如何提高汽輪機組調速系統中的穩定性

劉艷斌（中國石油化工股份有限公司滄州分公司,河北 滄州 061000）

如何提高汽輪機組調速系統中的穩定性

劉艷斌（中國石油化工股份有限公司滄州分公司,河北 滄州 061000）

滄州分公司動力車間有3臺汽輪機，分別擔負平衡氣柜瓦斯和廠用電的任務。1#汽輪機組是3000kWh的背壓機組。2#是6000kWh改低壓4260kWh的純凝機組、3#是12000kWh的抽汽凝汽式機組。其中1#和3#汽輪機調速系統是由液壓控制的，2#汽輪機調速系統是由505E電調控制的

汽輪機調速;505E;液壓

滄州煉化動力車間是中石化滄州分公司下屬的自備電站，現總共有3臺發電汽輪機組。自從1995年建成投產以來都采用液壓調節系統。調解系統一般包括1.感應機構:它能感受被調參數的變化，并使之轉化為其它物理量，傳給傳動放大機構。屬下圖中的的調速器（同步器-壓力變換器）。2.傳動放大機構：它接受感應機構傳來的信號，并加以放大，然后傳給執行機構（錯油門-油動機）。3.執行機構：它接受傳動放大機構傳來的信號，并以此改變汽輪機的進氣量（調速汽門）。4.反饋機構:介質壓力、溫度信號，油壓信號、連鎖保護信號等。

圖1.汽輪機液壓調節系統的組成

經過十多年的運行，液壓調節系統有以下幾方面問題：

（1）調節系統擺動大。如2#機負荷在4000kw-6000kw（上升過程）之間波動，容易造

成超負荷運行。

（2）調節曲線不光滑，遲緩率比較大，調節精度差，可靠性能差。

（3）調速元件不能實現在線檢修，有問題，就要停機檢修。

（4）調速系統管線密集，和高溫蒸汽線距離非常近，一旦泄露，容易引起火災。

（5）液壓調整中潤滑油里面容易進水（主要軸封不嚴），油質乳化，造成調速系統擺動。

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1 目前改進調速系統的兩種方式

1.1 將調速汽門的蝶閥改為梨形閥門

從而增加閥門的密封性，提高靜態特性曲線的平滑度，減小調速系統遲緩率。

調速系統的遲緩率

ε=Δn/n×100%

式中Δn：機組在同一負荷下所對應的轉速差值 Δn=n1-n2，r/min

n：汽輪機的額定轉速，r/min。

調速系統遲緩率除了和各個部件摩擦有關系，還有一個重要因素就是調速汽門的閥門開關方式有關系，如圖2和圖3調速汽門中蝶閥被替換為梨形閥門以后，蒸汽流量突變量減小，從而使轉速差Δn變小，調速系統遲緩率也下降。

圖2 蝶閥

圖3 梨形閥門

調速汽門特性曲線也隨之變化，由上升過程中凹面曲線變為開度與流量成正比關系的曲線。

圖4 調速汽門閥門更換后特性曲線對比圖

505E是利用20毫安的電信號控制錯油門的開度來替代以前的油壓控制，使其調整負荷更精確，更平穩。2#汽輪機2011年進行電調改造，將調速系統的感應機構也就是同步器和

圖5 汽輪機505E控制系統圖

壓力變換器去掉，改成505E電信號控制。同時對油管線進行改造，增加高壓油泵及潤滑油過濾器，配套儀表管線安裝，及DCS組態。改造后，運行效果非常好，2#汽輪機負荷擺動消失，遲緩率達到規定要求，實現了通過調整電負荷穩定入口蒸汽管網壓力和通過調整入口蒸汽壓力穩定電負荷雙重功能。505E控制系統如下圖5、圖6.

圖6 操作室505E控制屏

圖7 現場505E控制端

2 提高調速系統的穩定性的常規措施

2.1 熟悉汽輪機調速系統的特性，并根據工藝參數變化而調整

2014年冬季根據全廠低壓蒸汽用汽要求。低壓蒸汽壓力由夏季的9.5 MPa-1.0MPa，提升至1.05 MPa-1.1MPa。1#機負荷在2850kWh時，調速汽門即達到全開位置。剩余的能發電150kWh的蒸汽走減溫減壓器，浪費了150kWh的做功能力。

車間通過研究決定“在不停機的情況下，縮短油動機拉桿長度，通過杠桿增增加調速汽門開度，多進蒸汽多發電”。12月15日將油動機拉桿縮短3毫米。增加進汽蒸汽量，1#汽輪機接近滿負荷運行。按每小時多發電100kWh計算，冬季三個月多發電20萬度電。

2.2 進行周期性的檢修，及時處理設備缺陷

通過檢修以恢復改善汽輪機機組原有性能的工作,稱汽輪機組檢修.為保證在兩次大修間隔期間內機組能持續可靠運行,在連續運行一定時間后,必須進行必要的檢修,包括小修、中修和大修，汽輪機大修一般3-5年。調速系統檢修一般檢查包括潤滑油系統的清洗、油壓的校對，錯油門、油動機等調速元件的檢查，調速汽門重疊度的檢驗，閥碟的研磨等等。

2.3 重視汽輪機的維護保養，加強特護工作。

汽輪機重在維護和保養，工作做好了，機組一般不會出現問題。汽輪機的維護保養包括：

（1）機組的潤滑油定期切水，過濾，和化驗，確保潤滑油不發生乳化，不產生雜質，從而保證

調速系統的準確調整。

（2）停運機組的定期盤車，防止轉子變形。附屬設備，尤其是機泵的定期切換，潤換油更換，保證設備達到良好狀態。

（3）定期做機組的靜態試驗，尤其是長時間停機后，再開機。使機組調速系統和保安系統處于良好狀態。

（4）重視“機電儀管操”五位一體的特護巡檢制度，及時處理發現的問題。

3 結語

綜上所述，汽輪機調速系統穩定性涉及的方面非常多。按照國內發展趨勢，首推還是505E電調控制。而且在石化行業中周圍的石家莊煉化、齊魯石化都已實現電調控制。滄州煉化現在只有2#汽輪機進行了電調部分改造。1#汽輪機和3#汽輪機仍是液壓控制。計劃在“十三五”期間進行電調改造。