摘要：汽轮机调速系统是凝汽式汽轮机的主要附件之一，其日常工作状况直接影响到安全生产和系统的稳定运行。
关键词：汽轮机；调速系统；故障
引言
引起汽轮机调速系统波动的原因很多，针对相关问题，肯定会有相关现象及相关数据偏差的表现，作为生产管理人员就要根据现象，综合调节系统原理，多方面多角度地系统思考，才能更好地解决现场出现的各种故障和难题。
1.汽轮机调速系统工作原理
汽轮机调速系统同时接受二个转速传感器变送的汽轮机转速信号，将接收到的转速信号与转速设定值进行比较后输出执行信号，执行电信号经电液转换器转换成二次油压，二次油从底部进入错油门，推动滑阀旋转并上下颤振，错油门可将油路构成五档不同的油路，中间为动力油进油，在稳定工况，滑阀下端的二次油作用力与上端的弹簧力相平衡，使滑阀处在中间位置，滑阀凸肩正好将中间套筒的油口封住，油缸的进、出油路均被阻断，因此油缸活塞不动作，汽阀开度亦保持不变。若工况发生变化，如机组转速下降时，二次油压升高，滑阀的力平衡改变使滑阀上移，动力油通往油缸活塞上腔的油口被打开，活塞下腔与回油接通，活塞下行，使调节阀开度加大，进入汽轮机的蒸汽流量增加，使机组转速上升。
2.存在问题
近期某公司汽轮机转速调节系统发生情况如下：1）6月13日08：23，调速器阀开度突然由72%开至83.4%，6月13日16：04，调速器阀开度突然由78.6%开至91.4%，最高达到98%。通过对比，汽轮机调速器现场的实际开度75%，二次油压指示0.4MPa（经过换算大约为83%左右），而控制室显示调速器的开度为92%。（2）6月15日，汽轮机重新启机时，目标值为1000r/min，冲转实际值达到3000r/min，并且难以回落，同时错油门及其管道附件振动大。
3.原因分析
3.1系统的部件有卡涩现象
汽轮机调速系统部件出现卡涩现象是影响正常生产的主要因素之一。卡涩问题的出现通常是需要活动的部件运行缓慢或者静止造成的，出现该状况后油压也处于不正常数值。除此之外，油的质量差以及调节部件的锈蚀也能使其卡涩。随着转速的降低，调速器阀门实际开度、反馈开度偏差越小，同时可以看出转速越高二者偏差越大，而转速在10701r/min时，调速器实际开度和反馈开度之间相差23%，因此可以判断系统的部件之间存在卡涩。
3.2负荷摆动受错油门过封度的影响
针对断流放大机构的错油门滑阀，由于机组运行的转速不能达到相对稳定，因而必须保证适应的过封度，实际上其脉冲油压在转速不变的情况下或在一定范围内也是波动的，这是一个不可避免的问题，主要因主油泵供油压力的脉动及油管中的涡流所造成的。由此可见，滑阀也是在一定的幅度内波动的。解决对策：为避免油动机摆动，确保一定的过封度是非常有必要的，但过封度不宜太大，否则会增大调节系统的迟缓率。必须保证错油门过封度的数值符合检修的相关规定。
3.3负荷摆动受透平油品质不良的影响
透平油的品质会严重影响到调速系统的正常工作。油质差，既会对调节系统的静态特性造成影响，也会影响到其动态性能，因此，为保证机组运转过程中的透平油品质合格，必须对油质引起高度重视。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆通常因机械杂质多、油透明度差及轴封漏汽而导致油中带水是透平油品质不良的主要原因，机械杂质主要是一些坚硬的固体颗粒，如氧化皮、砂粒及金属屑等，这些杂质容易导致调速系统卡涩，从而影响到各个调节部件工作的协调，最终造成汽轮机负荷波动。解决对策：为确保透平油品质合格，在油循环工作中必须按相关规范要求进行机组调试，以利于保障油质达到要求。为防止停机时油系统中流入盲管中的机械杂质，应对盲管进行技术处理。此外，为避免汽封冒汽过大而导致油中有水，在运行过程中应及时调整汽封。为及时发现油质不合格，应严格执行油务监督制度，并采用滤油设备进行滤油处理。
3.4负荷摆动受调节汽门重叠度的影响
调节汽门重叠度过小或过大都会严重影响到调节系统的稳定性。重叠度过大就相当同时有两个调节汽门在某段负荷内对流量实现有效的控制，因而在这段负荷内，调节汽门行程或油动机行程的变化不大，导致功率发生较大的变化，从而容易引起调节系统的摆动。与此同时，节流的损失也会增加调节系统摆动因重叠度过大所致具有定点性的特点，也就是在相邻的两个调节汽门交接处所对应的负荷发生摆动，而超过这一负荷，能够确保其稳定性。解决对策：从上述问题来看，应对调节汽门重叠度控制在合适的范围内，不能过大或过小[1]。
4.处理措施
第一，将氮氧化物压缩机密封气压力由0.16MPa提高到0.22MPa，调整48h后，通过氮氧化物压缩机回油视镜观察，润滑油颜色有明显好转。第二，启动滤油机，建立油箱与滤油机循环，除去油中携带的水分和杂质，定期对滤油机进行排水作业。通过现场观察，润滑油中确实有水存在。第三，对油箱中润滑油进行取样分析，分析结果显示油质合格。第四，在停车期间，将动力油、润滑油管线拆卸清洗，并用白布擦拭管道内壁、管道连接件及视镜，安装前用纯净压缩空气吹扫合格后安装复位。第五，拆检油动机及错油门。通过拆检发现，油动机活塞杆导向螺栓断裂，错油门内滑阀顶端转动盘脱落，是造成卡涩和错油门振动大的主要原因，应更换活塞杆导向螺栓和滑阀备件。
5.处理后的效果
经过对滑阀、油动机活塞杆定位螺栓的更换、油路系统的清洗、汽轮机调速系统参数的校正等操作后，冲转时汽轮机转速达到目标值后基本稳定无大幅波动，在机组带负荷和各种变工况的情况下，调速系统均能满足要求，消除了汽轮机调速系统的波动[2]。
结论
简而言之，针对汽轮发电机组20%负载工况下转速大幅波动的故障进行原因分析，发现其原因是流量-升程曲线局部线性度较差。分析多种处理方案后发现，调整调节汽阀各阀碟的重叠度可有效解决20%负载工况下转速大幅波动的故障。通过故障处理，得到以下结论：1）汽轮机调速控制需要调速器、调节阀和喷嘴组的紧密结合和良好设计。在设计阶段，应对调速控制系统综合考虑，对其中任何一个部件进行重要改动时都应考虑其对调速控制的影响。2）喷嘴调节和节流调节的特性是完全不同的，调节方式的差异造成流量-升程曲线的线性度不足，影响调速控制的调节性能。因此，在设计阶段需对调节阀和喷嘴组的特性进行良好的匹配。3）针对机组20%负载下的转速波动，调整阀碟的结构虽能有效改善调节阀流量升程曲线的线性度，但也导致其与阀座不匹配，从而产生碰擦等问题，危害汽轮机运行。因此，调整阀重叠度仍然是调节流量升程曲线最可靠且行之有效的手段[3]。
参考文献：
[1]马琳，胥建群.600MW汽轮机喷嘴配汽方式下阀门重叠度影响的研究[J].发电设备，2017，27（6）：382-385.
[2]朱奇，谷传纲，戴韧.超超临界百万千瓦汽轮机主调阀流场非稳态数值研究[J].动力工程学报，2017，30（10）：743-748.
[3]徐克鹏，蔡虎，崔永强，等.600MW汽轮机高压联合进汽阀内部流场的数值模拟[J].工程热物理学报，2018，22（5）：555-558.
论文作者:张磊,苑建伟
论文发表刊物:《电力设备》2019年第6期
论文发表时间:2019/7/9
标签：汽轮机论文; 滑阀论文; 转速论文; 系统论文; 调速器论文; 油门论文; 负荷论文; 《电力设备》2019年第6期论文;