淺談小型汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)試驗(yàn)方法

孔彪

山東晨洋動(dòng)力科技有限公司 山東淄博 255000

1 調(diào)節(jié)系統(tǒng)相關(guān)概述

1.1 調(diào)整系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的意義

1.1.1 確定調(diào)節(jié)系統(tǒng)的性能并識(shí)別缺陷

通過試驗(yàn)，可以得到調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜態(tài)特性線、變速率、延遲率和動(dòng)態(tài)特性，從而可以全面確定調(diào)節(jié)系統(tǒng)的性能，并且可以在正常的操作中找到不易發(fā)現(xiàn)的缺陷中。

1.1.2 正確分析造成缺陷的原因

調(diào)整系統(tǒng)的某些缺陷可能由多種原因引起，只有通過對(duì)測(cè)試的分析才能得出正確的結(jié)論，并為消除缺陷提供必要的依據(jù)。壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)運(yùn)行故障的主要原因是蒸汽信號(hào)壓力在投入運(yùn)行時(shí)壓力較低。從調(diào)節(jié)器切換到切換手輪，使調(diào)節(jié)器滑閥向下移動(dòng)，壓力脈沖油壓開始建立[1]。二次脈沖油壓升高，中壓油機(jī)上升，中壓調(diào)節(jié)蒸汽閥關(guān)閉，抽氣口壓力上升，蒸汽壓力信號(hào)上升，調(diào)節(jié)器滑閥上升，二次脈沖油壓下降，中壓調(diào)節(jié)蒸汽閥打開，蒸汽壓力信號(hào)降低，循環(huán)重復(fù)，導(dǎo)致系統(tǒng)極不穩(wěn)定。

1.2 調(diào)整系統(tǒng)常見故障

1.2.1 調(diào)整油系統(tǒng)故障

我們測(cè)試了該裝置的調(diào)節(jié)油。試驗(yàn)結(jié)果表明，調(diào)節(jié)油中的水超標(biāo)。然后更換油并徹底檢查和清潔相關(guān)的輸油管道。但是，在機(jī)器啟動(dòng)后，負(fù)載波動(dòng)仍然存在。因此，調(diào)節(jié)油中的水含量不是調(diào)控系統(tǒng)波動(dòng)的主要原因。

1.2.2 配汽機(jī)構(gòu)故障

在檢查蒸汽分配機(jī)構(gòu)期間，發(fā)現(xiàn)蒸汽閥的重疊程度符合圖紙要求，并且該單元沒有長(zhǎng)時(shí)間投入生產(chǎn)。蒸汽分配機(jī)構(gòu)的部件沒有磨損、變形和堵塞。因此，這也不是導(dǎo)致調(diào)控系統(tǒng)波動(dòng)的主要原因。

1.2.3 系統(tǒng)穩(wěn)定性差，負(fù)載波動(dòng)大

電負(fù)載或熱負(fù)載波動(dòng)，負(fù)載在一定范圍內(nèi)波動(dòng)，負(fù)載在工作狀態(tài)變化時(shí)沿一個(gè)方向變化。系統(tǒng)工作異常，穩(wěn)定性極差，無法加載負(fù)載。上述調(diào)節(jié)系統(tǒng)故障的主要原因是調(diào)速器的脈沖動(dòng)作端口由于各種原因在裝置運(yùn)行過程中出現(xiàn)異常，特別是反饋端口可能部分或完全堵塞，從而引起異常變化在脈沖油壓。

1.2.4 負(fù)載擺動(dòng)受速度變化率和調(diào)節(jié)系統(tǒng)延遲率的影響

通常，速度擺動(dòng)、遲緩率和速度變化率與渦輪機(jī)負(fù)載密切相關(guān)，可以通過以下公式估計(jì)。

（1）單位負(fù)荷擺動(dòng)值：

ΔN=Neε/δ（千瓦）

在公式中，單位的額定功率用Ne表示；速度變化率用δ表示；調(diào)節(jié)系統(tǒng)的延遲率用ε表示。

如：Ne=15000kW，δ=5.5%，ε=0.15%

單位負(fù)載擺動(dòng)值為：Δ=15000×（0.15/5.5）=409.09kW

（2）單位速度擺動(dòng)值：

如：?jiǎn)挝活~定速度=3000轉(zhuǎn)/分鐘，ε=0.15%

然后Δn=3000×0.15%=4.5轉(zhuǎn)/分鐘

從上面的公式可知，在將單元集成到電網(wǎng)中之后必須確保穩(wěn)定的操作。單位調(diào)整系統(tǒng)的速度變化率越大越好，但速度的變化率，單元的不利動(dòng)態(tài)甩負(fù)荷特性和慢速率越小越好。如果延遲率太大，速度控制系統(tǒng)的運(yùn)行將被嚴(yán)重延遲，最終導(dǎo)致獨(dú)立運(yùn)行期間的速度擺動(dòng)或負(fù)載擺動(dòng)[2]。

2 調(diào)節(jié)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方法

2.1 靜態(tài)動(dòng)作試驗(yàn)

目的：檢查每個(gè)安全部門的行動(dòng)的可靠性。

做法：首先，打開汽輪機(jī)油泵（電動(dòng)泵），確定油壓；其次，每個(gè)安全裝置懸掛門以建立安全油；再次，主閥打開1/3；最后，根據(jù)緊急關(guān)閉油門，軸向位移，磁路斷路器順序依次開啟。

要求：主閥在1秒內(nèi)關(guān)閉，同步與否。

2.2 超速試驗(yàn)

目的：測(cè)試緊急安全設(shè)備的可靠性和準(zhǔn)確性。

做法：首先，使用同步器將速度提高到上限；其次，使用超速測(cè)試緩慢調(diào)節(jié)油門以提高速度，制作關(guān)鍵安全裝置并記錄運(yùn)行速度。

要求：連續(xù)三次，第一和第二運(yùn)動(dòng)速度差不大于0.6%n，即18轉(zhuǎn)，第三運(yùn)動(dòng)速度與第一和第二運(yùn)動(dòng)速度的平均值之差不大于1%n也就是30轉(zhuǎn)。

2.3 空負(fù)荷試驗(yàn)

目的：檢查調(diào)節(jié)系統(tǒng)感應(yīng)機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)放大機(jī)構(gòu)的靜態(tài)特性。

要求：前兩次測(cè)試通過后；2個(gè)蒸汽參數(shù)和真空度額定且穩(wěn)定。

方法：首先，使用同步器控制下限位置的速度（電網(wǎng)連接和斷開時(shí)的轉(zhuǎn)速）；其次，速度和速度在同一方向減小；再次，逐漸關(guān)閉小主閥，使速度緩慢下降到穩(wěn)定后的某一點(diǎn)記錄，記錄轉(zhuǎn)速，主油泵進(jìn)出油壓，蒸汽參數(shù)，真空值，機(jī)油位置，注意油動(dòng)機(jī)是不是打開主閥后端。最后，組織數(shù)據(jù)并繪制感應(yīng)機(jī)構(gòu)的靜態(tài)特性曲線和傳輸放大機(jī)制。

2.4 負(fù)荷試驗(yàn)

目的：檢查調(diào)節(jié)系統(tǒng)蒸汽分配機(jī)構(gòu)的靜態(tài)特性，并通過坐標(biāo)法繪制和確定調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜態(tài)特性。

條件：（1）前三次測(cè)試通過后；（2）除了蒸汽參數(shù)，真空值以及額定和穩(wěn)定外，電網(wǎng)循環(huán)必須穩(wěn)定且穩(wěn)定。

方法：首先，可以從0負(fù)載到滿負(fù)載，或從滿負(fù)載到0負(fù)載；其次，提升負(fù)荷不宜過快，負(fù)荷點(diǎn)穩(wěn)定后記錄，記錄不低于12；再次，記錄內(nèi)容：蒸汽參數(shù)，真空值，循環(huán)，負(fù)載，油動(dòng)位置；最后，整理數(shù)據(jù)，繪制執(zhí)行器的靜態(tài)特性曲線，然后用坐標(biāo)法繪制調(diào)整系統(tǒng)的靜態(tài)特性曲線進(jìn)行分析：不等速率，慢速率，部分無等速率[3]。

2.5 甩負(fù)荷試驗(yàn)

目的：測(cè)試調(diào)節(jié)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。

條件：（1）前四次測(cè)試通過后；（2）確保同步器可以減少從滿載到零負(fù)載的負(fù)載。

做法：三次：1/2，3/4，滿負(fù)載，確定減載后的穩(wěn)定速度，低于關(guān)鍵安全裝置的臨界速度，記錄每次減載后的穩(wěn)定速度。

3 結(jié)語

電廠汽輪機(jī)是一種高速、高溫、高壓設(shè)備，對(duì)安全運(yùn)行非常重要。另外，由于電能不能大量存儲(chǔ)，用戶對(duì)電能的需求隨時(shí)變化，所需的電能需要符合并適應(yīng)外部負(fù)載的變化，用戶要求高關(guān)于電波的質(zhì)量和頻率，不能太高或太低，并保證要求。一定的渦輪轉(zhuǎn)速。為了滿足上述要求，穩(wěn)定汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的正常運(yùn)行尤為重要，調(diào)節(jié)系統(tǒng)的定期測(cè)試不容忽視。