汽輪機電液調節系統負荷波動原因分析與處理

張鵬君

（潞安礦務局五陽熱電廠， 山西 襄垣 046204）

引言

我國某企業自備電廠機組為單缸抽凝氣式汽輪機，其額定進氣量為3 t/h，機組控制結構主要是DEH數字電液式控制，DDV伺服閥是汽輪機電液調節系統的關鍵。

2017年，鍋爐裝置開始點火，在汽輪機運行前對其高壓閥門實施了科學的靜態調試工作，而相應油動機開關出現不到位現象，在拆檢相應DDV伺服閥處理后相關問題得到解決。在汽輪機運行期間，出現了相應次數的發電負荷波動，其中隨著汽輪機出現純凝運行狀態，并在2～2.5 MW發電負荷范圍中進行波動，同時高壓調門油動機運行反饋數據出現了大幅度波動現象，并明確了各參數的變化情況[1]。這時相關工作人員結合實際需求，通過手動降點方法將電負荷控制在2 MW左右，并停止汽輪機的運行進行全面的檢修處理。

1 電液調節控制工作原理

該汽輪機電液伺服閥是由位移傳感設備、閥位控制設備、支線發動機以及閥套等共同組合而成。在閥芯位置控制集成設備接收到相應電指令信息時，該電子信號通常會轉變為相應的脈寬調制電流（PWM），接著震蕩設備會使閥芯信傳感器進行勵磁運動。在調節后對指令位置信號與閥芯位置信號進行對比，確保閥芯控制設備形成相應的電流傳輸到發動機，這時發動機驅動閥芯會將閥芯逐漸移動到全面的平衡位置[2]。其中指令信號與閥芯位置具有正比例關系。而伺服閥流量則屬于閥芯與經過閥芯計量的降壓力函數。

DDV具有 5個油門分別為 P、A、B、T、Y。其中閥芯則對A、B節流口進行控制，P口與壓力油向連接，Y、T為回油口。在低壓油DEH系統運行過程中，主要對油動機錯油門滑閥油壓進行控制，同時DEH伺服卡通過控制DDV閥信號確保油壓具有較強的穩定性，這也使B口的使用利率相對較小。在利用DDV閥確保油壓為定壓過程中，主要是通過指令以及反饋的數據信息對比實現滑閥運行的控制，進而實現輸出控制油壓A口位置脈沖的穩定性。

另一方面，DEH輸出的閥位信息經過伺服放大設備放大時，通過DDV閥使傳輸的電子信息逐漸轉變為脈沖油壓信息，進而直接對油動機進行控制與管理，利用氣閥對機組的運行效率以及轉速等進行控制。油動機在移動期間，LVDT位移傳感設備則進行工作，確保閥位指令信息可與負反饋進行有機結合。在電信號為平衡狀態時，放大設備的實際輸出會對以往穩定值進行保持，接著DDV閥在運行至原平衡位置，是脈動油壓至不出現改變，使得油動機處于較為穩定、全新的運行位置。

2 負荷波動原因分析與判斷

2.1 分析判斷

首先，由于汽輪機存在發電負荷波動現象，對高壓調節閥、中亞調節閥以及油動機等設備進行全面檢測沒有發現任何問題，進而可對中抽提壓板閥與調節閥的運行故障進行排除。

其次，對DEH控制系統運行參數曲線進行分析可以發現，由于高壓調節閥門油動機行程反饋波動，使得反饋數據信息與給定輸出信號之間存在較大差異，同時反饋值波動明顯，致使油動機輸出指令跟蹤較為困難[3]。同時對DDV閥檢測期間，發現高壓調節DDV閥的各個腔室都有油垢堵塞現象。

通過綜合分析可發現，由于高壓DDV閥存在油質污染現象，使得輸出油壓脈沖具有波動現象，導致高壓調門油動機錯油門潤滑油壓缺乏穩定性，進而引發了汽輪機負荷波動現象。

2.2 電調DDV閥堵塞原因

一方面，在油動機運行期間，油動機通過DDV閥形成的脈沖油壓對錯油門進行控制，確保自身對氣閥開度進行調節。當汽輪機開閘時，DDV閥的脈沖油壓消失，而錯油門中工作油隨著其套管反饋口進入到DDV閥與脈沖油管之中。這時若工作油存在雜質，就會導致脈沖油壓管等出現堵塞問題。

另一方面，汽輪機發電機組油系統較為復雜與龐大，而潤滑油與電調壓力油為回油混合系統。在實際運行前期進行靜態調試時，油泵為調節油系統提供相應的能源，而且油泵入口與主油箱之間有著較強的連接性。其中主油箱經常出現皂化物與雜質合并沉淀到底部，使油系統出現污染現象[4]。同時油系統較多位置為開闊結構，與自然環境直接接觸，使蒸汽與水等物質滲入其中，導致油質出現老化現象，另外各種微粒雜質也會進入到油系統中，因此汽輪機油清潔度的保持具有較強的難度，并對DDV閥實際運行造成一定影響。DDV閥主要是高壓等級伺服閥，其閥套與閥芯的間距在2 μm左右，因此汽輪機油的清潔度應確保在6級左右，否則就出現閥芯卡澀問題。

3 防范和解決措施

1）創新與優化電液調節系統，并結合實際需求與情況主要使用蝶閥式電液轉換設備當做電液接口的汽輪機油純電調節系統。該種類電液轉換設備發動機結構較為簡潔，性能適應性也相對較強。根據蝶閥式電液轉換設備對油口進行控制與管理，可對油質提高，進而適應汽輪機潤滑油系統的常見清潔度等級，防止卡澀現象的出現。在長時間的運行使用中可以發現，其效果較為明顯，應用穩定性與安全性也相對較高。

2）提高汽輪機油監督管理力度，優化汽輪機管理體系，明確與細化油質技術監督工作，制定完善的油質控制參數，提高汽輪機油污染控制與優化工作的效率與質量。同時還需定期對油顆粒度進行檢測，并對汽輪機油進行全面的分析，將檢測分析數據進行記錄。

3）通過在線運行模式進行油處理工作。創建油處理系統，使用自主保護能力較強的油處理設備，促進設備運行質量與油處理效率穩定性的快速提升，明確油處理設備在線隨機運行。在油系統添加新油過程中，要進行油質檢測工作，在符合相應標準后在才可進行添加與補充[5]。油處理設備一級過濾設備可對6 μm過濾精準度的設備進行選擇，而二級過濾器過濾精度應在3 μm左右，同時還需要對真空過濾進行全面使用，并通過板框濾油設備實施在線濾油工作，并結合實際需求對濾紙進行更換。

4）在機組大修期間對檢修技術與質量標準進行落實，實現油系統的全面清理。通過倒罐沉淀方法清理汽輪機主油箱，促進優質分析頻率的提升。對于軸承箱、主油箱以及冷油管中的油泥也應全面徹底的清除。在打油循環過程中，使用流速較高、流量較大以及油溫變化較為明顯的措施，為油系統設備具有良好潔凈環境提供基礎。另外還應提高汽輪機軸封間隙質量，為油質的穩定提供較為良好的條件。

4 結語

在對汽輪機油動機錯油門以及DDV閥清洗后，電液調節系統較為穩定，負荷波動現象也得到了有效的控制，機組運行效率得到了全面的提升。同時，提高機組油質管理與電液調節油清潔工作力度，也有效地確保了機組電液調節系統的穩定運行。