汽輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)失控原因與處理措施

王金毅

（霍州煤電集團(tuán)呂梁山煤電有限公司方山發(fā)電廠，山西 呂梁 033102）

1 汽輪機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介與工作原理

1.1 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介

汽輪機(jī)的調(diào)速控制系統(tǒng)主要是由數(shù)字式調(diào)節(jié)器、電液轉(zhuǎn)換器、液壓伺服機(jī)構(gòu)、調(diào)節(jié)汽閥等組成。數(shù)字式調(diào)節(jié)器是以微處理器為核心的模塊化計(jì)算機(jī)控制裝置，根據(jù)用戶運(yùn)行參數(shù)、條件編程組態(tài)，通過(guò)輸入輸出接口，接受、輸出模擬量、開(kāi)關(guān)量信號(hào)進(jìn)行控制[1-2]。電液轉(zhuǎn)換器接受調(diào)節(jié)器輸出的標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)，輸出與輸入電流信號(hào)相對(duì)應(yīng)的調(diào)節(jié)信號(hào)油壓。液壓伺服機(jī)構(gòu)由錯(cuò)油門(mén)、油動(dòng)機(jī)、啟動(dòng)閥等組成。調(diào)節(jié)信號(hào)油壓經(jīng)液壓伺服機(jī)構(gòu)放大，控制油動(dòng)機(jī)活塞移動(dòng)，通過(guò)調(diào)節(jié)杠桿，改變調(diào)節(jié)汽閥的開(kāi)度，調(diào)節(jié)汽輪機(jī)的進(jìn)汽量。汽輪機(jī)控制調(diào)速系統(tǒng)示意圖，如圖1 所示。

圖1 汽輪機(jī)控制調(diào)速系統(tǒng)示意圖

1.2 調(diào)速控制的原理

汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速參數(shù)是通過(guò)轉(zhuǎn)速檢測(cè)傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)出來(lái)的。轉(zhuǎn)速傳感器本質(zhì)上是一種磁脈沖發(fā)生器，它把汽輪機(jī)“齒盤(pán)”的轉(zhuǎn)動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的磁脈沖信號(hào)，磁脈沖信號(hào)再經(jīng)過(guò)SDP 測(cè)速卡件轉(zhuǎn)換成相應(yīng)轉(zhuǎn)速的電信號(hào)。與轉(zhuǎn)速相應(yīng)的電信號(hào)傳送于DPU 處理單元中，DPU 將轉(zhuǎn)速信號(hào)與汽輪機(jī)設(shè)定的轉(zhuǎn)速加以比較，通過(guò)各項(xiàng)邏輯運(yùn)算輸出閥位指令信號(hào)至VPC 伺服卡，VPC 伺服卡將閥位指令信號(hào)同LVDT調(diào)節(jié)汽閥反饋信號(hào)進(jìn)行比較、并經(jīng)PID 運(yùn)算后輸出控制電信號(hào)至電液轉(zhuǎn)換器，電液轉(zhuǎn)換器將控制電信號(hào)轉(zhuǎn)換成脈沖油壓信號(hào)[3]；在脈沖油壓的作用下錯(cuò)油門(mén)內(nèi)部的滑閥上下位移，使高壓油及回油通過(guò)機(jī)械油路與油動(dòng)機(jī)的油室連通；活塞在油室差壓的作用下反向位移，帶動(dòng)機(jī)械杠桿及末端連接的蝶閥組上下滑動(dòng)，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)汽輪機(jī)調(diào)節(jié)氣閥及進(jìn)汽量的調(diào)節(jié)。

當(dāng)調(diào)速機(jī)構(gòu)中油動(dòng)機(jī)活塞上下移動(dòng)時(shí)，反饋滑閥將發(fā)生反向運(yùn)動(dòng)，反作用于脈沖油壓，使錯(cuò)油門(mén)內(nèi)部滑閥回到中心位置、關(guān)閉油動(dòng)機(jī)油室油路；同時(shí)LVDT 將調(diào)節(jié)汽閥反饋信號(hào)傳輸至數(shù)字調(diào)節(jié)器，使電液轉(zhuǎn)換器的內(nèi)部閥芯回到平衡位置，脈沖油壓恢復(fù)平衡壓力。

2 汽輪機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)失控的原因

2.1 部件卡澀造成調(diào)速失控

汽輪機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)部分元件發(fā)生卡澀現(xiàn)象，是造成調(diào)速控制系統(tǒng)發(fā)生失控故障的主要原因之一。發(fā)生卡澀的主要原因是由于運(yùn)動(dòng)部件發(fā)生活動(dòng)靜止或者活動(dòng)緩慢造成，該現(xiàn)象的出現(xiàn)會(huì)使控制油壓不正常。另外，油質(zhì)差、運(yùn)動(dòng)部件發(fā)生銹蝕也會(huì)出現(xiàn)卡澀。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)卡澀時(shí)，脈沖油壓發(fā)生變化時(shí)油動(dòng)機(jī)活塞不能同步進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)，最終導(dǎo)致調(diào)節(jié)汽閥的開(kāi)度與DPU 處理單元發(fā)出的指令信號(hào)發(fā)生較大偏差；脈沖油壓增大或減小到一定數(shù)值時(shí)，油動(dòng)機(jī)活塞瞬間發(fā)生突變?cè)斐烧{(diào)節(jié)汽閥的過(guò)調(diào)。通過(guò)上述情況基本可以斷定調(diào)速控制系統(tǒng)機(jī)械部件有卡澀問(wèn)題[4]。

2.2 信號(hào)零點(diǎn)偏移造成調(diào)速失控

調(diào)速控制主要是由電液控制轉(zhuǎn)換器根據(jù)VPC伺服卡控制電信號(hào)，通過(guò)靜態(tài)調(diào)試確定內(nèi)部閥芯位置、及脈沖油壓。當(dāng)出現(xiàn)信號(hào)零點(diǎn)的偏移時(shí)，DPU 處理單元發(fā)出的指令信號(hào)與LVDT 調(diào)節(jié)汽閥反饋信號(hào)發(fā)生偏差，并且電液控制轉(zhuǎn)換器內(nèi)部閥芯位置反饋、脈沖油壓也和靜態(tài)調(diào)試數(shù)據(jù)不一致；信號(hào)零點(diǎn)的偏移使得電氣零位與機(jī)械零位不重合，極易造成汽輪機(jī)掛閘即發(fā)生調(diào)節(jié)汽閥開(kāi)啟的現(xiàn)象。通過(guò)上述數(shù)據(jù)及現(xiàn)象就可以判定信號(hào)是否出現(xiàn)零點(diǎn)偏移現(xiàn)象。

2.3 油質(zhì)問(wèn)題造成調(diào)速失控

汽輪機(jī)潤(rùn)滑油、動(dòng)力油都使用統(tǒng)一油箱的油質(zhì)，因?yàn)橛拖洹⒂吐废到y(tǒng)密封不嚴(yán)，會(huì)致使氧化物進(jìn)入油路，導(dǎo)致潤(rùn)滑油從黃色變成紅褐色，而且會(huì)在汽輪機(jī)的前箱油擋處有可能因汽輪機(jī)前軸封不嚴(yán)發(fā)生串汽現(xiàn)象。從上述情況可以判定，油路系統(tǒng)中水分的存在，另外，潤(rùn)滑油在工作時(shí)也會(huì)存在機(jī)械磨削的混入造成油質(zhì)變差[5]。

3 汽輪機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)故障的處理措施

3.1 部件卡澀的處理措施

為了避免汽輪機(jī)的調(diào)速控制系統(tǒng)發(fā)生卡澀，汽輪機(jī)操作保養(yǎng)人員要定期進(jìn)行汽輪機(jī)的清潔工作，避免尾渣出現(xiàn)累積；要按照規(guī)定，定期更換動(dòng)力油、潤(rùn)滑油；要保證汽輪機(jī)油質(zhì)的清潔、保證汽輪機(jī)汽水系統(tǒng)密封的正常工作；進(jìn)而確保各個(gè)運(yùn)動(dòng)部件不發(fā)生腐蝕。

3.2 信號(hào)零點(diǎn)偏移的處理措施

信號(hào)零點(diǎn)的偏移主要是因?yàn)椋盒盘?hào)傳感器線路質(zhì)量存在問(wèn)題、傳感器線路與強(qiáng)磁場(chǎng)間隔過(guò)近、信號(hào)處理電路存在設(shè)計(jì)缺陷等。針對(duì)上述原因，首先在傳感器線材選購(gòu)時(shí)，要選擇正規(guī)品牌、具有一定屏蔽功能的線材；其次在汽輪機(jī)線路鋪設(shè)時(shí)，各傳感器線路要遠(yuǎn)離動(dòng)力線等強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域、并進(jìn)行單獨(dú)敷設(shè)；最后要對(duì)信號(hào)處理電路進(jìn)行必要的完善，使其具備一定的雜波處理能力，最終達(dá)到信號(hào)傳輸不失真的目的[6-7]。

3.3 油質(zhì)問(wèn)題的處理措施

汽輪機(jī)所用油質(zhì)的好壞，直接關(guān)系著汽輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的各項(xiàng)性能。因此，汽輪機(jī)用油采購(gòu)必須選擇統(tǒng)一標(biāo)號(hào)的優(yōu)質(zhì)油料。操作人員必須進(jìn)行定期、不定期的油質(zhì)化驗(yàn)，為了保證油路系統(tǒng)的干凈，必須定期油濾、并按周期進(jìn)行更換。

4 結(jié)語(yǔ)

汽輪機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)的性能直接關(guān)系到主機(jī)的運(yùn)行工況。如果汽輪機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)發(fā)生故障，將對(duì)汽輪機(jī)的安全性、穩(wěn)定性產(chǎn)生重大影響。所以，汽輪機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)的故障診斷、處理措施非常重要；需要相關(guān)人員能夠及時(shí)找出故障產(chǎn)生的原因，并針對(duì)故障原因采取相應(yīng)的措施，進(jìn)而確保汽輪機(jī)能夠安全、穩(wěn)定運(yùn)行。