汽輪機(jī)高壓調(diào)門(mén)擺動(dòng)原因分析及處理

黃波

摘要：汽輪機(jī)高壓調(diào)門(mén)能夠確保汽輪機(jī)運(yùn)行安全，調(diào)門(mén)調(diào)節(jié)品質(zhì)會(huì)對(duì)汽輪機(jī)組轉(zhuǎn)速與負(fù)荷控制造成影響。此次研究主要是探討分析汽輪機(jī)高壓對(duì)調(diào)門(mén)擺動(dòng)的原因，針對(duì)調(diào)門(mén)擺動(dòng)原因給予相應(yīng)的處理措施，希望能夠?qū)ο嚓P(guān)人員起到參考性價(jià)值。

關(guān)鍵詞：汽輪機(jī);高壓跳門(mén);擺動(dòng)成因;處理措施

汽輪機(jī)調(diào)節(jié)安保系統(tǒng)可以對(duì)機(jī)組啟停、負(fù)荷運(yùn)行和故障問(wèn)題進(jìn)行控制，屬于自動(dòng)控制裝置，可以滿足不同運(yùn)行工況的要求，對(duì)汽輪機(jī)功率進(jìn)行調(diào)節(jié)，滿足外界負(fù)荷變化需求。汽輪機(jī)組發(fā)生異常故障時(shí)，會(huì)導(dǎo)致運(yùn)行工況改變，從而降低事故影響。

1、汽輪機(jī)調(diào)門(mén)擺動(dòng)成因分析

利用調(diào)節(jié)機(jī)組進(jìn)汽量大小可以有效控制汽輪機(jī)的功率和轉(zhuǎn)速，通過(guò)調(diào)閥開(kāi)度能影響機(jī)組進(jìn)汽量的大小，調(diào)門(mén)接受控制信號(hào)后，可以將信號(hào)轉(zhuǎn)化為油動(dòng)機(jī)相應(yīng)開(kāi)度，通過(guò)對(duì)游動(dòng)機(jī)開(kāi)度大小調(diào)節(jié)，可以控制汽輪機(jī)進(jìn)汽門(mén)開(kāi)度，從而調(diào)節(jié)機(jī)組進(jìn)汽量大小，控制汽輪機(jī)負(fù)荷與轉(zhuǎn)速。右門(mén)的運(yùn)行時(shí)間比較長(zhǎng)，且核心部位長(zhǎng)期運(yùn)行會(huì)產(chǎn)生磨損問(wèn)題，從而導(dǎo)致機(jī)組故障發(fā)生率較高，影響機(jī)組運(yùn)行安全與穩(wěn)定。在汽輪機(jī)常見(jiàn)故障中，調(diào)門(mén)擺動(dòng)屬于復(fù)雜故障問(wèn)題。該故障問(wèn)題會(huì)受到多種因素影響，與吊門(mén)相關(guān)的設(shè)備和部件都會(huì)引發(fā)機(jī)組震動(dòng)，所以必須深入分析調(diào)門(mén)擺動(dòng)原因，并采取針對(duì)措施予以處理。

2、汽輪機(jī)調(diào)門(mén)擺動(dòng)的分析與處理

導(dǎo)致汽輪機(jī)組吊門(mén)擺動(dòng)的原因比較多，例如調(diào)速系統(tǒng)遲緩率大、油壓波動(dòng)大以及油品質(zhì)不良等，因此需要針對(duì)上述原因展開(kāi)深入分析。

2.1油品質(zhì)不良原因

汽輪機(jī)在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行下，會(huì)導(dǎo)致機(jī)械部件磨損。若油品酸度高或者水分比較大時(shí)，汽輪長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行溫度比較高，極易導(dǎo)致機(jī)械部件腐蝕，產(chǎn)生雜質(zhì)和污質(zhì)，致使調(diào)速部件卡澀，特別表現(xiàn)在油動(dòng)機(jī)滑閥與套筒中，極易導(dǎo)致掉門(mén)擺動(dòng)。所以在機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中，必須定期檢驗(yàn)油質(zhì)，若油質(zhì)不合格，則應(yīng)當(dāng)更換新的油品。

2.2油壓波動(dòng)

當(dāng)高壓油泵出口油壓波動(dòng)時(shí)，會(huì)對(duì)調(diào)門(mén)油動(dòng)機(jī)波動(dòng)造成影響，導(dǎo)致調(diào)節(jié)閥擺動(dòng)。導(dǎo)致油壓波動(dòng)的原因，可能是由于油泵故障所致，也有可能是高壓蓄能器皮囊破損所致。及時(shí)隔離蓄能器，對(duì)蓄能器皮囊壓力進(jìn)行測(cè)量，若壓力低于標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，則應(yīng)當(dāng)補(bǔ)充氮?dú)?。如果壓力沒(méi)有達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)值，皮囊可能損壞，需要對(duì)蓄能器進(jìn)行拆解檢查，主要檢查皮囊狀態(tài)。若出現(xiàn)損壞問(wèn)題，則應(yīng)當(dāng)更換新的皮囊。如果蓄能器不存在故障問(wèn)題，則應(yīng)當(dāng)將油泵進(jìn)行拆解檢查，如果油泵存在故障，則應(yīng)當(dāng)進(jìn)行針對(duì)處理。

2.3調(diào)速系統(tǒng)遲緩率大

調(diào)速系統(tǒng)遲緩率會(huì)受到調(diào)節(jié)部件中機(jī)械連接件的松動(dòng)與卡澀問(wèn)題，當(dāng)遲緩率過(guò)高時(shí)，會(huì)導(dǎo)致游動(dòng)機(jī)反應(yīng)遲緩，從而導(dǎo)致調(diào)門(mén)擺動(dòng)。此時(shí)需要測(cè)量和檢修不同部件和伺服閥，若存在故障，則應(yīng)當(dāng)及時(shí)更換和維修。

2.4伺服閥故障

伺服閥接受指令信號(hào)后，由于內(nèi)部震蕩故障，從而引發(fā)游動(dòng)機(jī)擺動(dòng)，從而出現(xiàn)調(diào)門(mén)擺動(dòng)問(wèn)題。伺服閥故障主要包括機(jī)械故障和熱控故障。熱控故障多，由于線路端子和程序故障所致，該類故障會(huì)導(dǎo)致油動(dòng)機(jī)誤動(dòng)。當(dāng)游動(dòng)機(jī)誤動(dòng)時(shí)，會(huì)引發(fā)調(diào)門(mén)擺動(dòng)，此時(shí)需要聯(lián)合熱控人員進(jìn)行處理。若為機(jī)械故障多，由于滑閥磨損、濾網(wǎng)堵塞和過(guò)封度過(guò)大等問(wèn)題所致，需要更換新部件或者返廠檢修。

2.5油動(dòng)機(jī)滑閥卡澀

油動(dòng)機(jī)連桿和調(diào)門(mén)門(mén)桿連接，當(dāng)游動(dòng)機(jī)滑閥卡澀，會(huì)引發(fā)調(diào)門(mén)擺動(dòng)。導(dǎo)致游動(dòng)機(jī)卡澀的原因，主要是油污中存在雜質(zhì)、滑閥和套筒磨損等。此時(shí)需要對(duì)游動(dòng)機(jī)進(jìn)行解體檢修與清理處理，如果磨損問(wèn)題嚴(yán)重，則應(yīng)當(dāng)更換新部件或者送回生產(chǎn)廠進(jìn)行維修。

2.6LVDF連桿與信號(hào)接線松動(dòng)

LVDF為調(diào)門(mén)位移傳感器，能夠接收到調(diào)門(mén)開(kāi)關(guān)位移信號(hào)，同時(shí)將該信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，傳輸?shù)剿欧糯笃髦校瑥亩{(diào)節(jié)調(diào)門(mén)的開(kāi)關(guān)量。如果連桿松動(dòng)或出現(xiàn)信號(hào)線松動(dòng)時(shí)，則會(huì)導(dǎo)致位移傳感器所接收的開(kāi)關(guān)位移信號(hào)偏差，進(jìn)一步導(dǎo)致伺服放大器電信號(hào)存在誤差，出現(xiàn)掉門(mén)擺動(dòng)問(wèn)題，此時(shí)需要聯(lián)系熱控檢修人員進(jìn)行處理。

2.7閥門(mén)特性曲線設(shè)計(jì)不合理

閥門(mén)特性曲線主要是指流量與開(kāi)度關(guān)系，若閥門(mén)特性曲線設(shè)計(jì)不合理，將會(huì)導(dǎo)致調(diào)門(mén)擺動(dòng)，此時(shí)需要聯(lián)系生產(chǎn)廠家予以處理。

2.8蒸汽參數(shù)波動(dòng)

蒸汽參數(shù)波動(dòng)大也會(huì)引發(fā)調(diào)門(mén)擺動(dòng)故障，蒸汽參數(shù)波動(dòng)成因主要是由于鍋爐運(yùn)行期間的參數(shù)調(diào)節(jié)不適宜所致。

3、汽輪機(jī)高壓調(diào)門(mén)擺動(dòng)的實(shí)踐分析

3.1故障案例

某電廠1號(hào)與2號(hào)機(jī)組均為670MW，汽輪機(jī)為超臨界、單軸、三缸四排氣式汽輪機(jī)。該汽輪機(jī)的高壓進(jìn)汽部分由主汽門(mén)與調(diào)速汽門(mén)組成，包括單閥與順序閥運(yùn)行方式。相比于單閥來(lái)說(shuō)，順序閥的節(jié)流損失小，可以提升汽輪機(jī)運(yùn)行效率，因此被廣泛應(yīng)用于發(fā)電廠中。機(jī)組控制系統(tǒng)采用分散控制系統(tǒng)與數(shù)字電調(diào)一體化模式，在正常運(yùn)行狀態(tài)下采用自動(dòng)發(fā)電量控制方式，數(shù)字電調(diào)系統(tǒng)利用用線信號(hào)接收來(lái)自于分散控制系統(tǒng)所給予的設(shè)定值，轉(zhuǎn)化為每個(gè)高壓調(diào)節(jié)門(mén)所對(duì)應(yīng)的開(kāi)度指令，對(duì)汽輪機(jī)運(yùn)行進(jìn)行控制。

該電廠機(jī)組在投入順序閥控制之初，汽輪機(jī)調(diào)門(mén)控制平穩(wěn)，偶爾會(huì)出現(xiàn)由于伺服閥卡澀所致異常狀況，處理難度比較小。在機(jī)組長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行過(guò)程中，3號(hào)高調(diào)門(mén)出現(xiàn)大幅度擺動(dòng)問(wèn)題，數(shù)字電調(diào)閥門(mén)總指令在順序閥連接閥門(mén)的交點(diǎn)上的波動(dòng)，擺動(dòng)出現(xiàn)比較頻繁，導(dǎo)致機(jī)組負(fù)荷同步波動(dòng)。該種波動(dòng)問(wèn)題極易導(dǎo)致調(diào)門(mén)機(jī)械彈簧斷裂，還會(huì)影響電網(wǎng)頻率。

3.2擺動(dòng)成因分析

當(dāng)機(jī)組處于正常運(yùn)行工況時(shí)，數(shù)字電調(diào)系統(tǒng)采用遙控方式，可以接收，來(lái)自于分散控制汽機(jī)主控制器所給予的負(fù)荷設(shè)定點(diǎn)，疊加上次調(diào)頻所產(chǎn)生的負(fù)荷偏差，從而轉(zhuǎn)化為總流量指令?？偭髁恐噶钪饕前凑枕樞蜷y開(kāi)啟順序要求，通過(guò)函數(shù)轉(zhuǎn)化為每個(gè)高壓調(diào)門(mén)的流量指令，從而對(duì)高壓調(diào)門(mén)動(dòng)作進(jìn)行控制。

機(jī)組在初期運(yùn)行中，主氣壓力控制良好，所以數(shù)字電調(diào)系統(tǒng)在負(fù)荷質(zhì)量穩(wěn)定狀態(tài)下，可以形成穩(wěn)定的閥門(mén)總指令。在負(fù)荷相同情況下，分散到不同閥門(mén)的開(kāi)度指令變化比較小。機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中，負(fù)荷點(diǎn)很少落在順序法所控制的連接閥門(mén)交叉點(diǎn)上。

機(jī)組一次調(diào)頻之后，機(jī)組電負(fù)荷指令不在處于穩(wěn)定狀態(tài)，數(shù)字電調(diào)系統(tǒng)所接收的設(shè)定點(diǎn)也不再穩(wěn)定，會(huì)出現(xiàn)小范圍波動(dòng)情況。該工行就會(huì)導(dǎo)致電負(fù)荷，對(duì)應(yīng)的閥門(mén)開(kāi)度不相同，時(shí)常出現(xiàn)變化問(wèn)題。由于該電廠所應(yīng)用的汽輪機(jī)高壓調(diào)門(mén)數(shù)量為4個(gè)，順序閥方式下，GV1和GV2開(kāi)滿，其他閥門(mén)則按照GV3和GV4順序進(jìn)行調(diào)節(jié)，不同閥門(mén)之間出現(xiàn)交叉重疊現(xiàn)象，此時(shí)就會(huì)產(chǎn)生交叉點(diǎn)。如果閥門(mén)曲線配合度不佳，將會(huì)導(dǎo)致交叉點(diǎn)閥門(mén)擺動(dòng)發(fā)生率過(guò)大。

3.3處理方案

主汽壓力是影響負(fù)荷對(duì)應(yīng)閥門(mén)總開(kāi)度的重要因素，通過(guò)修改局部滑壓曲線方式，可以有效處理初期設(shè)計(jì)方案所存在的問(wèn)題。氣機(jī)閥門(mén)總開(kāi)度會(huì)導(dǎo)致高壓調(diào)門(mén)處于擺動(dòng)狀態(tài)，如果主汽壓力設(shè)定點(diǎn)疊加偏置量，將會(huì)改變主汽壓力，進(jìn)一步導(dǎo)致汽機(jī)閥門(mén)開(kāi)關(guān)總指令變化，造成擺動(dòng)閥門(mén)遠(yuǎn)離原有的特性曲線放大區(qū)域。在超出設(shè)定死區(qū)之后，將主汽壓力恢復(fù)到原設(shè)計(jì)曲線。由于電場(chǎng)所燃燒的每種經(jīng)常變化，從而導(dǎo)致主汽壓力控制穩(wěn)定性較差，如果將偏置量疊加在主汽壓力設(shè)定點(diǎn)上，極易導(dǎo)致主氣壓力波動(dòng)幅度加大，所以需要修改閥門(mén)流量曲線函數(shù)的修正方案，改變閥門(mén)流量曲線函數(shù)拐點(diǎn)值，以此確保機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定性。

4、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，汽輪機(jī)高調(diào)門(mén)擺動(dòng)屬于常見(jiàn)運(yùn)見(jiàn)故障，在排除故障時(shí)，應(yīng)按照故障特征進(jìn)行分析，排除明確故障點(diǎn)之后檢查基礎(chǔ)維修記錄，以此明確故障點(diǎn)零部件的完好性。在檢修過(guò)程中不能對(duì)機(jī)組正常運(yùn)行設(shè)備造成影響。調(diào)門(mén)百度原因分析，需要檢修人員具備豐富的檢修經(jīng)驗(yàn)，因此必須確保檢修人員的培訓(xùn)與教育，以此提升專業(yè)技能水平，降低汽輪機(jī)故障發(fā)生率。

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