定的容器中 ；
（3）連接液氮與夾具并緩慢注入液氮 ，注意液氮如果溢流
或從縫隙流出 ，做好防護措施 ，防止低溫灼傷 ；
（4） 用紅外線測溫儀測量管壁溫度 ，大約 20min 后 ，溫度
達到了 -70℃，結合面處不再滴液 ，更換滿瓶液氮 ，然后再冷
卻 10min，在連續供入液氮的前提下 ，嘗試緩慢松開 #3 主汽門
電磁閥螺栓 ，當無連續油流流出的情況下 ，繼續松開其余螺栓
直至全部松開 ，取下電磁閥及轉接板 ；
（5） 檢查結合面情況 ，取出損壞的 O 型圈 ，使用丙酮清洗
密封部位，裝入新O型圈，然后裝回轉接板及電磁閥，緊固螺栓 ；

（6）停止注入液氮，拆除保溫，當夾具表面溫度高于 -50℃
時 ，拆除夾具 ；
（7）當管壁溫度低于 -30℃（抗燃油傾點 -18℃）時 ，使
用碘鎢燈距離油管道 1m 處緩慢加熱油管道 ；
（8）整過解凍時間為 1h 左右 ，期間人員必須一直看護好 ，
當聽到砰的聲響外加管道振動時 ，解凍工作結束 ，觀察接頭處
無滲漏則恢復安措 ，切除 #3 主汽門活動試驗 ，開啟 #3 主汽門 ，
機組恢復正常運行方式。
4 注意事項
1）夾套各結合面要密封完好 ，密封不能使用焊接的方式 ，
否則容易造成夾套凍裂 ，密封采用密封膠或生料帶等軟密封 ；
2）夾套必須設置注液氮口和排氣口 ，排氣口必須稍大于
注氮口 ，防止夾套承壓爆裂 ；
3）液氮為危險液體 ，使用操作時需要專業人員操作 ，工
作人員要帶好防寒手套和面罩 ；
4）管道內壓力較高時 ，冰塞部位選擇在彎頭（管）部位 ，
這樣冰塞的阻力大 ，可靠性強 ；
5）因抗燃油壓力有 11MPa，所以制作的夾具為 1m 長 ，保
證形成足夠的冰塞。
6）整過注氮過程中所有工作人員必須戴雙層手套 ：頭戴
防護面具 ，手戴防寒手套 ，腳穿棉襪和雨靴 ，袖口扎緊塞入防
寒手套內 ，褲口扎緊塞入雨鞋內 ，且專人定點操作。
5 冰塞失效原因及應對措施
冰塞失效是指冰塞不能和管道保持緊密結合 ，不能承受壓
力 ，不能保持密封性。冰塞失效的跡象是管道變暖和工作介質
的流失。失效的原因可能有 ：夾具破裂、液氮不足、抗燃油未
完全冰凍。
因此 ，為了確保冰塞的形成和保持 ，必須保證以下幾點要
求 ：
1）足夠的液氮供應。不僅要有足夠的液氮形成冰塞 ，而
且在整個保持期間也必須有足夠的液氮供應 ，這對大管徑管道
十分重要 ，因其液氮的消耗速率較大。在液氮用完之前應更換
新瓶 ，以維持冰塞 ；
2）液氮和管道應良好接觸 ；
3）冰塞附近應無熱源 ，冰塞必須遠離任何熱源以避免融
化。
6 結論
新密電廠通過在 1000MW 火電機組抗燃油安全油管道上應
用冰塞技術 ，成功實現了不停機更換快關電磁閥 O 型密封圈的
工作 ，給 1000MW 火電機組消除同類缺陷提供了具體借鑒實例。
因此 ，在火電廠中對于介質為液態的且管徑較小系統 ，出現無
法與系統進行隔離的缺陷時 ，尤其是高壓抗燃油系統缺陷 ，冰
塞技術不失為一種簡單可行的有效方法 ，對火電廠避免機組非
停 ，提高經濟性有十分重大的意義。
參考文獻
[1]楊云斐.冰塞技術應用風險與對策.中國核科學技術進
展報告（第一卷）.
[2]王長征，田亞，王保田.冰塞法處理600MW機組密封油
系統異常問題的探討.全國火電大機組競賽第十屆年會論文集.
[3]王賀宇.冰塞技術在核電廠應用的理論研究.