淺析汽輪機(jī)運(yùn)行中調(diào)節(jié)系統(tǒng)的常見(jiàn)故障

沈國(guó)香+刁呈振

摘要：調(diào)節(jié)系統(tǒng)在汽輪機(jī)運(yùn)行過(guò)程中常常會(huì)出現(xiàn)故障，大大影響了汽輪機(jī)的正常工作。文章介紹了汽輪機(jī)的調(diào)節(jié)系統(tǒng)，并對(duì)引起汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)出現(xiàn)故障的原因進(jìn)行分析，最大限度降低這些影響因素對(duì)汽輪機(jī)正常工作的影響，使得汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：汽輪機(jī)；調(diào)節(jié)系統(tǒng)；常見(jiàn)故障

中圖分類號(hào)：TK268 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2014）06-0055-02

汽輪機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中，由于汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的內(nèi)部套多而繁雜，常常容易出現(xiàn)各種故障問(wèn)題，通常這些常見(jiàn)故障發(fā)生在一瞬間，多為突發(fā)事件，汽輪機(jī)的調(diào)節(jié)系統(tǒng)出現(xiàn)故障原因較多，如滑閥構(gòu)造、油系統(tǒng)、配汽機(jī)構(gòu)以及離心式調(diào)節(jié)器等器件都有可能導(dǎo)致汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)發(fā)生故障。

1 汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)

保證機(jī)組的高品質(zhì)輸出、系統(tǒng)正常運(yùn)行，滿足使用需求是汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的主要功能。壓力調(diào)節(jié)、流量調(diào)節(jié)以及轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)是汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)常見(jiàn)的三種調(diào)節(jié)方式。

壓力調(diào)節(jié)：供熱式汽輪機(jī)常采用壓力調(diào)節(jié)模式。波紋管調(diào)壓器是其常用工具。在調(diào)節(jié)壓力時(shí)，以壓力作為信號(hào)作用于波紋管，通過(guò)與彈簧在物理的作用下壓力變形，從而實(shí)現(xiàn)位移輸出。

流量調(diào)節(jié)：流量調(diào)節(jié)常常應(yīng)用于流體機(jī)械如驅(qū)動(dòng)高爐鼓風(fēng)機(jī)的變速汽輪機(jī)中。通常通過(guò)孔板兩側(cè)之間的壓力差測(cè)出流量信號(hào)。

轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)：在任何汽輪機(jī)中，都對(duì)工作轉(zhuǎn)速有一定的標(biāo)準(zhǔn)和要求，因而都有調(diào)速器設(shè)置。機(jī)械式與飛錘式離心調(diào)速器是早期使用的主要方式。要將轉(zhuǎn)速信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)槲灰?，該調(diào)速器主要通過(guò)重錘繞軸旋轉(zhuǎn)，其產(chǎn)生一定的離心力使得彈簧變形。采用這種方式雖然工作可靠，但是其轉(zhuǎn)速范圍較窄，而且其傳動(dòng)還需要減速裝置，工作效率較低。二十世紀(jì)五十年代初，機(jī)械式高速離心調(diào)速器的出現(xiàn)，能夠通過(guò)主軸直接傳動(dòng)，其位移輸出的實(shí)現(xiàn)主要是由重錘所產(chǎn)生的離心力讓鋼帶由于受力變形。

2 汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

第一，隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的不斷改進(jìn)，產(chǎn)生了電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)。不斷增加單機(jī)容量，機(jī)組采用滑式壓與單元制運(yùn)行方式，同時(shí)使用再熱機(jī)組，以及不斷增加的機(jī)組停、啟次數(shù)，機(jī)組電網(wǎng)集中調(diào)度問(wèn)題從而產(chǎn)生電液調(diào)節(jié)。電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)的執(zhí)行器由液壓元件組成，控制器由機(jī)構(gòu)元件組成，其具有閉環(huán)轉(zhuǎn)速與超速跳閘的調(diào)節(jié)功能。但是閉環(huán)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍較窄，與此同時(shí)，系統(tǒng)的速度方面相對(duì)較低。因?yàn)槠啓C(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)是固定的靜態(tài)特性，汽輪機(jī)的間隙引起的遲緩較大，從而導(dǎo)致汽輪機(jī)的靜態(tài)特性無(wú)法隨意更改和

變化。

第二，隨著數(shù)字技術(shù)與現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)廣泛應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)中，將其應(yīng)用到汽輪機(jī)技術(shù)中葉得以有效實(shí)現(xiàn)，這極大的推動(dòng)了汽輪機(jī)的技術(shù)發(fā)展。其中，電氣液壓控制系統(tǒng)就是計(jì)算機(jī)技術(shù)與數(shù)字技術(shù)的有效結(jié)合產(chǎn)生的調(diào)節(jié)系統(tǒng)。這種電氣液壓控制系統(tǒng)控制器正常運(yùn)轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)，是建立在數(shù)字計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)上的。其執(zhí)行部分仍然是液壓系統(tǒng)。近年來(lái)，隨著不斷應(yīng)用和發(fā)展的分散的系統(tǒng)，很多大型機(jī)組中的電調(diào)都采用以分散控制為系統(tǒng)原理，從而有效控制機(jī)組。

3 汽輪機(jī)運(yùn)行中調(diào)節(jié)系統(tǒng)出現(xiàn)滑閥的故障的因素

3.1 滑閥構(gòu)造的問(wèn)題

無(wú)論是全液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)還是半液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)都有各種滑閥的設(shè)置，要使得各個(gè)滑閥正常運(yùn)作，應(yīng)保證滑閥構(gòu)造的合理性。如果其設(shè)計(jì)不合理，，容易導(dǎo)致其運(yùn)行中出現(xiàn)損壞，影響到調(diào)節(jié)系統(tǒng)的運(yùn)行。

卡澀問(wèn)題是滑閥構(gòu)造出現(xiàn)故障的常見(jiàn)原因，是影響汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的重要因素，直接對(duì)系統(tǒng)的正常運(yùn)行造成影響。因此重視滑閥的卡澀問(wèn)題十分重要。要解決其卡澀問(wèn)題，首先要嚴(yán)格把關(guān)滑閥設(shè)計(jì)制造環(huán)節(jié)，通過(guò)提高滑閥精度，降低滑閥使用誤差，此外還可以采取對(duì)壓彈簧平衡油壓或開(kāi)槽均壓閥于滑閥表面的方式降低滑閥的卡澀問(wèn)題。

錯(cuò)油門(mén)的過(guò)封度也是滑閥方面出現(xiàn)故障的重要因素。要保證調(diào)節(jié)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，保持錯(cuò)油門(mén)適當(dāng)?shù)倪^(guò)封度十分重要，在運(yùn)行過(guò)程中，機(jī)組的轉(zhuǎn)速是不穩(wěn)定的，在一定范圍內(nèi)，其脈沖是波動(dòng)的，即便是在保持機(jī)組轉(zhuǎn)速不變的情況下，其脈沖還是存在一定范圍的波動(dòng)。主要是由于主油泵運(yùn)作時(shí)產(chǎn)生較大的脈沖和油壓力，使得滑閥在一定范圍內(nèi)也產(chǎn)生波動(dòng)情況。

3.2 油系統(tǒng)不正常

首先，油質(zhì)較差是引起調(diào)節(jié)系統(tǒng)出現(xiàn)故障的常見(jiàn)因素之一。汽輪機(jī)的正常運(yùn)行需要不斷供給油量。如果油質(zhì)較差或者油不干凈，都會(huì)阻礙其正常運(yùn)行。因?yàn)橐话闱闆r下，液壓調(diào)節(jié)元件間隙較小，調(diào)節(jié)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，若油中混有機(jī)械雜質(zhì)，特別是各種沙粒，將會(huì)造成調(diào)節(jié)系統(tǒng)卡澀，引起調(diào)節(jié)系統(tǒng)擺動(dòng)。因此，嚴(yán)格管理油管的潔凈與順暢顯得十分重要。及時(shí)徹底清理干凈各種臟污，保障油的優(yōu)質(zhì)供給。目前，為了解決油中雜質(zhì)和水分等問(wèn)題，主要通過(guò)定期取樣化驗(yàn)進(jìn)行油質(zhì)監(jiān)督、大修后對(duì)油系統(tǒng)各個(gè)管路、不間斷濾油以及大流量沖洗軸瓦等方法。

其次，調(diào)節(jié)系統(tǒng)的油系統(tǒng)部件漏油也是引起故障的重要因素。油系統(tǒng)出現(xiàn)漏油現(xiàn)象會(huì)使得體統(tǒng)的油壓比正常水平低，導(dǎo)致動(dòng)力機(jī)出現(xiàn)動(dòng)力不足的現(xiàn)象，從而讓調(diào)節(jié)系統(tǒng)遲緩率增加，各個(gè)調(diào)節(jié)元件性能缺失，引起整個(gè)汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)出現(xiàn)不穩(wěn)定情況。引起油系統(tǒng)部件漏油的原因很多，結(jié)合面的墊片被磨損、部件磨損導(dǎo)致部件與部件之間的間隙增大、活塞缸磨損等為汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)出現(xiàn)漏油現(xiàn)象的常見(jiàn)原因，從而引發(fā)調(diào)節(jié)系統(tǒng)出現(xiàn)各種故障。

最后，油系統(tǒng)的油壓波動(dòng)也是導(dǎo)致油系統(tǒng)不正常的常見(jiàn)因素。油壓系統(tǒng)在汽輪機(jī)的運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的油壓波動(dòng)會(huì)對(duì)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的穩(wěn)定性造成嚴(yán)重影響，特別是調(diào)節(jié)系統(tǒng)為全液壓式的情況下，因?yàn)檫@種系統(tǒng)是用液壓來(lái)控制轉(zhuǎn)速脈沖信號(hào)的，液壓控制的轉(zhuǎn)速脈沖信號(hào)相對(duì)較弱，信號(hào)弱更容易被油壓波動(dòng)影響到。

3.3 配汽結(jié)構(gòu)的缺陷

首先是調(diào)節(jié)氣門(mén)的重疊度。如果調(diào)節(jié)汽門(mén)的重疊過(guò)大，會(huì)對(duì)功率造成較大影響。好比在夠一個(gè)負(fù)荷范圍內(nèi)，采用兩個(gè)調(diào)節(jié)汽門(mén)，進(jìn)行流量的有效控制，超出正常的負(fù)荷范圍，從而引起調(diào)節(jié)系統(tǒng)出現(xiàn)擺動(dòng)情況，增大節(jié)流損失。

其次是凸輪的磨損。由于汽輪機(jī)工作負(fù)荷十分繁重，其凸輪容易出現(xiàn)較為嚴(yán)重的磨損現(xiàn)象。因而在凸輪磨損的位置會(huì)因?yàn)槟p程度形成特定的部位。當(dāng)這個(gè)部位在進(jìn)行調(diào)節(jié)工作時(shí)，會(huì)使得放大系統(tǒng)增大，讓調(diào)節(jié)系統(tǒng)局部的不等率偏離正常水平與其他部位不等，從而導(dǎo)致調(diào)節(jié)系統(tǒng)出現(xiàn)震蕩。

最后調(diào)速汽門(mén)的節(jié)流錐也是配汽結(jié)構(gòu)出現(xiàn)故障的因素之一。汽輪機(jī)在空負(fù)荷的狀態(tài)下，調(diào)速汽門(mén)的節(jié)流錐如果出現(xiàn)磨損現(xiàn)象，會(huì)導(dǎo)致調(diào)節(jié)系統(tǒng)出現(xiàn)擺動(dòng)。因?yàn)槿绻陂_(kāi)啟節(jié)流錐的汽門(mén)的時(shí)候，開(kāi)度若出現(xiàn)一點(diǎn)甚至細(xì)微的變化都會(huì)導(dǎo)致進(jìn)汽量出現(xiàn)變化，從而導(dǎo)致在空負(fù)荷情況下，調(diào)節(jié)系統(tǒng)出現(xiàn)擺動(dòng)現(xiàn)象。

3.4 離心式調(diào)速器的竄動(dòng)

調(diào)節(jié)系統(tǒng)的穩(wěn)定性受到離心式調(diào)速器的影響較大，特別是離心式調(diào)速器出現(xiàn)高速竄動(dòng)的現(xiàn)象會(huì)嚴(yán)重影響到調(diào)節(jié)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。由于離心式調(diào)速器與隨之啟動(dòng)的滑閥之間有較小的間隙，調(diào)速器本身工作效率與形程較小，使得離心式調(diào)速器出現(xiàn)高速竄動(dòng)的現(xiàn)象，從而對(duì)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的穩(wěn)定性造成影響。

4 結(jié)語(yǔ)

滑閥構(gòu)造、油系統(tǒng)、配汽結(jié)構(gòu)以及離心式調(diào)速器等方面出現(xiàn)問(wèn)題或不足都會(huì)造成汽輪機(jī)在運(yùn)行中調(diào)節(jié)系統(tǒng)出現(xiàn)各種常見(jiàn)故障。因此，在汽輪機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，要最大限度的降低這些影響因素對(duì)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的影響，保證調(diào)節(jié)系統(tǒng)處于正常運(yùn)行狀態(tài)，必須根據(jù)這些問(wèn)題，加強(qiáng)對(duì)影響因素的處理和控制。

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