汽輪機調(diào)速系統(tǒng)失控原因與處理措施

姚聞鵬

摘要：汽輪機調(diào)速系統(tǒng)是調(diào)節(jié)機組運行狀態(tài)的主要環(huán)節(jié)，雖然在設(shè)計汽輪機期間已經(jīng)特別重視調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化，但該系統(tǒng)依然會受到保護誤動、油壓擾動或者是機械振動等因素干擾，引發(fā)調(diào)速系統(tǒng)故障。本文先討論汽輪機調(diào)速系統(tǒng)的原理，然后分析調(diào)速系統(tǒng)失控的主要原因，最后給出改善調(diào)速系統(tǒng)失控故障的處理措施，期望通過維護和檢修保證汽輪機調(diào)速系統(tǒng)穩(wěn)定。

關(guān)鍵詞：汽輪機;調(diào)速系統(tǒng);失控原因;處理

前言：汽輪機的自動調(diào)速控制系統(tǒng)主要是具有兩個基本方面的控制功能;將兩臺汽輪機在正常操作工況下連續(xù)運行的汽輪轉(zhuǎn)速速度限制在系統(tǒng)規(guī)定的負載溫度控制范圍內(nèi);兩個透平汽輪并聯(lián)自動操作系統(tǒng)可以對兩個透平的汽輪負載溫度進行自動調(diào)節(jié)。汽輪機的三軸調(diào)速傳動系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟性的運營直接就會影響到發(fā)電廠和水力火電廠的安全經(jīng)濟運營、甚至可能會直接影響水力電網(wǎng)的安全經(jīng)濟運營。所以，解決好機車汽輪機傳動調(diào)速系統(tǒng)正常工作的傳動穩(wěn)定性不足問題已經(jīng)迫在眉睫。現(xiàn)如今，由我國汽輪機整車工業(yè)生產(chǎn)廠家所研發(fā)生產(chǎn)的各種類型汽輪機車的調(diào)速液壓傳動系統(tǒng)大多數(shù)已經(jīng)全部采用了完全自動化的調(diào)速液壓傳動控制，靈敏度高，動作靈活。但是，由于制造、安裝、維修和運行中存在的一些問題，調(diào)速系統(tǒng)在運行過程中會出現(xiàn)不穩(wěn)定，并分析了調(diào)速系統(tǒng)不穩(wěn)定的可能原因和解決辦法。

1 汽輪機調(diào)速系統(tǒng)原理概述

汽輪機調(diào)速系統(tǒng)主要由數(shù)字式調(diào)節(jié)器、調(diào)節(jié)汽閥、電液轉(zhuǎn)換器、液壓伺服機構(gòu)等部分組成，其中數(shù)字式調(diào)節(jié)器是調(diào)速系統(tǒng)的核心模塊，呈現(xiàn)出控制計算機的效果，依據(jù)用戶所輸入的具體運行參數(shù)，按照輸入和輸出口令，傳遞和接收調(diào)速信號，達到控制速度的目的。汽輪機調(diào)速系統(tǒng)之所以具備調(diào)速控制的作用，主要是因為系統(tǒng)當(dāng)中安裝可以感應(yīng)到汽輪機轉(zhuǎn)速參數(shù)的傳感器，經(jīng)過實時參數(shù)信息傳遞，將汽輪機的轉(zhuǎn)速信號轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的磁沖信號，該信號再繼續(xù)經(jīng)過SDP測速卡件，最終形成電信號進入到DPU單元當(dāng)中，該單元對電信號進行處理，計算機后臺接受到電信號后對比汽輪機原本設(shè)定的速度信號和傳輸過來的速度信號，發(fā)送速度調(diào)節(jié)指令[1]。

2 汽輪機調(diào)速系統(tǒng)失控原因分析

根據(jù)汽輪機調(diào)速系統(tǒng)失控實際情況，對導(dǎo)致失控問題的原因展開分析，發(fā)現(xiàn)汽輪機調(diào)速系統(tǒng)失控主要受到下述幾個因素的影響：

第一，部分零件存在卡澀情況。調(diào)速系統(tǒng)的元件需要保持穩(wěn)定運動狀態(tài)，才能確保轉(zhuǎn)速參數(shù)信號能夠準(zhǔn)確傳遞。而如果部分元件存在卡澀情況，必然會導(dǎo)致運動部件緩慢活動或者是直接靜止，此時系統(tǒng)當(dāng)中的控制油壓出現(xiàn)異常。系統(tǒng)元件的卡澀所引起的脈沖油壓變化影響機動活塞無法做同步運動，在未經(jīng)過相應(yīng)調(diào)節(jié)情況下，系統(tǒng)當(dāng)中的氣閥開度與DPU單元中所傳輸?shù)男盘栔噶畎l(fā)生偏差，此時調(diào)速系統(tǒng)會隨之失控。

第二，上文原理分析中提到調(diào)速系統(tǒng)之所以會達到調(diào)速控制的功能，主要是因為系統(tǒng)當(dāng)中所包含的電液控制轉(zhuǎn)換器所進行的信號轉(zhuǎn)換與控制，在將汽輪機的轉(zhuǎn)速信號轉(zhuǎn)化為電信號以后，通過對內(nèi)部閥門位置以及脈沖油壓的調(diào)控，達到調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的目的[2]。但是，如果調(diào)速系統(tǒng)中出現(xiàn)信號零點偏移的情況，調(diào)速系統(tǒng)必然因此出現(xiàn)失控問題。信號零點偏移意味著DPU單元在發(fā)送指令信號期間，指令信號與閥門位置所反映出的數(shù)據(jù)存在偏差，此時信號零點無法與機械零位達到重合，汽輪機的調(diào)解氣閥開啟功能無法達成。

第三，汽輪機潤滑油、動力油都使用統(tǒng)一油箱的油質(zhì)，因為油箱、油路系統(tǒng)密封不嚴(yán)，會致使氧化物進入油路，導(dǎo)致潤滑油從黃色變成紅褐色，而且會在汽輪機的前箱油擋處有可能因汽輪機前軸封不嚴(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，潤滑油在工作時也會存在機械磨削的混入造成油質(zhì)變差[3]。

3 汽輪機調(diào)速系統(tǒng)失控問題的處理措施

3.1 元件卡澀問題處理

為了避免汽輪機的調(diào)速控制系統(tǒng)發(fā)生卡澀，汽輪機操作保養(yǎng)人員要定期進行汽輪機的清潔工作，避免尾渣出現(xiàn)累積;要按照規(guī)定，定期更換動力油、潤滑油;要保證汽輪機油質(zhì)的清潔、保證汽輪機汽水系統(tǒng)密封的正常工作;進而確保各個運動部件不發(fā)生腐蝕。

3.2 信號零點偏移問題處理

信號零點的偏移主要是因為：信號傳感器線路質(zhì)量存在問題、傳感器線路與強磁場間隔過近、信號處理電路存在設(shè)計缺陷等。針對上述原因，首先在傳感器線材選購時，要選擇正規(guī)品牌、具有一定屏蔽功能的線材;其次在汽輪機線路鋪設(shè)時，各傳感器線路要遠離動力線等強磁場區(qū)域、并進行單獨敷設(shè);最后要對信號處理電路進行必要的完善，使其具備一定的雜波處理能力，最終達到信號傳輸不失真的目的。

3.3 油質(zhì)問題處理

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

結(jié)束語

綜上所述，汽輪機的調(diào)速控制系統(tǒng)若是出現(xiàn)故障或者是失穩(wěn)狀態(tài)，就可能對機組正常的運行造成嚴(yán)重的影響，甚至可能會直接導(dǎo)致整個機組的振動乃至是崩潰。而我們又通過進行了一系列的市場調(diào)查和研究，發(fā)現(xiàn)影響汽輪機調(diào)速控制系統(tǒng)失穩(wěn)的因素種類繁多，所以當(dāng)汽輪機開始投入運行和工作之后，若是出現(xiàn)了失穩(wěn)的現(xiàn)象，就需要經(jīng)過維護人員的逐條檢測和排查，才能最終判斷出造成汽輪機調(diào)速控制系統(tǒng)失穩(wěn)的真實原因。這樣就可以做到及時進行處理，保障汽輪機運轉(zhuǎn)的安全。汽輪機是在工業(yè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。我國發(fā)展進步已達一定程度。相信在不久的將來，汽輪機的技術(shù)和發(fā)展必將會再上一層樓，而當(dāng)今的某些時候，汽輪機調(diào)速和控制系統(tǒng)的失穩(wěn)問題也已被全面地解決。希望本文通過對于汽輪機調(diào)速系統(tǒng)的失穩(wěn)進行分析，將會對我國汽輪機技術(shù)的發(fā)展具有一些借鑒和指導(dǎo)意義。

參考文獻

[1]侯岳.汽輪機調(diào)速系統(tǒng)失控原因分析及對策[J].電子樂園，2019（12）：0246-0246.

[2]左興堂、柳丙軒、劉廣于、楊會永.抽凝式發(fā)電機組汽輪機調(diào)速系統(tǒng)故障分析及處理[J].冶金動力，2020，No.250（12）：47-50.

[3]沙謙.55MW汽輪機調(diào)速汽門卡澀原因的分析及防范措施[J].科技風(fēng)，2019，No.394（26）：128-128.