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前言:調節系統擺動過大直接威脅汽輪機組的安全穩定運行。某電廠機組存在此問題,導致瞬間負荷擺動為500~2000kwh;尤其是在加負荷時高壓油動機不能緩慢連續上升,而是間斷跳躍式地上升;而減負荷時高壓油動機常出現跳躍式地下降,即所謂的突增突減問題,因而嚴重地影響機組正常運行。
分析原因如下:
1.調節系統靜態特性差
1.1 調節系統遲緩率過大
實踐證明,調節系統工作不穩定常與遲緩率過大有關,因為遲緩率將會使負荷產生以下變化:
ΔP =Peε∕δ
式中: ΔP—負荷的變化值
ε—調速系統遲緩率
δ—調速系統速度變動率
Pe——額定功率
由上式可知,遲緩率越大,負荷的變化值也越大。遲緩率過大,不利于汽輪機的運行,惡化了機組甩負荷時的穩定性,對于并列運行的機組,遲緩率過大會引起負荷自發性擺動。
造成調節系統遲緩率過大的原因是多方面的,在運行和檢修方面的原因主要有:檢修質量不佳;隨動滑閥、壓力變換器滑閥、調速汽閥、油動機活塞等間隙過小;滑閥體有毛刺或清掃不干凈;過桿上的銷子松曠;調速系統各種螺旋形壓力彈簧的端面不平行,使彈簧作用力和運動方向呈一角度;調速汽門門桿間隙過大;油中有機械雜物、水份,未經常清洗,造成銷子活塞或錯油門被機械雜質和灰塵卡住。
1.2 調節系統速度變動率不符合規定
汽輪機調節系統速度變動率相當于汽輪機從空負荷至額定負荷的轉速變化率,其常用值為4%—5%,速度變動率越大,轉速變化引起的負荷變化越小;速度變動率越小,負荷變化越大,速度變動率過小時,會造成調節系統工作不穩定,太大時又會造成動態飛升轉速過高,易造成危急保安器動作。
影響調節系統速度變動率的因素主要有:壓力變換器上部彈簧剛度增加,速度變動率增大,彈簧剛度減小,則速度變動率也減小;油動機反饋窗口的寬度增加時,也會使速度變動率增大。
2.調節油系統異常
調節油系統異常對調節系統穩定性的影響也包括直接影響(如油壓波動)和間接影響(如油中滲有水份使元件部件生銹腐蝕和油中含有機械雜質等。)
2.1 油壓波動
引起調節系統油壓波動因素主要有以下兩方面:一是主油泵和注油器本身的工作性能不穩定;二是油系統中混入空氣。
2.2 調節部件漏油
調節系統部件漏油造成系統油壓過低,油動機出力不足,調節系統遲緩率增加及調節元件性能的失常,引起調節系統擺動,對安全生產十分不利。造成調節系統部件漏油原因很多,如調節系統部件磨損、腐蝕,造成配合間隙過大,油動機活塞缸壁局部摩擦嚴重,使油動機兩腔室短路;系統逆止閥不嚴等。
2.3 油質不良
油質不良包括油質不清潔及運行中油質惡化,由于液壓調節元件間隙很小,如果油中含有機械雜質,尤其是較硬的砂粒時,調節系統卡澀,造成調節系統擺動,這類現象較常見。有時機組在油質良好時調節系統工作完全正常,但隨著運行中油質的劣化,引起調節元件的銹蝕和卡澀,從而破壞了正常的工作狀態,使調節系統擺動。
3.配汽機構缺陷
3.1 調速汽門型線不良或磨損
調速汽門型線不良或磨損通常表現為空負荷時調節系統擺動,隨著機組運行年限不斷增加,由于汽流沖刷、頻繁打閘,使得調節汽門門芯與門座上出現不同程度的小坑和通溝等(我廠4#機和3#機調速汽門未更換前就存在此問題),而調節汽門是靠門芯與門座相接觸的圓型寬帶來密封,若缺陷出現在門芯與門座的型線處,會造成調節汽門漏汽,從而使機組轉速無法穩定。
3.2 調速汽門重疊度不正確
理想情況下,配汽機構特性(流量與閥門升程關系或功率與升程的關系)為一直線,但實際上卻有一定差別,差別程度不僅與每一調節汽門特性有關,還和相鄰的兩個調節汽門的重疊度有關,調節汽門重疊度過大或過小甚至存在空行程都對調節系統的穩定性有很大影響。
3.3 配汽機構卡澀
滑閥的作用力一般很小,因此卡澀力影響很大,對配汽機構來說,雖作用力較大,但卡澀力往往也較大,不可忽視。有時在冷態調整時,配汽機構動作靈活,但在熱態下則不一定能保證工作的靈活性,這是由于配汽機構各部件工作溫度不同,熱膨脹不均勻引起的。
4.解決問題的措施
4.1 對調速器滑閥進行改造
為了徹底解決調速器滑閥靈敏度降低,滑閥運動死區增大,系統遲緩率增大,系統失控,建議采用先進、成熟的旋轉滑閥技術,即調速滑閥、高低壓油動機反饋滑閥及錯油門滑閥,綜合滑閥的1號及2號均改為旋轉滑閥,然后進行精心調試,此項技術哈爾濱汽輪機廠已經成功研制,并有不少電廠使用,同時旋轉滑閥的改造工作量很少,原設備不動,只換上有關零件及獨立部套即可,安裝方便,可靠實用。
4.2 加強油管路系統清洗和透平油過濾
對于大修后機組一定要重視油管路清洗和透平油過濾,應特別注意檢查調節部套各腔室的死角,徹底清除砂粒等雜物,啟動前一定要保證油循環質量。在啟動輔助油泵前一定要先關閉出口門,待油泵運行正常后再緩慢開啟出口門提升油壓,進一步排出調節系統各部套及油路中空氣。
4.3 及時更換各種滑閥及其它活動部件
各種滑閥等活動部件的配合間隙應符合設計要求,對磨損或腐蝕嚴重的部件要及時更換。
結束語:
調節系統擺動是困擾汽輪機運行的難題,以上分析的調節系統擺動原因為日常檢修工作提供了理論依據,找出存在問題,并加以徹底解決,減少故障的處理時間,確保機組安全經濟可靠地運行。