50MW汽輪機(jī)負(fù)荷波動(dòng)的故障分析及處理措施

陳 通，王鵬翼

（1.河北鋼鐵集團(tuán)邯鋼西區(qū)能源中心；2.河北鋼鐵集團(tuán)邯鋼煉鐵部設(shè)備動(dòng)力科，河北 邯鄲 056015）

一、概述

邯鋼西區(qū)能源中心熱電廠裝備3臺(tái)60MW高焦?fàn)t煤氣發(fā)電機(jī)組，汽輪機(jī)型號(hào)CC50/N60-8.83/2.17/0.98，具有雙抽汽功能，可以生產(chǎn)1.0MPa和2.0MPa兩種品質(zhì)的蒸汽，負(fù)責(zé)廠區(qū)供電和生產(chǎn)用蒸汽。汽輪發(fā)電機(jī)組投運(yùn)以來(lái)，中壓油動(dòng)機(jī)一直存在嚴(yán)重漏油問(wèn)題，造成浪費(fèi)及火災(zāi)事故。為此，對(duì)調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行改造，并且取得了良好的效果。

電廠3臺(tái)汽輪機(jī)中壓油動(dòng)機(jī)連桿處漏油嚴(yán)重的原因是回油阻力大，如圖1所示。原回油管接到主油泵入口處，使回油常有正壓0.167MPa，導(dǎo)致中壓油動(dòng)機(jī)活塞桿上部間隙漏油。改造方案為將回油管直接連至油箱（圖2），以減小回油阻力。2011年8月對(duì)中壓油動(dòng)機(jī)和高壓油動(dòng)機(jī)回油系統(tǒng)改造后，又出現(xiàn)了負(fù)荷在44～52MW范圍內(nèi)波動(dòng)，使抽汽系統(tǒng)無(wú)法投運(yùn)，被迫停機(jī)處理。

二、調(diào)節(jié)系統(tǒng)擺動(dòng)的原因

調(diào)節(jié)系統(tǒng)的擺動(dòng)是指汽輪機(jī)單獨(dú)運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)速擺動(dòng)、并列運(yùn)行時(shí)負(fù)荷擺動(dòng)、各連接機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的具有一定頻率和一定幅度的擺動(dòng)，以及由此而影響到的調(diào)速汽門的竄動(dòng)。汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速（或負(fù)荷）的擺動(dòng)和連接機(jī)構(gòu)的擺動(dòng)雖是兩種不同擺動(dòng)現(xiàn)象，但它們是互相關(guān)連且互相影響的。按其擺動(dòng)特性一般可分為三種類型：連續(xù)擺動(dòng)；在一定負(fù)荷區(qū)域內(nèi)擺動(dòng)；運(yùn)行方式變換時(shí)擺動(dòng)。調(diào)節(jié)系統(tǒng)擺動(dòng)的原因主要有以下幾點(diǎn)。

1.局部速度變動(dòng)率太小，調(diào)節(jié)系統(tǒng)靜態(tài)特性線在空負(fù)荷區(qū)域太平，引起轉(zhuǎn)速作周期性擺動(dòng)，回轉(zhuǎn)式油動(dòng)機(jī)反饋凸輪由于局部磨損而升程不夠，使局部速度變動(dòng)率減小，因而在與凸輪磨損處相應(yīng)負(fù)荷下產(chǎn)生負(fù)荷擺動(dòng)現(xiàn)象。

2.調(diào)節(jié)系統(tǒng)遲緩率太大，空轉(zhuǎn)或單獨(dú)運(yùn)行會(huì)造成周期性和非周期性的轉(zhuǎn)速擺動(dòng)，并列運(yùn)行時(shí)會(huì)造成負(fù)荷周期性和非周期性擺動(dòng)，主要原因如下。

（1） 調(diào)速系統(tǒng)部件的嚴(yán)重磨損使活動(dòng)間隙變大，如傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的絞接處松曠。

（2） 調(diào)節(jié)部套的卡澀。如錯(cuò)油門產(chǎn)生腐蝕、油質(zhì)不清潔、油壓不均而引起的液壓卡澀、油動(dòng)機(jī)活塞桿與桿套的間隙不合適造成卡澀及配汽機(jī)構(gòu)的卡澀等。

（3）斷流式錯(cuò)油門過(guò)封度過(guò)大。

（4）調(diào)速器重錘支承表面磨損。由于遲緩率一般不超過(guò)0.5%，因此遲緩率的存在對(duì)轉(zhuǎn)速自振的影響是不大的。當(dāng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速在3 000r/min下運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)速的自振只有15r/min。

3.油動(dòng)機(jī)工作能力不足，其主要原因如下。

（1）錯(cuò)油門套筒油口與錯(cuò)油門位置不正確。

（2）錯(cuò)油門的通流斷面太小。

（3）通過(guò)錯(cuò)油門的間隙嚴(yán)重泄漏。

（4）排油不暢通或排油的慣性太大。

（5）油系統(tǒng)有漏油點(diǎn)，造成油壓下降。

4.錯(cuò)油門的重疊度不當(dāng)或在有磨損腐蝕的情況下壓力油漏入油動(dòng)機(jī)，引起整個(gè)系統(tǒng)不穩(wěn)定。

5.斷流式錯(cuò)油門的凸緣棱角過(guò)銳，當(dāng)開啟時(shí)引起油量的突然變化，產(chǎn)生軸向反作用力，平口錯(cuò)油門表現(xiàn)得更加明顯，因而促使油動(dòng)機(jī)不斷擺動(dòng)，使系統(tǒng)不穩(wěn)定。

6.帶動(dòng)調(diào)速器的減速齒輪及蝸輪蝸桿節(jié)距不等，軸向竄動(dòng)量大也是造成擺動(dòng)的原因。

7.油系統(tǒng)混入空氣。油系統(tǒng)混入空氣主要有兩種情況：一是在油系統(tǒng)檢修后，啟動(dòng)時(shí)沒有排氣；二是在機(jī)組運(yùn)行中混入氣體，如油箱的油位低、前軸承箱高壓油管泄漏造成油流飛濺和回油流速高，使油中空氣不能分離等都可造成油系統(tǒng)混入氣體。

8.油壓波動(dòng)。油壓波動(dòng)對(duì)整個(gè)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的影響很大，特別對(duì)全液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)的影響尤為顯著。因?yàn)檫@種調(diào)節(jié)系統(tǒng)是依靠油壓的變化經(jīng)過(guò)放大傳遞進(jìn)行工作的。當(dāng)油壓沒有按被調(diào)參數(shù)的需要進(jìn)行變動(dòng)，而是自發(fā)性的擾動(dòng)時(shí)，就會(huì)大大惡化調(diào)節(jié)系統(tǒng)的品質(zhì)。如國(guó)產(chǎn)汽輪機(jī)液壓式調(diào)節(jié)系統(tǒng)（脈沖泵及旋轉(zhuǎn)阻尼） 油壓波動(dòng)的主要原因是主油泵出口油壓波動(dòng)。

9.調(diào)速汽門的重疊度不當(dāng)。調(diào)速汽門的重疊度采用不當(dāng)會(huì)出現(xiàn)轉(zhuǎn)速或負(fù)荷的擺動(dòng)，這種擺動(dòng)是在某一負(fù)荷區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生，過(guò)了這一負(fù)荷區(qū)便會(huì)消失。一般合適的重疊度是以前一汽門開至汽門前后壓力差為10%時(shí)，后汽門開啟為宜。

三、故障處理及改進(jìn)措施

綜上所述，造成波動(dòng)的主要原因應(yīng)該是調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)空氣，改進(jìn)措施是在回油管入油箱前增加彎頭，保證回油管道全滿，避免空氣回入調(diào)速系統(tǒng)，并且清理DDV電磁閥，啟動(dòng)汽輪機(jī)前應(yīng)啟動(dòng)高壓油泵排出油系統(tǒng)空氣。解體預(yù)啟閥，對(duì)預(yù)啟閥滑閥與頂部擋油滑塊進(jìn)行微量研磨使之密封良好。對(duì)高調(diào)錯(cuò)油門、反饋滑閥、兩只調(diào)節(jié)滑閥進(jìn)行解體清洗，確保調(diào)節(jié)部套的可靠性。對(duì)儀表線路進(jìn)行排查，確認(rèn)油壓波動(dòng)采集不到的原因，并進(jìn)行處理。做調(diào)節(jié)系統(tǒng)靜態(tài)試驗(yàn)，確認(rèn)拉閥過(guò)程，線性對(duì)應(yīng)良好，高、低調(diào)門油動(dòng)機(jī)動(dòng)作平滑可靠。

四、結(jié)語(yǔ)

改進(jìn)措施實(shí)施后，機(jī)組投入運(yùn)行，故障消除，各技術(shù)參數(shù)正常。

[1]邵和春.汽輪機(jī)運(yùn)行[M].北京:中國(guó)電力出版社,2006.

[2]山西省電力工業(yè)局.汽輪機(jī)設(shè)備運(yùn)行技術(shù)[M].北京：水利電力出版社,1992.

[3]沈士一,慶賀慶等.汽輪機(jī)原理[M].北京:中國(guó)電力出版社,1992.