1000MW機(jī)組汽動引風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速振蕩的控制策略分析

關(guān)鍵詞：超超臨界；汽動引風(fēng)機(jī)；轉(zhuǎn)速振蕩；原因分析；案例分析；控制策略中圖分類號：TK268 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號：1671-0797（2025）13-0017-04DOl：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2025.13.005

0 引言

某電廠 1 000MW 機(jī)組風(fēng)煙系統(tǒng)采用兩臺汽動引風(fēng)機(jī)運(yùn)行、一臺電動引風(fēng)機(jī)備用的運(yùn)行方式，三臺引風(fēng)機(jī)均為靜葉可調(diào)軸流式風(fēng)機(jī)。為避免高溫?zé)煔夂突鹧鎻臓t膛不嚴(yán)密處外噴，危及人身安全，導(dǎo)致爐墻過熱變形損壞[]，日常運(yùn)行中爐膛負(fù)壓設(shè)置為-150Pa ，采用靜葉自動跟隨、汽動引風(fēng)機(jī)汽輪機(jī)（以下簡稱“汽引小機(jī)”轉(zhuǎn)速手動調(diào)整的方式。

汽引小機(jī)為單缸、單流、反動式、背壓式汽輪機(jī)，運(yùn)行方式為變參數(shù)、變功率、變轉(zhuǎn)速。汽引小機(jī)調(diào)速范圍為 3800～5951r/min ，通過減速箱、聯(lián)軸器等與引風(fēng)機(jī)相連。額定進(jìn)汽壓力為 5.18MPa ，排汽壓力為1.5MPa 。汽源為一再出口和冷再，用戶有供熱、除氧器、輔汽聯(lián)箱，如圖1所示。

1 原因分析

汽動引風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速振蕩會導(dǎo)致風(fēng)煙系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定，影響爐膛負(fù)壓或風(fēng)量控制，嚴(yán)重時可能引發(fā)風(fēng)機(jī)失速、振動大跳閘[2-3]等后果。汽動引風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速振蕩一般有以下原因：

1.1 汽輪機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)問題

1）蒸汽參數(shù)波動。汽引小機(jī)進(jìn)汽壓力不足、流量晃動、溫度不穩(wěn)定（如減溫水控制異常或鍋爐負(fù)荷突變），影響汽輪機(jī)出力。

2）調(diào)速系統(tǒng)故障。汽引小機(jī)進(jìn)汽調(diào)門卡澀、磨損或執(zhí)行機(jī)構(gòu)響應(yīng)滯后；液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)油壓波動、油質(zhì)劣化；轉(zhuǎn)速反饋信號異常，如測速探頭松動、信號干擾等。

3）汽輪機(jī)內(nèi)部問題。長期運(yùn)行導(dǎo)致通流部分結(jié)垢、汽引小機(jī)葉片損壞或汽封泄漏，影響汽引小機(jī)效率，或使其出力不穩(wěn)。

1.2 控制系統(tǒng)問題

1）PID參數(shù)整定不當(dāng)。轉(zhuǎn)速控制回路比例、積分、微分參數(shù)不匹配，導(dǎo)致汽動引風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速超調(diào)或振蕩。

2）信號干擾或漂移。轉(zhuǎn)速傳感器信號受電磁干擾或接線松動。

1.3 煙氣場擾動

1）鍋爐負(fù)壓波動。鍋爐燃燒不穩(wěn)、燃料量波動、燃燒器擺角調(diào)整、二次風(fēng)配風(fēng)方案調(diào)整等均會導(dǎo)致爐膛壓力大幅變化，造成引風(fēng)機(jī)負(fù)載突變[4-5]。

2）風(fēng)道阻力異常。引風(fēng)機(jī)煙道積灰、擋板開度突變或脫硫/除塵系統(tǒng)阻力變化。

3）引風(fēng)機(jī)搶風(fēng)等引發(fā)喘振、失速等。

1.4 機(jī)械原因

1）轉(zhuǎn)子不平衡。產(chǎn)生的原因包括煙氣含大顆粒導(dǎo)致引風(fēng)機(jī)葉片磨損甚至局部變形；葉片積灰、結(jié)垢；低溫省煤器出口煙氣溫度低，硫化物結(jié)露腐蝕葉片[，如圖2所示。這些因素導(dǎo)致轉(zhuǎn)子質(zhì)量分布不均，引發(fā)振動和轉(zhuǎn)速波動。

2）軸承磨損或潤滑不良。軸承間隙過大或潤滑油油質(zhì)差導(dǎo)致軸承潤滑不足，造成轉(zhuǎn)動阻力不均。

3）聯(lián)軸器對中不良。AGC指令下機(jī)組負(fù)荷快速加減，導(dǎo)致汽輪機(jī)與引風(fēng)機(jī)振動變化較大，進(jìn)而造成汽輪機(jī)與引風(fēng)機(jī)聯(lián)軸器對中偏差大，產(chǎn)生周期性扭矩波動。

4）靜葉調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)卡澀。引風(fēng)機(jī)靜葉調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)被異物卡澀或執(zhí)行機(jī)構(gòu)自身故障引起靜葉行程不暢，導(dǎo)致引風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速振蕩。

2 處理措施

2.1 穩(wěn)定汽輪機(jī)系統(tǒng)參數(shù)

1）穩(wěn)定蒸汽參數(shù)。鍋爐側(cè)工況穩(wěn)定，確保汽動引風(fēng)機(jī)進(jìn)汽壓力、流量、溫度穩(wěn)定。

2）檢修調(diào)速系統(tǒng)。運(yùn)行期間可根據(jù)參數(shù)和現(xiàn)場數(shù)據(jù)對比，分析調(diào)速閥、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等有無異常，及時清除卡澀物或更換磨損部件。檢測液壓油清潔度，更換濾網(wǎng)或油品。校驗轉(zhuǎn)速探頭：檢查測速探頭安裝間隙，測試信號輸出穩(wěn)定性，必要時更換探頭。

2.2 優(yōu)化控制系統(tǒng)

1重新整定PID參數(shù)。在低負(fù)荷下逐步調(diào)整PID參數(shù)，減少積分時間或增大比例帶以抑制振蕩。

2）邏輯優(yōu)化。增加轉(zhuǎn)速設(shè)定值變化速率限制，或引入前饋控制補(bǔ)償負(fù)載擾動。

2.3 減少外部擾動

1）穩(wěn)定鍋爐運(yùn)行。機(jī)組AGC指令變化大時，及時減小負(fù)荷速率、調(diào)整燃燒配風(fēng)，減少爐膛壓力波動；檢查煙道擋板動作是否同步。

2）清理煙道系統(tǒng)。定期吹掃煙道積灰，檢查脫硫系統(tǒng)除霧器是否堵塞。

3減負(fù)荷時及時調(diào)整汽引小機(jī)轉(zhuǎn)速，調(diào)平風(fēng)機(jī)出力，避免搶風(fēng)問題。

2.4機(jī)械部分檢查與處理

1檢查轉(zhuǎn)子平衡。待停機(jī)后清理葉輪積灰或結(jié)垢，必要時進(jìn)行動平衡校正。運(yùn)行中控制進(jìn)口溫度，避免溫度過低導(dǎo)致葉片腐蝕。

2）軸承維護(hù)。檢查軸承間隙、潤滑油脂狀態(tài)，更換損壞軸承。加強(qiáng)對油系統(tǒng)的檢查，確保油壓、油溫、油質(zhì)合格。

3）聯(lián)軸器對中校準(zhǔn)。

4檢查調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。清理靜葉調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的卡澀物，備用引風(fēng)機(jī)定期做靜葉全行程試驗，檢查執(zhí)行連桿是否靈活。

3 典型案例

3.1 案例介紹

某電廠1000MW機(jī)組風(fēng)煙系統(tǒng)B汽動引風(fēng)機(jī)和C電動引風(fēng)機(jī)運(yùn)行（以下簡稱“一電一汽\"，如圖3所示。C電動引風(fēng)機(jī)額定參數(shù)運(yùn)行，轉(zhuǎn)速約為 750r/min B汽動引風(fēng)機(jī)靜葉投自動，轉(zhuǎn)速置手動。為避免C電動引風(fēng)機(jī)搶風(fēng)，B汽引小機(jī)轉(zhuǎn)速不低于 4800r/min 對應(yīng)引風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速約為 685r/min 。

接 40% 深度調(diào)峰指令，壓主機(jī)中壓調(diào)門開度至42% 。汽引小機(jī)進(jìn)汽調(diào)門開度為 82% ，進(jìn)汽壓力為2.08MPa 。調(diào)整汽引小機(jī)排汽壓力由 1.18MPa 降低至1.08MPa ，維持B汽動引風(fēng)機(jī)進(jìn)出口壓差。監(jiān)盤發(fā)現(xiàn)爐膛負(fù)壓振蕩，B汽動引風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速在4 ?721～4891r/min 區(qū)間振蕩，如圖4所示。

3將B汽引小機(jī)轉(zhuǎn)速PID比例環(huán)節(jié)由 9% 降低至于汽動引風(fēng)機(jī)。

3.2 原因分析及處理

汽引小機(jī)控制方式切至手動模式，轉(zhuǎn)速振蕩仍未消除，振蕩區(qū)間為4 4646～4895r/min. 。中壓調(diào)門開度由 42% 降低至 40% 后，進(jìn)汽壓力增至 2.25MPa ，振蕩逐漸消失，機(jī)組各參數(shù)趨向穩(wěn)定。

具體過程如下：

1）負(fù)荷減至440MW左右，汽引小機(jī)進(jìn)汽壓力低至 2.08MPa ，如圖4所示。進(jìn)汽調(diào)門開度大于 80% 后，降低排汽壓力，供熱負(fù)荷向其他機(jī)組轉(zhuǎn)移，減小汽引小機(jī)調(diào)門開度，導(dǎo)致汽引小機(jī)運(yùn)行工況不穩(wěn)，轉(zhuǎn)速發(fā)生振蕩。

②轉(zhuǎn)速振蕩后，靜葉和爐膛負(fù)壓跟隨振蕩波動。汽引小機(jī)控制模式切至手動模式后，調(diào)門指令、反饋均未異常波動，但轉(zhuǎn)速仍繼續(xù)振蕩，原因判斷為爐壓及靜葉波動反饋。

3）振蕩無明顯好轉(zhuǎn)，停止降低汽引排汽壓力操作，換為將主機(jī)中壓調(diào)門開度從 42% 壓至 40% ，汽引進(jìn)汽壓力由 2.08MPa 上升至 2.25MPa 后，轉(zhuǎn)速振蕩現(xiàn)象消失，如圖4所示。

3.3 小結(jié)

1）轉(zhuǎn)速振蕩無法收斂時，在小機(jī)調(diào)門下降段，將汽引小機(jī)切至手動模式，待轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后再手動緩慢開調(diào)門或重新投入自動與遙控。

2）“一電一汽\"情況下，電動引風(fēng)機(jī)為額定轉(zhuǎn)速750r/min ，汽動引風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速約為 685r/min ，B汽動引風(fēng)機(jī)出力偏低，汽引小機(jī)調(diào)閥的調(diào)節(jié)性能偏弱，易進(jìn)入不穩(wěn)定區(qū)間。因此，可將電動引風(fēng)機(jī)靜葉偏置略小7% ，減慢調(diào)節(jié)速度，防止進(jìn)入振蕩區(qū)間。

4結(jié)束語

針對汽動引風(fēng)機(jī)在運(yùn)行過程中轉(zhuǎn)速振蕩的問題，總結(jié)控制策略為穩(wěn)定汽輪機(jī)系統(tǒng)參數(shù)、優(yōu)化控制系統(tǒng)、減少外部擾動、機(jī)械部分檢查與處理等四個方面。以上控制策略的分析總結(jié)對抑制汽動引風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速振蕩具有重要的實(shí)踐意義。

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