汽輪機液壓調節(jié)系統(tǒng)負荷波動的原因分析及處理

李東欽

(大唐洛陽熱電廠，河南 洛陽 471039)

1 問題的提出

大唐洛陽熱電廠#1機組為俄羅斯烏拉爾汽輪機制造廠生產的ПΤ－140/165－130/15－2型、一段可調整工業(yè)抽汽、兩段可調整采暖抽汽的機組，機組采用了液壓式調節(jié)系統(tǒng)。該機組于1999年5月投產，2003年5月后調節(jié)系統(tǒng)出現了較大的波動現象，運行中高壓油動機波動幅度在10mm左右，機組負荷波動10～12 MW，對電網頻率變化過于敏感，電網頻率變化時機組負荷波動過大，影響了#1機組的穩(wěn)定運行。

2003－10－27—11－02，為了提高機組運行的穩(wěn)定性，消除調節(jié)系統(tǒng)的波動，大唐洛陽熱電廠決定利用#1機組小修的機會，對汽輪機調節(jié)系統(tǒng)進行靜態(tài)整定試驗、空載試驗和帶負荷試驗，查找造成調節(jié)系統(tǒng)波動的原因。

2 靜態(tài)試驗

(1)此次試驗采用美國尼高利公司生產的Odyssey型數據采集儀(儀器編號QJ1－98Q081)進行自動記錄，儀器精度為0.05%，最高采樣頻率為10萬次/s，此次試驗使用100次/s的采樣頻率進行采集。

(2)將高壓油動機行程、一次油壓、二次油壓、主油泵入口油壓、主油泵出口油壓、潤滑油壓、轉速、功率信號接入采集儀，在調節(jié)系統(tǒng)進行靜態(tài)試驗及運行試驗時進行記錄，根據記錄情況進行數據處理與分析。

(3)試驗應滿足以下條件:

1)透平油油質合格，油溫(45±5)℃;

2)自動主汽門、各油動機能夠正常開啟和關閉。

(4)調節(jié)系統(tǒng)設計特點。根據該型汽輪機調節(jié)系統(tǒng)設計的特點，調速器? 65 mm滑閥上設有凸形油窗(凸為圖形，表明了油窗的形狀和方向，下同)，該異形油口的作用是使轉速在不同區(qū)間時調節(jié)系統(tǒng)的速度不等率存在差異:在啟動過程中，一次油壓從0.925 MPa升至1.006 MPa時，? 65 mm 滑閥凸形油窗下部處于工作位置，高壓油動機變化速率為1.11 mm/0.01 MPa，速度不等率為 4.7%;在并網工作段附近，一次油壓從1.006 MPa升至1.117 MPa時，? 65mm滑閥凸形油窗中部處于工作位置，高壓油動機變化速率為 5.68 mm/0.01 MPa，速度不等率為9.2%;在發(fā)生甩負荷等故障及轉速異常上升過程中，一次油壓從1.117 MPa升至1.180 MPa時，? 65 mm滑閥凸形油窗上部處于工作位置，高壓油動機變化速率為15.08mm/0.010MPa，速度不等率為3.5%。

(5)調整前靜態(tài)試驗情況。在檢修期間，未作任何調整。首先對調節(jié)系統(tǒng)進行了靜態(tài)試驗，復查調節(jié)系統(tǒng)的速度不等率。用試驗臺建立模擬一次油壓為1.080 MPa，搖同步器使高壓油動機開至174 mm(滿負荷位置)，測得? 65mm滑閥距上支點8.3 mm(滑閥芯桿頂部至殼體為104 mm)，然后改變模擬一次油壓使高壓油動機從全開至全關，記錄模擬一次油壓與高壓油動機行程。試驗錄波圖如圖1、圖2所示。根據錄波圖可計算出在滿負荷位置的調節(jié)系統(tǒng)速度不等率為4.33%，其中工作段局部速度不等率為4.13%。

從試驗可以看出，調整前? 65 mm滑閥凸形油窗上部處于工作位置，局部速度不等率偏小。

(6)調整后靜態(tài)試驗情況。根據復查的調節(jié)系統(tǒng)速度不等率及小修后第1次啟動情況，第1次啟動停機后對速度不等率進行了調整。建立模擬一次油壓為1.080 MPa，搖同步器使高壓油動機開至174 mm(滿負荷位置)，調整? 65 mm滑閥距上支點5.3 mm(滑閥芯桿頂部至殼體為107 mm)。

? 65mm滑閥調整后，再次對調節(jié)系統(tǒng)進行了靜態(tài)試驗，檢查調節(jié)系統(tǒng)的速度不等率。建立模擬一次油壓為1.080 MPa，搖同步器使高壓油動機行程分別開至174 mm(滿負荷位置)、147 mm(中間負荷位置)、42 mm(空負荷位置)，然后改變模擬一次油壓使高壓油動機從全開至全關，記錄模擬一次油壓與高壓油動機行程。試驗錄波圖如圖3～圖7所示，根據錄波圖計算出在滿負荷位置時的調節(jié)系統(tǒng)速度不等率為4.56%，其中，工作段局部速度不等率為9.28%;在中間負荷位置，調節(jié)系統(tǒng)速度不等率為3.94%，其中，工作段局部速度不等率為7.44%;在空負荷位置，調節(jié)系統(tǒng)工作段局部速度不等率為3.65%。

從試驗可以看出，調整后，? 65 mm滑閥凸形油窗中部處于工作位置，局部速度不等率與設計基本相同。

3 空載試驗情況

3.1 第1次空載試驗情況

檢修后第1次啟動，在3000r/min空轉狀態(tài)，啟動油泵退出工作，調節(jié)系統(tǒng)存在較大的擺動現象，高壓油動機擺動8～15 mm，轉速擺動3～5 r/min?？辙D時對轉速、一次油壓、高壓油動機行程進行了記錄，試驗錄波圖如圖8、圖9所示。根據圖8計算出空負荷位置調節(jié)系統(tǒng)工作段局部速度不等率為1.86%，根據圖9計算出空負荷位置調節(jié)系統(tǒng)工作段局部速度不等率為1.79%。

從試驗可以看出，在第1次啟動時，調節(jié)系統(tǒng)存在較大的擺動，調節(jié)系統(tǒng)工作段局部速度不等率偏小，不符合設計要求。

3.2 第2次空載試驗情況

經過調整后第2次啟動，在3 000 r/min空轉狀態(tài)，啟動油泵退出工作前后，空轉時對轉速、一次油壓、高壓油動機行程進行了記錄，試驗錄波圖如圖10、圖11所示。根據圖10計算出空負荷位置調節(jié)系統(tǒng)工作段局部速度不等率為2.31%，根據圖11計算出空負荷位置調節(jié)系統(tǒng)工作段局部速度不等率為 3.18%。

從試驗可以看出，第2次啟動時調節(jié)系統(tǒng)較大擺動的現象得以消除。

4 帶負荷試驗

第2次啟動后，在并網運行狀態(tài)對轉速、主油壓、主油泵入口油壓、冷油器出口油壓、一次油壓、高壓油動機行程、功率進行了記錄，試驗錄波圖如圖12～圖15所示。根據圖12計算出85 MW負荷位置調節(jié)系統(tǒng)工作段局部速度不等率為9.69%，與設計基本相同。

從試驗中可以看出，目前在各負荷工況下，調節(jié)系統(tǒng)出現較大擺動的現象得以消除，高壓油動機行程波動不超過5 mm，負荷波動不超過3 MW。

從試驗可以看出，運行中冷油器出口油壓(潤滑油壓)波動小于5 kPa時，高壓油動機波動小于2 mm，負荷波動小于2 MW。

從試驗可以看出，運行中冷油器出口油壓(潤滑油壓)存在10 kPa左右的低頻波動(出現間隔大于1 min，波動周期10～30 s)，使高壓油動機行程出現3～5 mm的波動，負荷波動2～3 MW。

5 試驗結果

經過調整和處理，#1機組汽輪機調節(jié)系統(tǒng)能夠滿足正常運行的需要，運行中負荷波動小于3 MW，高壓油動機行程波動不大于5 mm，機組對電網頻率變化反應正常，機組調節(jié)系統(tǒng)波動較大的問題徹底得到解決。

圖15 #1機組帶負荷運行曲線4

6 結論

(1)從調整試驗可以看出，機組調節(jié)系統(tǒng)擺動較大的主要原因是? 65mm滑閥凸形油窗上部處于工作位置，造成調節(jié)系統(tǒng)工作段局部速度不等率偏小。

(2)從機組帶負荷試驗中可以看出，運行中冷油器出口油壓(潤滑油壓)存在10 kPa左右的波動是引起調節(jié)系統(tǒng)波動的主要原因之一，建議對油箱油位、油質進行檢查，利用檢查的機會對射油器進行重點檢查，檢查安裝尺寸是否符合設計要求、噴嘴流道是否光滑、喉部及擴壓管是否光滑。鑒于當前運行情況，調節(jié)系統(tǒng)可以滿足機組需要，達到了試驗調整目的。

［1］］DL/T 711—1999，汽輪機調節(jié)控制系統(tǒng)試驗導則［S］.