調速系統油動機難以開啟的原因分析及處理

黃 波

(廣東粵華發電有限責任公司，廣東 廣州 510000)

轉速感受機構、傳動放大機構、反饋機構和配汽機構構成汽輪機調速系統。轉速感受系統利用汽輪機轉速感受變化，并且輸出物理量；放大傳動機構能夠放大較弱信號。和汽輪機調速系統故障結合，采取針對性措施，使檢修效率和質量得到提高，以此提高汽輪調速系統的安全性和穩定性。

1 燃氣輪機調速系統的構造

1.1 汽輪機轉速感受機構

汽輪機轉速能夠對汽輪機轉速變化全面掌握，利用物理量方式實現變化輸出，充分發揮傳動機構的作用。利用轉化差異性使用不同型式，包括電氣式、液壓式、機械式等，通過轉速變化離心力的原理，實現機械式、液壓式的工作。

1.2 配汽機構

高壓調節閥、主氣閥、再熱調節門、主汽門創建汽輪機調速系統配汽機構，使高汽主氣閥臥式布置。如果汽輪機出現緊急停機，立刻關閉主氣閥，將氣源切斷，在啟動時對汽缸內蒸汽流量控制。作為單座提升閥高壓調節閥，使閥門開度改變，從而掌握汽輪機進汽量。

1.3 放大傳動機構

通過油動機、反饋機構與滑閥創建放大傳動機構，由于降低調速器信號，無法直接啟動配汽機構，要求傳動放大機構放大信號，并且實現信號的轉移，充分發揮信號的作用。利用液壓式傳動放大，滑閥能夠控制流量大小，油動機包括旋轉式和往復式，放大功率對調速氣閥操縱為重點。

1.4 反饋機構

通過剛性反饋和彈性反饋構成反饋機構，利用反饋量和時間的變化決定。剛性反饋是指在動作過程中會出現反饋量，和時間差異沒有關系。彈性反饋通過有差調節的方式使系統正常工作，降低反饋量，動態與靜態具有不同的偏差表現，此方式在壓力不變供熱汽輪機中使用。

2 調速系統油動機異常描述

電廠受到外部電網事故的沖擊，三臺機出現甩負荷并且超速，OPC超速保護動作觸動，OPC動作復位之后，因為高調門開度不足，無法恢復三臺機的轉速，持續下降，導致三臺機組跳閘，中斷廠用電，表1為3號機過程數據。

表1 3號機過程數據

3 過程原因分析

3.1 錯油門工作原理

錯油門套筒和殼體腔室實現五檔不同功能油路的創建，動力油進油為中間部分，相鄰的兩個分別和油缸活塞上下腔相同。在工作過程中，通過錯油門滑閥對油的流向進行控制，滑閥指的是滑閥體和轉動盤的組合件，工況穩定時滑閥上端彈簧力和下端二次油作用力平衡，滑閥在中間的位置，滑閥凸肩封住了中間套筒油口，阻斷油缸進出油路，所以油缸活塞沒有動作，氣閥開度沒有改變。如果工況改變會提高二次油壓，使滑閥力平衡改變。所以，在油缸活塞上腔油口具備動力油時，接通活塞下腔和回油。因為油缸活塞上腔進油，下腔排油，所以活塞下行，加大調節氣閥的開度，增加進入到汽輪機蒸汽流量，提高機組轉速。另外，活塞下行，利用反饋板彎角杠桿等動作，增加了錯油門彈簧工作負荷，在作用在滑閥中二次油壓力和彈簧力平衡的時候，滑閥為中間位置，氣閥開度在新位置。假如降低二次油壓，各個環節的動作和以上過程相反。為了使油動機動作靈敏敏度得到提高，將特殊結構錯油門應用到油動機中，主要特點就是在工作過程中錯油門滑閥轉動，并且上下顫振。以此，在創建滑閥滑閥體與轉動盤加工通油孔、油腔，在轉動盤上端設置推力球軸承。

3.2 電超速保護裝置

在甩負荷動態試驗過程中，甩全負荷轉速在電超速保護系統投入時飛升到3445 r/min；切除電超速保護系統時甩全負荷轉速飛升到3480 r/min；調節系統動態遲緩率比0.3%值要高。以此可以看出來，無論是否使用電超速保護系統，此機組都無法甩掉全負荷。其實，一臺良好動態性能的機組在甩掉全負荷的時候，調節系統要使機組轉速控制就是危急遮斷器動作轉速。此機組轉速危急遮斷器動作轉速中，此汽輪機只能夠根據危急遮斷器避免出現超速事故，對機組安全運行造成了威脅。實踐證明，危急遮斷器為靜止狀態，會出現動作失常、卡澀等問題，所以只是根據危急遮斷器是無法保證機組安全運行。

對液壓熱控回路、控制系統、電氣等進行全面分析，表示液壓控制系統響應延遲，甩負荷時候預啟時間比較長，前0.5 s油動機沒有起動，高壓油動機從動作開始到結束只需要0.8 s。油動機動作前0.5 s，全負荷蒸汽量進入到汽輪機對于甩負荷之后，轉速飛升具有一定的影響，油動機動作后0.8 s蒸汽量也從滿負荷狀態到零，時間越長，轉速飛升也就會越嚴重。

3.3 調速氣閥重疊度不當

主要是降低負荷擺動，由于開啟調速氣閥過程中，初開階段的閥前閥后的壓差比較大，增加進汽量。在開閥門過程中，前后壓差會縮小。這個時候，增加了氣閥開度，進汽量增長比較緩慢。假如重疊度不當，那么油動機進程和流量關系曲線并不會出現不光滑連續曲線。三號機組檢修完成并且啟動，空負荷試驗調速系統正常工作。并網帶負荷之后，操作同步器對負荷有所改變的時候，機組會出現大幅度負荷擺動，個別工況能夠穩定負荷。

3.4 設備部件漏油

在燃氣輪機調速系統部件漏油的時候，會使調速系統油壓降低，以此使油動力不足，增加了調速系統的遲緩率，汽輪機調速系統出現晃動；另外，系統部件嚴重漏油會對汽輪機穩定、安全的運行造成危害。汽輪機調速系統液壓調節油路并不平整、系統部件嚴重磨損、腐蝕等，都會導致油系統零件漏油。和汽輪機油系統部件漏油情況結合，對汽輪機組油壓的變化情況密切重視，必要的時候停機調整汽輪機，并且針對汽輪機系統漏油時候及時使用堵漏和防火的措施。

4 治理措施

利用以上分析可以看出來，油動機沒有正常動作主要是因為工作油源的油壓持續降低，對應DEH指令輸出二次油壓也在降低，從而導致油動機無法根據相應的指令達到相應開度。所以要避免出現以上問題，穩定調速油壓，避免陷入到惡性循環中。針對以上問題，提出了以下治理措施：

其一，三臺機輔助油泵提前啟動，保證調速系統的油壓不會發生改變，并不會跟著汽輪機轉速的變化而出現改變，設置OPC動作后聯動輔助油泵，保證OPC復位之后的調速油壓比較穩定，使油泵機和DDV閥都能夠正常的工作。此種措施比較簡單，只需要實現熱控對于輔助油泵自啟控制邏輯進行修改就能夠實現；

其二，設置獨立的高壓抗燃油站，從而使調節油系統能夠脫離主機轉速關系，穩定油源的壓力，使調速系統靈敏性得到提高。但是改造投資比較大，需要設置抗燃油箱，并且使整套調速部件進行更換；

其三，在二次油壓和調速系統中實現獨立油泵的設置，OPC動作之后和啟動油泵連鎖，通過此油泵能夠提供二次油壓，通過注油泵提供油動機動力油。

其四，在高壓油動機兩側機底安裝電磁閥，在機組甩負荷時使電磁閥通電，將二次油壓泄去并且進入到高壓油中。由于新加裝高壓油動機接近電磁閥，油管短，沒有不必要管件，有效縮短高壓油動機延時關閉時間，促進高壓油動機關閉。

5 結語

汽輪機調節系統屬于繁雜液壓傳動系統，因為系統部件比較多，所以提高了調節系統故障診斷難度。所以本文和調速系統的結構特點結合，針對調速系統常見故障，要求檢修人員的安全責任意識得到強化，針對性的使用相應解決措施，并且熟練掌握調速系統故障的檢修方法，使工業生產日常需求得到滿足，使安全隱患全面消除，從而能夠保證汽輪機調速系統穩定、安全地運行。