汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)改造及相關(guān)問題的研究

宋冰騰

摘 要：汽輪機(jī)是電廠運(yùn)行下非常重要的動(dòng)力設(shè)備，汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)對(duì)汽輪機(jī)運(yùn)行效率與質(zhì)量等方面都有著直接影響，針對(duì)汽輪機(jī)運(yùn)行存在問題對(duì)調(diào)節(jié)系統(tǒng)進(jìn)行改造具有重要意義。下面文章就以此為基礎(chǔ)對(duì)汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)改造展開探討。

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

引言

如今我國越來越重視節(jié)能減排工程開始革新生產(chǎn)技術(shù)，在保證效率的前提下節(jié)約成本提高能源利用率避免浪費(fèi)，許多企業(yè)也基于此進(jìn)行研究，希望對(duì)高耗能設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)提高利用率降低成本。通過對(duì)電力企業(yè)熱力系統(tǒng)進(jìn)行研究可知，汽輪機(jī)組是尤為重要的一部分，但其也會(huì)消耗大量的能源，因此怎樣真正做到節(jié)能降耗是一個(gè)值得思考的問題。

1汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的發(fā)展

我國早期汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)方案大多釆用純機(jī)械式，其中，機(jī)組轉(zhuǎn)速感應(yīng)機(jī)構(gòu)通常采用的是具有較強(qiáng)靈敏度的彈性調(diào)速器，也有使用調(diào)速泵，壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)采用的是壓力變換器和錯(cuò)油門相結(jié)合的方式。近年來，國內(nèi)電氣控制系統(tǒng)和相關(guān)元件不斷更新?lián)Q代，我國電網(wǎng)自動(dòng)化快速發(fā)展，人們開始使用電壓和液壓相融合的方式進(jìn)行汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)改造。工作人員利用控制系統(tǒng)電氣元件發(fā)出通信信號(hào)，將其轉(zhuǎn)為液壓信號(hào)，以達(dá)到對(duì)汽輪機(jī)精準(zhǔn)控制的目標(biāo)。20世紀(jì)50年代，人們開始使用純電調(diào)節(jié)系統(tǒng)，該系統(tǒng)穩(wěn)定性好，作用顯著。20世紀(jì)80年代后，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的普及應(yīng)用，工作人員開始在汽輪機(jī)調(diào)節(jié)方面使用數(shù)字電壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)，結(jié)合電壓強(qiáng)功率信號(hào)，構(gòu)建新型的計(jì)算機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。

2汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)存在的問題

2.1汽輪機(jī)調(diào)節(jié)閥門功率波動(dòng)

汽輪機(jī)調(diào)節(jié)閥門功率波動(dòng)原因在汽輪機(jī)處于滿功率運(yùn)行狀態(tài)下時(shí)，蒸汽需求與閥門開度指令曲線正好處于曲線斜率較大的區(qū)段內(nèi)。在此區(qū)段內(nèi)，曲線較陡，說明存在嚴(yán)重的變動(dòng)現(xiàn)象。蒸汽的較大波動(dòng)對(duì)于蒸汽需求量的影響有限，只會(huì)引起蒸汽需求量的極小波動(dòng)。此時(shí)，閥位指令的階躍較大，在這種情況下高壓調(diào)閥閥位的響應(yīng)較大。

2.2伺服閥堵塞、卡澀

調(diào)節(jié)系統(tǒng)在運(yùn)行過程中會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)伺服閥卡澀問題，嚴(yán)重影響機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，伺服閥堵塞占伺服閥故障次數(shù)的75%以上。一旦發(fā)生卡澀，會(huì)造成汽輪機(jī)汽閥開、關(guān)位置異常，處于全開或全關(guān)狀態(tài)無法實(shí)現(xiàn)調(diào)整。主要原因?yàn)樗欧y的閥芯與閥套間隙只有2μm，噴嘴與擋板間的間隙在3μm左右，極易發(fā)生堵塞卡澀，當(dāng)油中有顆粒卡在當(dāng)中時(shí)，就會(huì)使擋板始終靠近一個(gè)噴嘴且反饋桿無法將其拉回，造成滑閥兩端的差壓始終存在，滑閥始終移向一個(gè)方向，導(dǎo)致油動(dòng)機(jī)處于全開或全關(guān)位置而無法控制。伺服閥發(fā)生卡澀時(shí)，運(yùn)行人員不要著急進(jìn)行操作，將指令輸入過高或過低，這樣容易造成閥門突關(guān)而引起參數(shù)大幅波動(dòng)，影響機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。運(yùn)行人員應(yīng)做好事故預(yù)想，同時(shí)聯(lián)系汽機(jī)、熱工檢修人員共同分析，制定好處理措施后，再開展后續(xù)處理工作[1]。

3汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)改造措施

3.1汽輪機(jī)額調(diào)節(jié)閥控制改造

在汽輪機(jī)的實(shí)際運(yùn)行過程中，高壓調(diào)節(jié)閥與重要調(diào)節(jié)閥可以隨著整個(gè)機(jī)組運(yùn)行的進(jìn)行出現(xiàn)連續(xù)的位置變化，起到有效的調(diào)節(jié)作用。而高壓截止閥與中壓截止閥只有開與關(guān)兩個(gè)位置，在汽輪機(jī)的實(shí)際運(yùn)行過程中不參與任何調(diào)節(jié)活動(dòng)。從汽輪機(jī)調(diào)節(jié)閥的控制過程來看，主要是其中的控制系統(tǒng)根據(jù)后臺(tái)控制人員對(duì)汽輪機(jī)負(fù)荷、轉(zhuǎn)速等參數(shù)的控制進(jìn)行調(diào)閥開度指令信號(hào)。此信號(hào)與其機(jī)組運(yùn)行現(xiàn)場的調(diào)節(jié)閥閥位反饋緊密相關(guān)，通過兩者的求差計(jì)算、偏差積分，可以與指令信號(hào)疊加，實(shí)現(xiàn)對(duì)汽輪機(jī)幅值的限制。再經(jīng)過限幅處理，信號(hào)可以直接經(jīng)由硬接線與閥門控制VICKERS卡相連。此時(shí)，伺服卡指令信號(hào)與現(xiàn)場調(diào)節(jié)閥的閥位反饋信號(hào)在經(jīng)過求差計(jì)算后，實(shí)現(xiàn)了對(duì)相關(guān)信號(hào)的增益處理。減去現(xiàn)場比例閥上的先導(dǎo)級(jí)閥位反饋信號(hào)、主級(jí)閥位反饋信號(hào)等，經(jīng)由這些處理后的信號(hào)直接作用在比例閥上，可實(shí)現(xiàn)對(duì)油動(dòng)機(jī)調(diào)節(jié)油的控制，有效實(shí)現(xiàn)了對(duì)閥門的驅(qū)動(dòng)。

3.2提高伺服系統(tǒng)運(yùn)行水平

在運(yùn)行過程中，加強(qiáng)對(duì)伺服閥溫度的檢查，盡可能降低其工作環(huán)境溫度;同時(shí)，對(duì)靠近熱力設(shè)備的抗燃油供油、回油管路進(jìn)行隔離、阻斷熱源傳遞。在機(jī)組啟動(dòng)前，對(duì)伺服閥零位偏置進(jìn)行試驗(yàn)，在伺服閥失電的情況下，被控制的汽閥應(yīng)緩慢關(guān)閉，同時(shí)記錄好關(guān)閉時(shí)間，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)對(duì)伺服閥進(jìn)行檢查、更換。嚴(yán)格按制造廠家要求開展高壓調(diào)門活動(dòng)試驗(yàn)，不但可以防止閥門發(fā)生卡澀問題，而且可以促使油動(dòng)機(jī)內(nèi)油的循環(huán)，防止油動(dòng)機(jī)活塞底部高溫抗燃油長時(shí)間囤積，造成抗燃油的劣化。根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，伺服閥在正常條件下應(yīng)結(jié)合機(jī)組A級(jí)檢修機(jī)會(huì)聯(lián)系專業(yè)廠家進(jìn)行檢測、修復(fù)，如具備條件，建議每年對(duì)伺服閥進(jìn)行清洗，以保證伺服閥具有良好的性能[2]。

3.3EH油系統(tǒng)改造

EH油系統(tǒng)的作用就是通過EH油泵為執(zhí)行機(jī)構(gòu)提供所需的EH高壓油，同時(shí)保持EH油的油質(zhì)正常。為了保證油系統(tǒng)以及油質(zhì)的正常，使系統(tǒng)長期可靠運(yùn)行，EH油系統(tǒng)設(shè)有循環(huán)冷卻裝置，將EH油從油箱經(jīng)EH油循環(huán)泵送入冷油器進(jìn)行冷卻?？谷加驮偕b置長期保持運(yùn)行，以改進(jìn)EH油油質(zhì)。抗燃油再生裝置為二級(jí)濾油結(jié)構(gòu)，其中一個(gè)為樹脂濾器，其作用為吸收抗燃油中的酸性物質(zhì)，以提高抗燃油的電阻率，防止發(fā)生電化學(xué)腐蝕，消除對(duì)伺服執(zhí)行機(jī)構(gòu)的影響;另一個(gè)濾油結(jié)構(gòu)為再生裝置一級(jí)濾器，用以調(diào)整抗燃油的顆粒度。通過EH油再生泵將抗燃油先后送入樹脂濾器和再生裝置一級(jí)濾器，過濾后的抗燃油直接返回EH油箱。

3.4釆用抗燃油純電調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)系統(tǒng)控制

方案保留原系統(tǒng)的控制閥門，能夠徹底改造原有調(diào)節(jié)系統(tǒng)，主要工作介質(zhì)由中壓和高壓抗油抗燃油共同構(gòu)成。油動(dòng)機(jī)進(jìn)行改造，增加8套電液轉(zhuǎn)換器油動(dòng)機(jī)。增加電子控制系統(tǒng)，有效調(diào)控汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速負(fù)荷。安保系統(tǒng)增加相應(yīng)的保護(hù)功能，如AST跳閘保護(hù)和OPC超速限制保護(hù)功能。對(duì)于高壓燃油純電調(diào)方案來說，增加工作油壓力，能夠提升油動(dòng)機(jī)運(yùn)行效率，調(diào)節(jié)機(jī)組性能，因此該方案去掉原有的凸輪配氣機(jī)，便于管理閥門，提升汽輪機(jī)運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性[3]。

3.5加強(qiáng)對(duì)抗燃油系統(tǒng)油質(zhì)的管理

加強(qiáng)抗燃油油質(zhì)控制，對(duì)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行至關(guān)重要。為保證抗燃油油質(zhì)，應(yīng)加強(qiáng)油質(zhì)的監(jiān)督，嚴(yán)格按照DL/T571-2014《電廠用磷酸脂抗燃油運(yùn)行維護(hù)導(dǎo)則》的規(guī)定開展工作，確保顆粒度SAEAS4059F等級(jí)≤6級(jí)，酸值≤0.15mgKOH/g。發(fā)現(xiàn)油質(zhì)異常時(shí)要縮短分析周期。在維護(hù)工作中，建立抗燃油系統(tǒng)濾芯更換臺(tái)賬，定期對(duì)系統(tǒng)各濾芯進(jìn)行檢查、更換，同時(shí)開展定期濾油工作，保證油質(zhì)合格。在檢修過程中，必須做好抗燃油系統(tǒng)設(shè)備的防護(hù)、封堵工作，防止污染油質(zhì);同時(shí)，盡量避免凡士林等潤滑劑在液壓設(shè)備上的使用，避免對(duì)抗燃油油質(zhì)造成老化或污染。目前，抗燃油基本上采用進(jìn)口油，建議做好抗燃油儲(chǔ)存工作并做好臺(tái)賬記錄，在加入新油前，做好混油試驗(yàn)，防止發(fā)生油質(zhì)惡化。

結(jié)語

綜上所述，汽輪機(jī)作為工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)中重要的設(shè)備，在工業(yè)機(jī)組運(yùn)行中發(fā)揮著重要作用。調(diào)節(jié)閥門作為其中的核心部件，在運(yùn)行過程中常常受到其他因素的干擾，嚴(yán)重降低了汽輪機(jī)的運(yùn)行效率，使得汽輪機(jī)運(yùn)行過程中存在著諸多安全隱患。結(jié)合汽輪機(jī)運(yùn)行情況進(jìn)行改造具有一定的效益價(jià)值，在具體工作中還需要結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行研究和改造，以提高汽輪機(jī)運(yùn)行效率。

參考文獻(xiàn)

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