汽輪機調節系統改造及相關問題的研究

宋冰騰

摘 要：汽輪機是電廠運行下非常重要的動力設備，汽輪機調節系統對汽輪機運行效率與質量等方面都有著直接影響，針對汽輪機運行存在問題對調節系統進行改造具有重要意義。下面文章就以此為基礎對汽輪機調節系統改造展開探討。

關鍵詞：汽輪機;調節系統;系統改造;調節改造

引言

如今我國越來越重視節能減排工程開始革新生產技術，在保證效率的前提下節約成本提高能源利用率避免浪費，許多企業也基于此進行研究，希望對高耗能設備進行改進提高利用率降低成本。通過對電力企業熱力系統進行研究可知，汽輪機組是尤為重要的一部分，但其也會消耗大量的能源，因此怎樣真正做到節能降耗是一個值得思考的問題。

1汽輪機調節系統的發展

我國早期汽輪機調節系統方案大多釆用純機械式，其中，機組轉速感應機構通常采用的是具有較強靈敏度的彈性調速器，也有使用調速泵，壓力調節系統采用的是壓力變換器和錯油門相結合的方式。近年來，國內電氣控制系統和相關元件不斷更新換代，我國電網自動化快速發展，人們開始使用電壓和液壓相融合的方式進行汽輪機調節系統改造。工作人員利用控制系統電氣元件發出通信信號，將其轉為液壓信號，以達到對汽輪機精準控制的目標。20世紀50年代，人們開始使用純電調節系統，該系統穩定性好，作用顯著。20世紀80年代后，隨著計算機技術的普及應用，工作人員開始在汽輪機調節方面使用數字電壓調節系統，結合電壓強功率信號，構建新型的計算機調節系統。

2汽輪機調節系統存在的問題

2.1汽輪機調節閥門功率波動

汽輪機調節閥門功率波動原因在汽輪機處于滿功率運行狀態下時，蒸汽需求與閥門開度指令曲線正好處于曲線斜率較大的區段內。在此區段內，曲線較陡，說明存在嚴重的變動現象。蒸汽的較大波動對于蒸汽需求量的影響有限，只會引起蒸汽需求量的極小波動。此時，閥位指令的階躍較大，在這種情況下高壓調閥閥位的響應較大。

2.2伺服閥堵塞、卡澀

調節系統在運行過程中會經常出現伺服閥卡澀問題，嚴重影響機組的安全穩定運行。統計發現，伺服閥堵塞占伺服閥故障次數的75%以上。一旦發生卡澀，會造成汽輪機汽閥開、關位置異常，處于全開或全關狀態無法實現調整。主要原因為伺服閥的閥芯與閥套間隙只有2μm，噴嘴與擋板間的間隙在3μm左右，極易發生堵塞卡澀，當油中有顆粒卡在當中時，就會使擋板始終靠近一個噴嘴且反饋桿無法將其拉回，造成滑閥兩端的差壓始終存在，滑閥始終移向一個方向，導致油動機處于全開或全關位置而無法控制。伺服閥發生卡澀時，運行人員不要著急進行操作，將指令輸入過高或過低，這樣容易造成閥門突關而引起參數大幅波動，影響機組安全穩定運行。運行人員應做好事故預想，同時聯系汽機、熱工檢修人員共同分析，制定好處理措施后，再開展后續處理工作[1]。

3汽輪機調節系統改造措施

3.1汽輪機額調節閥控制改造

在汽輪機的實際運行過程中，高壓調節閥與重要調節閥可以隨著整個機組運行的進行出現連續的位置變化，起到有效的調節作用。而高壓截止閥與中壓截止閥只有開與關兩個位置，在汽輪機的實際運行過程中不參與任何調節活動。從汽輪機調節閥的控制過程來看，主要是其中的控制系統根據后臺控制人員對汽輪機負荷、轉速等參數的控制進行調閥開度指令信號。此信號與其機組運行現場的調節閥閥位反饋緊密相關，通過兩者的求差計算、偏差積分，可以與指令信號疊加，實現對汽輪機幅值的限制。再經過限幅處理，信號可以直接經由硬接線與閥門控制VICKERS卡相連。此時，伺服卡指令信號與現場調節閥的閥位反饋信號在經過求差計算后，實現了對相關信號的增益處理。減去現場比例閥上的先導級閥位反饋信號、主級閥位反饋信號等，經由這些處理后的信號直接作用在比例閥上，可實現對油動機調節油的控制，有效實現了對閥門的驅動。

3.2提高伺服系統運行水平

在運行過程中，加強對伺服閥溫度的檢查，盡可能降低其工作環境溫度;同時，對靠近熱力設備的抗燃油供油、回油管路進行隔離、阻斷熱源傳遞。在機組啟動前，對伺服閥零位偏置進行試驗，在伺服閥失電的情況下，被控制的汽閥應緩慢關閉，同時記錄好關閉時間，發現問題及時對伺服閥進行檢查、更換。嚴格按制造廠家要求開展高壓調門活動試驗，不但可以防止閥門發生卡澀問題，而且可以促使油動機內油的循環，防止油動機活塞底部高溫抗燃油長時間囤積，造成抗燃油的劣化。根據運行經驗，伺服閥在正常條件下應結合機組A級檢修機會聯系專業廠家進行檢測、修復，如具備條件，建議每年對伺服閥進行清洗，以保證伺服閥具有良好的性能[2]。

3.3EH油系統改造

EH油系統的作用就是通過EH油泵為執行機構提供所需的EH高壓油，同時保持EH油的油質正常。為了保證油系統以及油質的正常，使系統長期可靠運行，EH油系統設有循環冷卻裝置，將EH油從油箱經EH油循環泵送入冷油器進行冷卻。抗燃油再生裝置長期保持運行，以改進EH油油質。抗燃油再生裝置為二級濾油結構，其中一個為樹脂濾器，其作用為吸收抗燃油中的酸性物質，以提高抗燃油的電阻率，防止發生電化學腐蝕，消除對伺服執行機構的影響;另一個濾油結構為再生裝置一級濾器，用以調整抗燃油的顆粒度。通過EH油再生泵將抗燃油先后送入樹脂濾器和再生裝置一級濾器，過濾后的抗燃油直接返回EH油箱。

3.4釆用抗燃油純電調系統進行調節系統控制

方案保留原系統的控制閥門，能夠徹底改造原有調節系統，主要工作介質由中壓和高壓抗油抗燃油共同構成。油動機進行改造，增加8套電液轉換器油動機。增加電子控制系統，有效調控汽輪機的轉速負荷。安保系統增加相應的保護功能，如AST跳閘保護和OPC超速限制保護功能。對于高壓燃油純電調方案來說，增加工作油壓力，能夠提升油動機運行效率，調節機組性能，因此該方案去掉原有的凸輪配氣機，便于管理閥門，提升汽輪機運行的安全性和經濟性[3]。

3.5加強對抗燃油系統油質的管理

加強抗燃油油質控制，對調節系統的安全可靠運行至關重要。為保證抗燃油油質，應加強油質的監督，嚴格按照DL/T571-2014《電廠用磷酸脂抗燃油運行維護導則》的規定開展工作，確保顆粒度SAEAS4059F等級≤6級，酸值≤0.15mgKOH/g。發現油質異常時要縮短分析周期。在維護工作中，建立抗燃油系統濾芯更換臺賬，定期對系統各濾芯進行檢查、更換，同時開展定期濾油工作，保證油質合格。在檢修過程中，必須做好抗燃油系統設備的防護、封堵工作，防止污染油質;同時，盡量避免凡士林等潤滑劑在液壓設備上的使用，避免對抗燃油油質造成老化或污染。目前，抗燃油基本上采用進口油，建議做好抗燃油儲存工作并做好臺賬記錄，在加入新油前，做好混油試驗，防止發生油質惡化。

結語

綜上所述，汽輪機作為工業企業生產中重要的設備，在工業機組運行中發揮著重要作用。調節閥門作為其中的核心部件，在運行過程中常常受到其他因素的干擾，嚴重降低了汽輪機的運行效率，使得汽輪機運行過程中存在著諸多安全隱患。結合汽輪機運行情況進行改造具有一定的效益價值，在具體工作中還需要結合實際情況進行研究和改造，以提高汽輪機運行效率。

參考文獻

[1]韓濤.汽輪機調節系統的改造研究[J].內燃機與配件，2019（10）：197-199.

[2]張中生，盧偉新，洪華，等.汽輪機軸封調節系統優化[J].內燃機與配件，2019（10）：59-60.

[3]張鵬君.汽輪機電液調節系統負荷波動原因分析與處理[J].機械管理開發，2018，33（10）：282-283.