25 MW汽輪發(fā)電機(jī)組液壓控制系統(tǒng)升級(jí)改造實(shí)踐

張 燕，劉 輝，段倫俊，張維杰

（1 山東鋼鐵萊蕪分公司能源動(dòng)力廠，2萊鋼機(jī)械動(dòng)力部，3 萊鋼檢修事業(yè)部，山東萊蕪 271104）

1 現(xiàn)狀分析

銀前25 MW 發(fā)電機(jī)組為C25-3.43/0.981型單抽機(jī)組，采用的是青島汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的汽輪發(fā)電機(jī)組,在運(yùn)行過程中存在部分功率段調(diào)整遲緩、功率波動(dòng)且難以消除的問題。前期車間進(jìn)行了速關(guān)油節(jié)流孔擴(kuò)孔改造，并在原保安油蓄能器基礎(chǔ)上新增一臺(tái)10 L蓄能器，雖緩解了負(fù)荷波動(dòng)問題，但未能徹底消除。2020 年，25 MW 發(fā)電機(jī)負(fù)荷又出現(xiàn)大幅波動(dòng)，且出現(xiàn)3次跳車問題。

針對(duì)此問題，能源動(dòng)力廠多次組織專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行原因分析：此汽輪機(jī)采取的調(diào)節(jié)系統(tǒng)主要由電子調(diào)節(jié)器（505E）、電液轉(zhuǎn)換器(CPC)、油動(dòng)機(jī)（錯(cuò)油門、油缸、反饋油門）、啟動(dòng)閥、調(diào)解滑閥和調(diào)節(jié)氣閥組等組成，在信號(hào)處理上選用505E 控制器是不錯(cuò)的，但伺服放大及執(zhí)行系統(tǒng)采用的是傳統(tǒng)的機(jī)械產(chǎn)品，這套機(jī)械產(chǎn)品控制過程冗長，環(huán)節(jié)多，需要6 個(gè)部套聯(lián)合作用才能實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)功能，其設(shè)備靈敏度及加工精密度與控制器無法良好配合，且這套傳統(tǒng)機(jī)械系統(tǒng)采取的是調(diào)節(jié)油、保安油、潤滑油等共享同一油源，致使調(diào)節(jié)用油清潔度無法保證，以上多種原因最終導(dǎo)致機(jī)組信號(hào)處理靈敏度低，執(zhí)行機(jī)構(gòu)反應(yīng)遲緩，設(shè)備無法實(shí)現(xiàn)整體精確控制。

2 改造的必要性

（1）銀前25 MW 發(fā)電機(jī)組調(diào)節(jié)系統(tǒng)遲緩率較高，達(dá)到0.6%～0.8%，在機(jī)組負(fù)荷調(diào)整或功率信號(hào)出現(xiàn)波動(dòng)時(shí)，此調(diào)節(jié)系統(tǒng)較難將該波動(dòng)消除，且在機(jī)組負(fù)荷調(diào)整過程中隨時(shí)出現(xiàn)波動(dòng)狀況，同時(shí)調(diào)整與功率信號(hào)波動(dòng)重疊造成波動(dòng)放大，當(dāng)負(fù)荷較高時(shí)容易造成機(jī)組跳車。

（2）為防止機(jī)組跳車，銀前25 MW 發(fā)電機(jī)組負(fù)荷一直控制在23 MW 功率以下，嚴(yán)重限制了發(fā)電量的提升。

鑒于機(jī)組的安全運(yùn)行及發(fā)電量指標(biāo)等要求，通過與專業(yè)廠家進(jìn)行多次研討，建議對(duì)發(fā)電機(jī)組的調(diào)節(jié)系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造，使用新型的直動(dòng)式液壓執(zhí)行控制系統(tǒng)

3 實(shí)施方案

3.1 改造方案

將原來的調(diào)節(jié)系統(tǒng)升級(jí)，505E 保留不變，對(duì)其機(jī)械及透平油系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)，即將原有的液壓控制系統(tǒng)環(huán)節(jié)全部取消改為直動(dòng)式液壓執(zhí)行控制系統(tǒng)。具體改造過程：

(1)保留原有的保安油、潤滑油部分，僅對(duì)高壓油油路及前軸承座進(jìn)行改造，保證更改后潤滑油和保安油系統(tǒng)能夠安全運(yùn)行。

(2)拆除原有的高、中壓油動(dòng)機(jī)部套，均用直動(dòng)式伺服執(zhí)行器代替連接機(jī)組配汽連桿機(jī)構(gòu)。本直動(dòng)式伺服液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)主要包括供油裝置、伺服執(zhí)行器、隔膜閥以及管路附件等部套組成。

(3)高壓直動(dòng)式伺服調(diào)節(jié)器采用獨(dú)立供油系統(tǒng)，現(xiàn)場(chǎng)安裝一個(gè)小獨(dú)立油站（占地約1m2），并布置相關(guān)的電氣線路、油管路及冷卻水管路。

(4)直動(dòng)式伺服調(diào)節(jié)器采用高壓抗磨油作為工作介質(zhì)，由獨(dú)立的供油裝置供油。系統(tǒng)工作壓力范圍為11.2～14 MPa。油溫范圍為40～55 ℃。運(yùn)行時(shí)，工作介質(zhì)的清潔度要求達(dá)到NAS6 級(jí)或優(yōu)于NAS6級(jí)。

(5)該供油裝置設(shè)有蓄能器、在線試驗(yàn)油泵聯(lián)鎖功能、冷卻、過濾作用，主、備泵冗余設(shè)計(jì)。為直動(dòng)式伺服調(diào)節(jié)器提供動(dòng)力源。

(6)伺服油動(dòng)機(jī)采用兩種控制方式，即正常調(diào)節(jié)控制和快動(dòng)作控制，兩者間相互并聯(lián)，實(shí)際工作時(shí)是互鎖的，可通過控制完成。

3.2 技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)

該套直動(dòng)式伺服液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)精度高、速度快,油動(dòng)機(jī)剛度大，控制精度和品質(zhì)非常高，且用油與原汽輪機(jī)供油系統(tǒng)分開，完全獨(dú)立，可以保證調(diào)節(jié)油的清潔度，同時(shí)也不會(huì)受其他油系統(tǒng)波動(dòng)的影響；控制過程簡單直接，減少中間環(huán)節(jié)，保證控制靈敏精確、快速，現(xiàn)場(chǎng)配置安裝簡便、調(diào)試便捷等優(yōu)勢(shì)。

高壓直動(dòng)式伺服調(diào)節(jié)器系統(tǒng)示意圖如圖1。

圖1 高壓直動(dòng)式伺服調(diào)節(jié)器系統(tǒng)

4 項(xiàng)目效果及效益測(cè)算

改造完畢后，機(jī)組的液壓系統(tǒng)的響應(yīng)速度提高，調(diào)速系統(tǒng)遲緩率控制在0.3%～0.4%范圍以內(nèi)，機(jī)組調(diào)節(jié)自動(dòng)化水平提高，能夠滿足機(jī)組的啟動(dòng)、停機(jī)、機(jī)組正常運(yùn)行監(jiān)視和控制、機(jī)組運(yùn)行異常和事故工況的安全系數(shù)及靈敏度要求。

改造完成后，在煤氣量充足情況下，銀前25 MW 發(fā)電機(jī)組能夠在滿負(fù)荷情況下穩(wěn)定運(yùn)行，發(fā)電量較之前提升了2 000 kWh，極大提升了該套機(jī)組的綜合性能。

改造效益：

2 000 kWh×24 h/天×300天×0.6元/kWh÷10 000=864萬元

5 結(jié)論

通過對(duì)銀前發(fā)電機(jī)組調(diào)節(jié)系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造，極大降低了機(jī)組負(fù)荷波動(dòng)調(diào)機(jī)等問題，滿足了機(jī)組安全運(yùn)行，同時(shí)大大提升了機(jī)組發(fā)電量，實(shí)現(xiàn)了機(jī)組經(jīng)濟(jì)高效運(yùn)行。