110MW改造機(jī)組負(fù)荷波動(dòng)分析及處理

馬鋒

摘 要：文章主要介紹了110MW改造機(jī)組負(fù)荷波動(dòng)的原因，并對此問題進(jìn)行分析研究，制定改進(jìn)措施，驗(yàn)證實(shí)施效果。

關(guān)鍵詞：調(diào)速汽門；負(fù)荷波動(dòng)；原因

1 我廠汽輪機(jī)概述

我廠汽輪機(jī)屬抽汽凝汽式汽輪機(jī)，是由北京全四維動(dòng)力科技有限公司在我國自行設(shè)計(jì)制造的雙缸、沖動(dòng)、凝汽式汽輪機(jī)N100-8.83/535型汽輪機(jī)的基礎(chǔ)上改造而成的，汽輪機(jī)本體主要由前軸承箱、高壓缸、低壓缸、高壓轉(zhuǎn)子、低壓轉(zhuǎn)子等部分組成。低壓缸為分流式：有兩個(gè)排汽口。高壓轉(zhuǎn)子以半撓性聯(lián)軸器與低壓轉(zhuǎn)子相連接。我公司于2008年、2009年分別對兩臺(tái)機(jī)組進(jìn)行了節(jié)能擴(kuò)容改造，改造后容量為110MW。

本廠機(jī)組改造前后調(diào)速汽門結(jié)構(gòu)、數(shù)量、開啟方式等均無變化。單機(jī)配4個(gè)調(diào)速汽門，凸輪配汽機(jī)構(gòu)由一臺(tái)油動(dòng)機(jī)控制。調(diào)速汽門1、3號(hào)為一組，在上部；2、4號(hào)為一組，在下部。同步器控制下的油動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)一個(gè)杠桿，這個(gè)杠桿的另一端裝在一組調(diào)速汽門的凸輪軸上，4個(gè)凸輪軸各控制一個(gè)閥門，按照1+2-3-4號(hào)的順序依次開啟。

2 改造后出現(xiàn)的主要問題

投運(yùn)以來雙機(jī)均存在負(fù)荷波動(dòng)偏大問題， #1機(jī)在75--85MW時(shí)負(fù)荷波動(dòng)偏大，#2機(jī)在110MW時(shí)負(fù)荷波動(dòng)偏大，加減負(fù)荷變化幅度為5-7MW，網(wǎng)上周波變化時(shí)，波動(dòng)更為嚴(yán)重，給集控操作帶來很大的困難，機(jī)組安全運(yùn)行受到嚴(yán)重威脅。

3 原因分析

負(fù)荷波動(dòng)的原因比較復(fù)雜，處理比較棘手，經(jīng)咨詢陜西中試電力科技有限公司和生產(chǎn)廠家技術(shù)人員，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際，就這一問題原因分析如下。

3.1 調(diào)節(jié)汽門重疊度不正確

在理想情況下，配汽機(jī)構(gòu)的特性（流量與閥門升程的關(guān)系或功率與升程的關(guān)系）為一直線，事實(shí)上，機(jī)組在制造、安裝過程中，閥門重疊度與設(shè)計(jì)重疊度會(huì)有一定偏差。這就會(huì)出現(xiàn)閥門開度與進(jìn)汽量的關(guān)系曲線與設(shè)計(jì)有偏差，在某一位置改變了設(shè)計(jì)的關(guān)系曲線，必然會(huì)引起主汽壓力的波動(dòng)，進(jìn)而引起負(fù)荷波動(dòng)。

3.2 調(diào)速汽門型線不良

調(diào)速汽門的功能是控制蒸汽流量，精確地調(diào)節(jié)汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速和負(fù)荷。本廠由北京全四維公司改造的110MW汽輪機(jī)調(diào)速汽門為球頭型，帶有擴(kuò)散管出口。閥頭在閥桿上是松動(dòng)的，以保證閥碟與擴(kuò)散器進(jìn)口準(zhǔn)確對應(yīng)。當(dāng)球頭型汽閥剛開啟時(shí)，只要開度有微小變化，進(jìn)汽量就產(chǎn)生很大的變化。如果由于其它擾動(dòng)（如油壓波動(dòng)等）使油動(dòng)機(jī)稍有上下波動(dòng)，就能引起蒸汽量的過多變化，所以很容易引起調(diào)節(jié)系統(tǒng)的擺動(dòng)。這在其它同類型的機(jī)組中也曾出現(xiàn)過。

3.3 凸輪磨損

由于汽輪機(jī)經(jīng)常要在某一負(fù)荷下工作，因此凸輪在此工作點(diǎn)位置可能發(fā)生磨損，這樣在磨損區(qū)域必然存在這樣一些區(qū)段：系統(tǒng)在此部位的放大系統(tǒng)增大，導(dǎo)致局部不等率過小，從而引起調(diào)節(jié)系統(tǒng)振蕩。本廠機(jī)組剛剛改造完成就發(fā)生負(fù)荷波動(dòng)，不會(huì)是這種原因引發(fā)的。

3.4 配汽機(jī)構(gòu)的卡澀

滑閥的作用力一般較小，所以卡澀力影響比較大。對配汽機(jī)構(gòu)來說，雖然作用力較大，但卡澀力也比較大，這是因?yàn)榕淦麢C(jī)構(gòu)一般尺寸較大、工作環(huán)境差、潤滑情況不良、作用力比較復(fù)雜等，所以卡澀力仍是不可忽視的。它主要有以下幾種原因：在冷態(tài)調(diào)整時(shí)，配汽機(jī)構(gòu)動(dòng)作還是靈活的，但當(dāng)在熱態(tài)下則不一定能保證工作的靈活性，這是由于配汽機(jī)構(gòu)各部分工作溫度不同，導(dǎo)致熱膨脹不均勻引起的；在運(yùn)行過程中，閥桿與閥套積有氧化皮而使閥桿的活動(dòng)發(fā)生卡澀。一般剛檢修后，運(yùn)行都正常，隨著運(yùn)行日數(shù)的增加，氧化皮的日益堆積，卡澀也就越趨嚴(yán)重，最后導(dǎo)致配汽機(jī)構(gòu)出現(xiàn)較大幅度的擺動(dòng)。

3.5 調(diào)節(jié)系統(tǒng)靜態(tài)特性不良

調(diào)節(jié)系統(tǒng)遲緩率過大或過小，將會(huì)引起調(diào)節(jié)系統(tǒng)工作不穩(wěn)定，一般要求調(diào)節(jié)系統(tǒng)的速度變動(dòng)率在4～6%范圍內(nèi)。遲緩率越大，轉(zhuǎn)速及負(fù)荷的變化值也越大；速度變動(dòng)率太小，負(fù)荷稍有變化，轉(zhuǎn)速變化就很大。有時(shí)平均速度變動(dòng)率符合要求，但局部速度變動(dòng)率太小，則機(jī)組在該工作點(diǎn)運(yùn)行時(shí)，也容易造成不穩(wěn)定。

3.6 滑閥的卡澀

因調(diào)節(jié)系統(tǒng)中廣泛使用滑閥、液壓缸等部件，運(yùn)行中容易發(fā)生滑閥卡澀故障。常見的現(xiàn)象有：（1）滑閥和套筒機(jī)械加工的誤差引起的卡緊力；（2）滑閥作用力偏斜引起的卡澀，因作用在滑閥上下的作用力不同心，造成力偶，使滑閥傾斜靠在套筒壁上，引起滑閥和套筒之間的磨擦；（3）錯(cuò)油門滑閥與套筒的配合間隙應(yīng)符合制造廠的要求，在運(yùn)行狀態(tài)，滑閥的工作溫度基本上等于油溫，而套筒與殼體套在一起，有些殼體與外界有散熱，故滑閥溫度比套筒溫度高，冷態(tài)測量時(shí)，如間隙太小，雖然冷態(tài)時(shí)尚靈活，但工作時(shí)則可能卡澀；間隙太大，則造成內(nèi)部漏油現(xiàn)象，容易引起工作不穩(wěn)定。這些問題對并網(wǎng)運(yùn)行的汽輪機(jī)而言，都會(huì)造成不同程度的調(diào)速系統(tǒng)擺動(dòng)，引起負(fù)荷的波動(dòng)。

3.7 反饋斜面磨損或變形導(dǎo)致局部反饋減弱

由于機(jī)組經(jīng)常在某一負(fù)荷下運(yùn)行，反饋斜鐵就可能在此處對應(yīng)的部分發(fā)生磨損或變形，引起反饋減弱，甚至在一定范圍內(nèi)無反饋，這時(shí)油動(dòng)機(jī)位移無法正常反饋回來，在這段區(qū)域內(nèi)，油動(dòng)機(jī)變化很快，也可以引起調(diào)節(jié)系統(tǒng)不穩(wěn)定。

3.8機(jī)組運(yùn)行時(shí)，如果主汽壓力不穩(wěn)定，在加減負(fù)荷時(shí)，會(huì)迅速改變進(jìn)入汽輪機(jī)的蒸汽量，這樣勢必會(huì)出現(xiàn)主汽壓力與機(jī)組功率不能兼顧的局面，極易出現(xiàn)負(fù)荷波動(dòng)的現(xiàn)象；其次，負(fù)荷波動(dòng)及波動(dòng)的程度與當(dāng)班運(yùn)行人員的經(jīng)驗(yàn)水平也有直接關(guān)系。

4 應(yīng)對措施及實(shí)施

為了保證機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行，減少電網(wǎng)對負(fù)荷越線的考核，甚至引發(fā)機(jī)組超速的惡性事件發(fā)生，在與設(shè)計(jì)單位、制造廠及電科院的充分溝通下，決定利用計(jì)劃檢修時(shí)間徹底處理負(fù)荷波動(dòng)偏大問題。

據(jù)了解，其它單位110MW改造機(jī)組也曾出現(xiàn)過不同程度的負(fù)荷波動(dòng)現(xiàn)象，經(jīng)多次處理，均未徹底消除，只是波動(dòng)有所改善；有些單位為了解決這一問題，將機(jī)械液壓調(diào)節(jié)改造為DEH電液調(diào)節(jié)，效果很好，但改造費(fèi)用比較高。

在停機(jī)檢修前，邀請陜西電科院人員進(jìn)行了升降負(fù)荷試驗(yàn)，并對相關(guān)參數(shù)進(jìn)行了測試。測試結(jié)果顯示：

由上圖可以看出，同樣的同步器行程下油動(dòng)機(jī)上行下行最大相差80，為此建議檢查油動(dòng)機(jī)齒條、齒輪接觸是否緊密可靠。另外檢查油動(dòng)機(jī)反饋板是否存在凹槽磨損、油動(dòng)機(jī)反饋油口是否有油泥。

在檢修時(shí)，檢查油動(dòng)機(jī)齒條、齒輪接觸緊密可靠，油動(dòng)機(jī)反饋油口無油泥。檢查油動(dòng)機(jī)反饋板凹槽有明顯的磨損槽溝，檢修時(shí)進(jìn)行了更換。檢查調(diào)速滑閥不存在卡澀，間隙正常，同步器滑閥掛鉤處間隙符合要求。

解體調(diào)節(jié)閥時(shí)發(fā)現(xiàn)，節(jié)閥閥桿與操縱座之間的安裝間隙為3mm左右，與設(shè)計(jì)值0.04-0.06mm偏差過大，檢修時(shí)將該間隙調(diào)整在設(shè)計(jì)值內(nèi)。

對新舊凸輪型線、鍵槽位置等進(jìn)行了比較核對，更換了凸輪；將調(diào)門凸輪和滾輪間隙調(diào)整在設(shè)計(jì)值。

5 處理后情況及結(jié)論

2011年，對#2機(jī)組油動(dòng)機(jī)反饋油口、齒條、調(diào)速滑閥、同步器滑閥掛鉤處間隙、滑閥鉸鏈連接處間隙、調(diào)節(jié)閥及凸輪等部件進(jìn)行了檢查處理，更換了油動(dòng)機(jī)反饋板凹槽，啟動(dòng)后和運(yùn)行中負(fù)荷波動(dòng)小于4MW，能滿足運(yùn)行要求。隨后對#1機(jī)組進(jìn)行了同樣檢查處理，截止至目前，運(yùn)行已經(jīng)近一年，機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定，說明這樣處理是成功的。

參考文獻(xiàn)

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