空負(fù)荷運行時汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)的缺陷分析和處理

王 佐， 韓 臻， 梁天生， 張玲華

（中機國能電力工程有限公司， 上海 200000）

引言

隨著我國火電現(xiàn)役機組富裕情況越來越嚴(yán)重，特別是西部地區(qū)棄風(fēng)、棄光現(xiàn)象的普遍存在，電網(wǎng)調(diào)度對汽輪發(fā)電機的負(fù)荷調(diào)節(jié)甚至甩負(fù)荷能力的要求也越來越高。如果汽輪發(fā)電機組具備快速甩負(fù)荷能力、小島式運行能力與空負(fù)荷運行能力，必然能夠在未來競價上網(wǎng)模式下的電力市場環(huán)境下取得優(yōu)勢。所以，最大限度消除汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)的缺陷，對于汽輪機安全、高效、快速響應(yīng)運行非常重要。

1 調(diào)節(jié)系統(tǒng)介紹

汽輪機的空負(fù)荷運行，俗稱汽輪機空轉(zhuǎn)，是指汽輪機在主蒸汽驅(qū)動下，維持在3 000 r/min的轉(zhuǎn)速，發(fā)電機勵磁電流不投入，沒有功率輸出的一種短時間運行工況。汽輪機空負(fù)荷運行，是發(fā)電機同期和并網(wǎng)前的必備過程。

汽輪機空負(fù)荷運行，主要依靠調(diào)節(jié)系統(tǒng)來維持。所謂調(diào)節(jié)系統(tǒng)不能維持空轉(zhuǎn)，通常是指當(dāng)主汽閥開大以后，汽輪機轉(zhuǎn)速連續(xù)上升，甚至于直到危機保安器動作，或者即使將同步器搖到最低限，汽輪機仍然超過額定轉(zhuǎn)速而穩(wěn)定在一個高的轉(zhuǎn)速，導(dǎo)致機組不能并網(wǎng)。

機組在空負(fù)荷工況下運行和調(diào)節(jié)情況的好壞，直接影響汽輪機并網(wǎng)的順利與否，因此必須對機組調(diào)節(jié)系統(tǒng)空負(fù)荷的運行情況進(jìn)行認(rèn)真檢查和整定。

2 調(diào)節(jié)系統(tǒng)整定不當(dāng)及其處理

1）調(diào)速器主彈簧緊度過大，造成調(diào)節(jié)系統(tǒng)動作轉(zhuǎn)速過低、過遲，導(dǎo)致低限蒸汽流量超過額定轉(zhuǎn)速需求量。

2）同步器工作行程調(diào)整不當(dāng)，下限富裕行程太小，當(dāng)調(diào)速器的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速超過額定轉(zhuǎn)速以后，同步器調(diào)整量太小或者失去調(diào)整能力。這類問題通常發(fā)生在彈簧式同步器上，對這類同步器，可以通過改變彈簧預(yù)緊力的辦法解決。

3）油動機和調(diào)節(jié)汽閥的位置配合不恰當(dāng)，在油動機已經(jīng)關(guān)到底時，調(diào)速汽閥還有一定的開度，或者閥芯未到位但閥桿或傳動裝置已經(jīng)到位，濟南某50 MW機組就出現(xiàn)因此類故障導(dǎo)致傳動杠桿斷裂情況。

3 調(diào)節(jié)汽閥閥座升起及其處理

這類問題突出表現(xiàn)在提板式配汽機構(gòu)的機組上，只要提板式的閥組中有一個閥座升起，都會使其他調(diào)節(jié)汽閥不能關(guān)閉。這類缺陷的發(fā)生，常常是由于裝配質(zhì)量不佳造成的，如果在裝配時緊力不足或者接縫斂合不牢，就會在運行中由于汽流的反作用促使閥座升起并卡死在某一個高度上。

發(fā)生這種情況的一個明顯標(biāo)志，就是油動機不能全關(guān)。遇到這種情況不要將升起的閥座硬打下去，以免閥座中心偏斜，應(yīng)用專用拔輪器或者錨栓拉桿將閥座取出，待查明原因后在進(jìn)行復(fù)裝。

4 油動機或者調(diào)節(jié)汽閥卡澀及其處理

當(dāng)油動機或者調(diào)解汽閥卡澀，而不能關(guān)閉到應(yīng)有位置時，會導(dǎo)致汽輪機不能維持轉(zhuǎn)速?？闆r引起故障的主要特點就是油動機尚未達(dá)到正常工作位置時，滯澀不動，失去正常的脈動現(xiàn)象，只要仔細(xì)檢查和觀察就不難發(fā)現(xiàn)，但往往需要結(jié)合檢修才能處理。

引起卡澀的原因有很多方面，如蒸汽品質(zhì)不良使活動部件結(jié)構(gòu)造成活動間隙減小；傳動機構(gòu)潤滑介質(zhì)不良；閥桿和閥桿套的間隙調(diào)整不當(dāng)；汽閥導(dǎo)向鍵工作性能不好等因素都會導(dǎo)致調(diào)節(jié)汽閥的卡澀。

油動機卡澀通常是由于活塞桿和活塞套的間隙調(diào)整不當(dāng)、中心偏斜以及油質(zhì)不良等原因造成。

5 調(diào)節(jié)汽閥關(guān)閉不嚴(yán)及其處理

5.1 關(guān)閉不嚴(yán)現(xiàn)象判斷

如果調(diào)節(jié)汽閥不能嚴(yán)密關(guān)閉，會使過量的蒸汽漏入汽輪機的通流部分，使汽輪機轉(zhuǎn)速升高。這種情況在電廠最為常見，尤其是閥門結(jié)構(gòu)比較陳舊的老機組或者小機組。

如果調(diào)節(jié)汽閥關(guān)閉不嚴(yán)的情況尚不嚴(yán)重，那么汽輪機轉(zhuǎn)速往往和低壓缸排汽壓力有直接關(guān)系，在真空度較低時不宜發(fā)現(xiàn)，或者說不能輕易判斷問題出在調(diào)節(jié)汽閥還是出在凝汽器負(fù)壓系統(tǒng)。因此，在檢查調(diào)節(jié)汽閥關(guān)閉不嚴(yán)缺陷時，應(yīng)在正常真空度條件下進(jìn)行，在保證主汽門開啟的情況下，關(guān)閉調(diào)節(jié)汽閥，觀察機組降速情況并記錄最終穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，與正常記錄或者汽機廠提供的參考記錄進(jìn)行對比，就能判斷是否存在調(diào)節(jié)汽閥的不嚴(yán)密情況。

5.2 調(diào)節(jié)汽閥漏汽情況分類

根據(jù)調(diào)節(jié)汽閥漏汽位置和成因，可以分為以下三類情況。

1）調(diào)節(jié)汽閥的閥碟和閥座接合不嚴(yán)密現(xiàn)象，使蒸汽漏入機組內(nèi)部。

2）閥座與汽柜的結(jié)合面不嚴(yán)密，比如存在砂眼或者裝配間隙，蒸汽會繞過閥碟而進(jìn)入汽機內(nèi)部。

3）調(diào)節(jié)汽閥閥碟椎體侵蝕磨損或徑向間隙過大現(xiàn)象，汽閥稍有移動，就會引起蒸汽流量的急劇變化。由于調(diào)節(jié)汽閥在初始開啟時的節(jié)流沖刷作用很大，所以汽閥閥碟椎體最容易在初始開度附近被侵蝕。

5.3 調(diào)節(jié)汽閥漏汽的處理措施

消除調(diào)節(jié)汽閥漏汽情況，主要包括汽閥結(jié)合面研磨和汽閥結(jié)合面補焊，需要根據(jù)不同的閥門結(jié)構(gòu)形式采取對應(yīng)的措施。5.3.1 汽閥結(jié)合面研磨

研磨汽閥結(jié)合面時，用力不宜過大或者過小，一般采取0.05～0.15 MPa的研磨壓力，研磨機或者潤滑油過多也會影響研磨效率。研磨雙座汽閥時，要在上下口之間留出相當(dāng)?shù)拈g隙，以保持在熱狀態(tài)下汽閥的嚴(yán)密性；研磨單座汽閥或者平口汽閥，最好用平板分別進(jìn)行，平板和閥座閥碟之間應(yīng)有一個凸臺，以防研磨錯動。

5.3.2 汽閥結(jié)合面補焊

閥碟椎體損害或者徑向間隙過大時，可采取補焊，首先要做好所要求的椎體形狀樣板，然后將需要補焊的部分鏇出新茬口，預(yù)熱到200～300℃進(jìn)行燒焊，之后進(jìn)行穩(wěn)定性熱處理，最后再加工、研磨成合格的椎體。

蝶閥與閥座間隙過大時，可采取補焊周向密封導(dǎo)向帶的方式處理，將閥碟和閥座之間的間隙縮小到0.1～0.2 mm，導(dǎo)向帶寬度在2～4 mm之間。補焊導(dǎo)向帶的措施，可消除漏汽量過大的現(xiàn)象，還不會因為徑向間隙太小而引起卡澀。

6 結(jié)語

通過整定調(diào)節(jié)系統(tǒng)、調(diào)整閥座高度、消除調(diào)閥結(jié)合面漏汽等措施，可保證調(diào)節(jié)系統(tǒng)的有效運行，有利于汽輪機組的高精度、空負(fù)荷運行，提高機組的負(fù)荷調(diào)節(jié)和調(diào)度響應(yīng)能力，進(jìn)一步調(diào)高火電機組的調(diào)峰能力，有利于改善整個電網(wǎng)的運行靈活性，從而提高整個能源結(jié)構(gòu)中新能源的有效利用比重。