汽輪機調速及檢修相關問題研究

喻輝

摘 要：汽輪機是發(fā)電廠的重要設備，汽輪機調速牽涉到發(fā)、供雙方的諸多指標。首先對汽輪機調速的系統(tǒng)組成、調速目的、工作內(nèi)容等進行概述，其次就調速卸荷閥故障、調速部件漏油、汽輪機超速等多類故障進行分析，最后就做好汽輪機調速的檢修提出全方位的建議。本文可作為汽輪機運維的有效參照。

關鍵詞：汽輪機；調速；檢修

中圖分類號：TK268 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）18-0129-02

1 引言

汽輪機是一種旋轉式動力機械，其通過將蒸汽熱能轉換機械能，可直接驅動各種泵、風機、壓縮機和船舶螺旋槳等，但主要用于電力生產(chǎn)（即作為發(fā)電機的原動機）。由于電廠發(fā)出的電能的質量優(yōu)劣和數(shù)量多少直接關系到電網(wǎng)的運行穩(wěn)定和用戶的用電安全，加強發(fā)電控制勢所必然。汽輪機作為電廠的重要設備，其運行是否正常在很大程度上關聯(lián)著發(fā)電的有效性[1]。而調速系統(tǒng)是汽輪機的核心，做好調速系統(tǒng)的運行和檢修意義重大。

2 汽輪機調速概述

調速系統(tǒng)一般由液力執(zhí)行機構、電子控制柜等相關硬件以及配套軟件組成，其關鍵部件為DPU微處理器[2]。DPU擁有獨立控制功能，將現(xiàn)場控制站、MACS-ICS、應用軟件等進行有效整合，并服務于檢驗、打印、顯示以及各種操控任務。

根據(jù)汽輪機運行與電力生產(chǎn)的關系，可概括出汽輪機調速系統(tǒng)的配置目的如下：

（1）達成電力負荷供需的即時平衡。由于用戶數(shù)量多、分散性大，導致用電事件具有高度隨機性，電力負荷在幅值上也是瞬息萬變。在當前技術條件下，電力尚不能大規(guī)模存儲，發(fā)、供、輸、配、用必須同時完成。汽輪機作為原動機，必須以用戶側負荷需求為導向，及時、準確地調整轉速，以使能量輸出量契合要求。

（2）滿足供電質量要求。表征供電質量的指標主要是電壓幅值和電網(wǎng)頻率。由于輸配電網(wǎng)的多級性，電壓幅值主要由各級調壓設備（包括變壓器和無功補償設備）保證，但頻率具有源頭性，其由汽輪機轉速決唯一定（轉速高→頻率高，轉速低→頻率低），因此，要求汽輪機配置精密的調速系統(tǒng)以使電網(wǎng)頻率始終得以穩(wěn)定在一定范圍之內(nèi)。

（3）確保發(fā)電廠運行安全。電力生產(chǎn)離不開汽輪機轉動，但汽輪機轉動須在物理定律框架下進行（如轉子、葉輪、葉片等承受的離心力須與其剛度相適應），這就需要設置自動調速系統(tǒng)以保證汽輪機組始終運行于額定轉速附近。

調速系統(tǒng)在運行中，必須按以下要求執(zhí)行具體工作（這也是考核調速系統(tǒng)檢修的標準）[3]：①若機組處于獨立運行狀態(tài)，則調速系統(tǒng)應以機組實時工況為依托，使轉速始終維持在合理范圍內(nèi)；②若機組處于并網(wǎng)狀態(tài)，則當電網(wǎng)頻率出現(xiàn)變化時，調速系統(tǒng)應通過負荷調整來維持頻率正常。

3 汽輪機調速常見故障及處置

3.1 調節(jié)卸荷閥故障

該類故障發(fā)出的信號：正常情況會在監(jiān)控屏顯示“汽輪機跳閘，鍋爐MFT”信號。故障原因分析：調速汽門卸荷閥閥芯中的“O”型圈發(fā)生破損（可能受長期燃油侵蝕所致），使得調速氣門油缸發(fā)生漏油。處置建議：在機組停運時段，對所有閥門線圈的密封性進行全面和仔細的檢查，發(fā)現(xiàn)不合格的立即更換；或者以運檢大數(shù)據(jù)為依托，實行定期更換（這類故障屬于時間積累型，只要掌握故障爆發(fā)的時間規(guī)律并在故障明顯之前予以處置，就可將隱患消滅在萌芽狀態(tài)）。

3.2 部件漏油故障

前已述及，調速系統(tǒng)由多部件組成，任一部件都可能發(fā)生漏油。漏油一旦發(fā)生，勢必使調速系統(tǒng)的油動力不足，進而帶來調速延遲、調速晃動等各種問題。處置建議：通過仔細觀察和正確分析，盡快查清漏油部位和漏油原因，并擇定合適時機將汽輪機停機，對漏油部位進行有效堵漏。

3.3 EH油泵油壓過低故障

EH油泵油壓過低會帶來系統(tǒng)跳閘。故障誘因：試驗電磁閥、電機伺服閥等設備的頻繁開、關。故障表現(xiàn)：當調速系統(tǒng)掛閘后，油缸油壓會出現(xiàn)變化，電機伺服閥會動作異?；蚱T安全閥節(jié)流有堵塞現(xiàn)象；若進行油化試驗，還會發(fā)現(xiàn)EH油雜質含量較高。處置建議：①對安全閥進行清理，使母管上的油壓能維持在穩(wěn)定水平之上；②當定速之后，應打開所有調節(jié)汽門，將擋板與銜鐵噴嘴移動一邊，確保滑閥兩端保持不同油壓。

3.4 汽輪機超速故障

汽輪機超速，不但使入網(wǎng)電能的頻率提升，造成非同期合閘事件的大量發(fā)生，還可能使汽輪機的機械部件受損，引發(fā)重大安全事故。因此，必須對汽輪機超速給予足夠重視。根據(jù)相關文獻，結合本人工作經(jīng)驗，將可能引發(fā)超速故障的原因作如圖1所示羅列。

根據(jù)圖1分析，可得到以下的處置建議：

（1）為保證自動主汽門、調速汽門在開/關靈活性和嚴密性上的持續(xù)合格，應結合生產(chǎn)計劃安排定期的主汽門活動試驗。另外，借助機組大修或甩負荷試驗的機會，宜開展主汽門、調速汽門的嚴密性試驗（對照廠家數(shù)據(jù)及技術標準）。

（2）提升汽機保養(yǎng)工作。當機組處于長期運行狀態(tài)，應加強濾油并以技術手段實現(xiàn)對汽輪機油質的在線監(jiān)督，以防雜質進入調速系統(tǒng)導致部件卡澀；當機組停運超一個月欲投入運行時，應開展機械超速和壓出試驗，以確保汽機保護系統(tǒng)可可靠投入。

（3）堅持調速系統(tǒng)靜態(tài)特性試驗。所指場合：①汽輪機大修后；②更換調速部件（消缺情況）；③保護參數(shù)重新整定后。試驗要求：①調速系統(tǒng)的速度變動率為額定轉速的4-5%；②調速系統(tǒng)的退緩率不大于額定轉速的0.5%。

（4）合理整定同步器的調整范圍。主要是：①上限富裕行程不宜過大（要求高限能升高速度變動率&=（1～2）%的富裕行程，低限能降低3～5%的額定轉速）；②配汽機構凸輪在設計間隙范圍內(nèi)，以保證汽輪機在熱態(tài)下能嚴密關閉調速汽門。

（5）嚴格查試汽輪機的各項附加保護，如電超速保護、磁力斷路油門等，保證完全符合技術要求和標準。這些保護一般要保證隨汽機運行正常投入，不得隨意切除；若消缺需要要暫停某些保護時，必須經(jīng)主管領導批準，且附帶有切實可行的安全措施和技術措施；在消缺完畢后立即將退出的保護投運。endprint

（6）對新增機組或調速系統(tǒng)技改機組，必須開展調速系統(tǒng)動態(tài)特性試驗。目的：保證汽輪機甩額定負荷后，動態(tài)飛升轉速不超過規(guī)定值（即額定轉速的8%），這樣汽輪機能保持在空負荷運行狀態(tài)。

（7）按規(guī)定進行超速試驗。所指場合：①機組完成大修；②甩負荷試驗前；③危急保安器解體檢查以后；④機組運行滿2000小時。試驗要點：①高速下不宜停留過長時間；②試驗次數(shù)力求減少；③注油試驗先于超速試驗（目的是檢驗危急保安器會不會按要求動嘴）；④升速應平穩(wěn)，規(guī)避轉速突然升高，并布置有相關預防措施；⑤最好在轉子熱狀態(tài)下進行（為延長轉子使用壽命）。

4 汽輪機調速檢修注意事項

上文對汽輪機調速的常見故障進行剖析，闡述了諸多處置措施。這些措施有些是應急性的，有些是試驗性的。為了完善汽輪機調速運維內(nèi)涵，本小節(jié)將以本人工作經(jīng)驗為依托，就汽輪機調速常規(guī)檢修的注意事項進行闡述。

（1）做好記錄。在調速系統(tǒng)檢修中，不可避免要進行一些部件的拆裝，對于那些能引起調速系統(tǒng)特性的重要元件（如控制緊度的彈簧、調整間隙的墊片、連桿等），拆除時必須做好標記、進行相對位置測量，以便恢復時按原樣。另外，當執(zhí)行解體操作時，必須對每個部件的間隙和必要的尺寸（如調節(jié)汽門行程、錯油門門芯間隙等）做詳細測量和記錄。

（2）妥善安放。主要指：①應以專用零件箱存放拆下的零件；②精心保護精密零件（用干凈的白布或其它柔軟材料包覆，輕取輕拿，以防碰損）。

（3）細致檢查。對于活塞、活塞桿、活塞環(huán)、滑閥、套筒、彈簧等部件，應著重辨識銹蝕、裂紋、毛刺等缺陷（有缺陷更換）；對于滑閥凸肩，應辨識是否無卷邊和完整（不滿足要求更換）。

（4）認真清理。對于滑閥、活塞上的排氣孔、節(jié)流孔，應辨識是否干凈（不干凈應清理）；對于滑閥、套筒、活塞、活塞桿及外殼體的凹窩、油室、孔口等應認真清洗（白布擦拭，面團粘凈）。

（5）復裝滑閥及活塞時，應在相關接觸位置澆以透平油，確保滑動及轉動行為無卡澀和松動現(xiàn)象。

5 結語

汽輪機調速系統(tǒng)對于穩(wěn)定供電質量、確保電廠運行安全有著重要作用。在實際電力生產(chǎn)中，除了對常見故障要能熟練排除，重點還應消患于未然。此外，常規(guī)檢修的方式方法是否合規(guī)對保證調速系統(tǒng)長期穩(wěn)定運行有著重要意義不。應不斷結合發(fā)電實踐，豐富汽輪機調速運維的內(nèi)容，將該項工作推向前進。

參考文獻

[1]張雪艷.對汽輪機調速及檢修相關問題研究[J].科技論壇，2013，10（2）：7-9.

[2]蘭博華.淺談汽輪機調速及檢修相關問題[J].中國新技術新產(chǎn)品，2012，33（2）：30-32.

[3]馮彥鋒.汽輪機故障分析方法與檢修[J].民營科技，2013，（27）：162-163.endprint