汽輪機二次油壓異常的分析研究

曹江江

（杭州汽輪機股份有限公司服務(wù)事業(yè)部，浙江 杭州310022）

1 概述

杭州汽輪機主要采用電液調(diào)節(jié)方式來控制汽輪機的轉(zhuǎn)速，電液轉(zhuǎn)換器是電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)的核心部件。電液轉(zhuǎn)換器接收電子調(diào)節(jié)器發(fā)出的4～20 mA 電流信號，并將此信號轉(zhuǎn)換成0.15～0.45 MPa 的二次油壓信號。二次油壓作為錯油門的輸入信號，它能通過油動機調(diào)節(jié)汽輪機的進汽流量，從而達到控制汽輪機轉(zhuǎn)速的目的。

在現(xiàn)場進行汽輪機靜態(tài)調(diào)試時，常常會遇到二次油壓出現(xiàn)異常，但是影響二次油壓的因素有很多，如果能快速、準確地找到問題所在，就可以大大縮短汽輪機調(diào)試時間，有助于一次投運成功。

2 案例分析

2.1 二次油壓不線性問題

用戶單位：烏海某石化單位。

機組型號：NK32/36/32。

汽輪機試車前，必須對調(diào)節(jié)系統(tǒng)進行靜態(tài)試驗。進行調(diào)閥整定試驗時，速關(guān)油壓0.85 MPa，二次油壓0.1 MPa。由電子調(diào)節(jié)器發(fā)出4～20 mA 指令進行油壓整定，20 mA 時，二次油壓為0.42 MPa。順時針緩慢旋轉(zhuǎn)電液轉(zhuǎn)換器上的X1滿位旋鈕，發(fā)現(xiàn)二次油壓沒有增加，逆時針緩慢旋轉(zhuǎn)滿位旋鈕后，二次油壓從0.43 MPa 突降至0.32 MPa；4 mA 時，二次油壓為0.1 MPa，通過調(diào)整電液轉(zhuǎn)換器的X0 零位旋鈕，將二次油壓調(diào)整至0.15 MPa。將指令以10%的變化率從0到100%和100%到0 來檢查二次油壓的變化情況。從0 到90%，二次油壓隨著指令基本呈線性變化，但從90%到100%，二次油壓完全不呈線性變化，具體如表1 所示。

在調(diào)閥整定試驗過程中發(fā)現(xiàn)了3 個突出問題：二次油壓無法通過電液轉(zhuǎn)換器的X1 旋鈕將二次油壓從0.42 MPa 增加到0.45 MPa，但電液轉(zhuǎn)換器的X1 旋鈕的正常調(diào)節(jié)范圍為0.3～0.5 MPa；二次油壓會從0.32 MPa 突變到0.43 MPa，在這區(qū)間內(nèi)無法調(diào)整；靜態(tài)試驗中二次油壓在90%區(qū)間上線性很差。

表1 調(diào)門指令與二次油壓對應(yīng)表

要解決這3 個問題，應(yīng)檢查電液轉(zhuǎn)換器是否有問題，電液轉(zhuǎn)換器由電磁控制部分和液壓部分組成，先排除液壓部分。旋轉(zhuǎn)手動旋鈕，二次油壓從0.15 MPa 緩慢地上升到0.45 MPa，調(diào)門也相應(yīng)地從零位開到滿位。這個試驗證明了電液轉(zhuǎn)換器的機械液壓部分沒有問題，同時排除了油門、油動機、速關(guān)組合件、二次油壓力表存在問題。這樣問題就集中在了電液轉(zhuǎn)換器的電磁部分，首先檢查了電液轉(zhuǎn)換器的接線，沒有問題。用萬用表測量了電液轉(zhuǎn)換器輸入的電壓和指令信號，電流為4 mA，電壓為24 V。電子調(diào)速器將指令從4 mA 慢慢升到20 mA，發(fā)現(xiàn)在增加電流信號的過程中，輸入電壓一直降低，當電流為20 mA 時，供電電源只有11 V。從這個現(xiàn)象判斷，電液轉(zhuǎn)換器的供電電壓上出現(xiàn)了問題。檢查了電液轉(zhuǎn)換器的供電電源，功率為96 W，電液轉(zhuǎn)換器的額定功率為60 W，滿足需求。問題的焦點集中在從中控到接地接線箱這一段的電纜上，隨著電液轉(zhuǎn)換器工作電流的上升，電纜上的電壓損失逐漸增加，導致在20 mA 時電壓只有11 V。

現(xiàn)場將2 根備用電纜并聯(lián)后，測量了電阻，滿足要求，取代了原來中控到端子箱的電纜，重新進行調(diào)門整定試驗，二次油壓恢復(fù)正常，從0.15 MPa 到0.45 MPa 隨指令呈線性變化。二次油壓之前呈現(xiàn)不線性的原因就是電液轉(zhuǎn)換器的接線端子箱到中控電源柜之間的電纜不符合規(guī)范，電阻高、壓損過大，導致電液轉(zhuǎn)換器的工作電壓不滿足要求。

2.2 二次油壓超量程問題

用戶：江蘇某石化單位。

機組型號：NKS 40/45/20。

在汽輪機試車前的靜態(tài)試驗中發(fā)現(xiàn)，一旦建立好速關(guān)油，速關(guān)油達到0.8 MPa，二次油壓也會變成0.8 MPa，調(diào)節(jié)汽閥全開并且超過量程。如果在有汽源時出現(xiàn)這種情況，后果不堪設(shè)想。發(fā)現(xiàn)這個問題后，第一步就是檢查電液轉(zhuǎn)換器的電源線和信號線，信號為4 mA，電源為24 V，不存在問題。

二次油壓的范圍正常為0.15～0.45 MPa，目前達到0.8 MPa。產(chǎn)生此情況的一個原因是電液轉(zhuǎn)換器機械液壓部分出現(xiàn)了問題，導致無法泄油；另一個原因是速關(guān)組合件的回油堵塞。由于檢查速關(guān)組合件的回油工作量小，現(xiàn)場首先拆除了速關(guān)組合件的回油法蘭口，發(fā)現(xiàn)了安裝時殘留的盲板。將盲板拆除后，恢復(fù)油管，起油泵后，建立速關(guān)油，二次油壓變?yōu)?.15 MPa，恢復(fù)正常。

此次案例屬于典型的二次油壓超量程問題，二次油壓超量程問題大多數(shù)出在回油上，原因為電液轉(zhuǎn)換器本身的機械液壓部分損壞，應(yīng)檢查速關(guān)組合件的回油是否存在問題。

2.3 二次油壓波動問題

用戶：江蘇某電廠。

機組型號：HNG40/32。

江蘇某電廠汽輪發(fā)電機組在并網(wǎng)后發(fā)現(xiàn)，機組負荷有10%的波動，二次油壓也在0.02 MPa 左右擺動，現(xiàn)場可以看到油動機活塞桿上下擺動。這臺機組采用的是WOODWARD505 電調(diào)系統(tǒng)，從505 面板上可以看到閥位指令變化幅度較大，實際轉(zhuǎn)速變化頻率高。從以上現(xiàn)象分析，由于汽輪機已經(jīng)并網(wǎng)，實際轉(zhuǎn)速隨電網(wǎng)頻率變化而變化，由此判斷電網(wǎng)頻率不穩(wěn)定，而這臺機組采取閥位控制負荷，則造成二次油壓波動的原因為505 的PID 過于靈敏，實際轉(zhuǎn)速稍有改變就會參與調(diào)節(jié)，過度調(diào)節(jié)導致了指令的波動頻率快。

筆者在現(xiàn)場對505 在線PID 進行了調(diào)整，開始時緩慢調(diào)整，發(fā)現(xiàn)二次油壓的波動頻率和幅度已經(jīng)開始好轉(zhuǎn)，在微調(diào)之后，二次油壓已經(jīng)趨于穩(wěn)定。在現(xiàn)場看不到油動機活塞桿的擺動，機組負荷基本穩(wěn)定。

此次案例中，二次油壓波動的原因在于電網(wǎng)頻率的不穩(wěn)定導致505 輸出的指令信號波動。在實踐中，油動機的機械擺動往往也會導致二次油壓的波動，所以筆者建議在停機狀態(tài)汽源切斷時，如果遇到二次油壓波動，可以在二次油壓去錯油門的這根管道加上盲板，檢查波動是否存在。如果依然存在，則與電液轉(zhuǎn)換器有關(guān)的可能性大；如果不存在，則錯油門本身有問題的可能性大。

3 結(jié)束語

本文描述了汽輪機在調(diào)試或者運行過程中出現(xiàn)的3 個二次油壓異常的典型案例，闡釋了二次油壓的原理以及解決問題的方法和思路。當遇到調(diào)節(jié)系統(tǒng)相關(guān)故障時，應(yīng)由易入難，層層剖析，從而能快速找到問題的所在，為機組的安全運行提供保障。