如何提高汽輪機組調(diào)速系統(tǒng)中的穩(wěn)定性

劉艷斌（中國石油化工股份有限公司滄州分公司,河北 滄州 061000）

如何提高汽輪機組調(diào)速系統(tǒng)中的穩(wěn)定性

劉艷斌（中國石油化工股份有限公司滄州分公司,河北 滄州 061000）

滄州分公司動力車間有3臺汽輪機，分別擔(dān)負(fù)平衡氣柜瓦斯和廠用電的任務(wù)。1#汽輪機組是3000kWh的背壓機組。2#是6000kWh改低壓4260kWh的純凝機組、3#是12000kWh的抽汽凝汽式機組。其中1#和3#汽輪機調(diào)速系統(tǒng)是由液壓控制的，2#汽輪機調(diào)速系統(tǒng)是由505E電調(diào)控制的

汽輪機調(diào)速;505E;液壓

滄州煉化動力車間是中石化滄州分公司下屬的自備電站，現(xiàn)總共有3臺發(fā)電汽輪機組。自從1995年建成投產(chǎn)以來都采用液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)。調(diào)解系統(tǒng)一般包括1.感應(yīng)機構(gòu):它能感受被調(diào)參數(shù)的變化，并使之轉(zhuǎn)化為其它物理量，傳給傳動放大機構(gòu)。屬下圖中的的調(diào)速器（同步器-壓力變換器）。2.傳動放大機構(gòu)：它接受感應(yīng)機構(gòu)傳來的信號，并加以放大，然后傳給執(zhí)行機構(gòu)（錯油門-油動機）。3.執(zhí)行機構(gòu)：它接受傳動放大機構(gòu)傳來的信號，并以此改變汽輪機的進氣量（調(diào)速汽門）。4.反饋機構(gòu):介質(zhì)壓力、溫度信號，油壓信號、連鎖保護信號等。

圖1.汽輪機液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)的組成

經(jīng)過十多年的運行，液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)有以下幾方面問題：

（1）調(diào)節(jié)系統(tǒng)擺動大。如2#機負(fù)荷在4000kw-6000kw（上升過程）之間波動，容易造

成超負(fù)荷運行。

（2）調(diào)節(jié)曲線不光滑，遲緩率比較大，調(diào)節(jié)精度差，可靠性能差。

（3）調(diào)速元件不能實現(xiàn)在線檢修，有問題，就要停機檢修。

（4）調(diào)速系統(tǒng)管線密集，和高溫蒸汽線距離非常近，一旦泄露，容易引起火災(zāi)。

（5）液壓調(diào)整中潤滑油里面容易進水（主要軸封不嚴(yán)），油質(zhì)乳化，造成調(diào)速系統(tǒng)擺動。

我院與財務(wù)咨詢公司、餐飲行業(yè)財務(wù)總監(jiān)合作，指導(dǎo)學(xué)生報稅。通過學(xué)校教師與企業(yè)財務(wù)總監(jiān)共同開發(fā)實驗實訓(xùn)指導(dǎo)書教材，由聘請的企業(yè)人員定期參與指導(dǎo)，提高工作實踐能力。

1 目前改進調(diào)速系統(tǒng)的兩種方式

1.1 將調(diào)速汽門的蝶閥改為梨形閥門

從而增加閥門的密封性，提高靜態(tài)特性曲線的平滑度，減小調(diào)速系統(tǒng)遲緩率。

調(diào)速系統(tǒng)的遲緩率

ε=Δn/n×100%

式中Δn：機組在同一負(fù)荷下所對應(yīng)的轉(zhuǎn)速差值 Δn=n1-n2，r/min

n：汽輪機的額定轉(zhuǎn)速，r/min。

調(diào)速系統(tǒng)遲緩率除了和各個部件摩擦有關(guān)系，還有一個重要因素就是調(diào)速汽門的閥門開關(guān)方式有關(guān)系，如圖2和圖3調(diào)速汽門中蝶閥被替換為梨形閥門以后，蒸汽流量突變量減小，從而使轉(zhuǎn)速差Δn變小，調(diào)速系統(tǒng)遲緩率也下降。

圖2 蝶閥

圖3 梨形閥門

調(diào)速汽門特性曲線也隨之變化，由上升過程中凹面曲線變?yōu)殚_度與流量成正比關(guān)系的曲線。

圖4 調(diào)速汽門閥門更換后特性曲線對比圖

505E是利用20毫安的電信號控制錯油門的開度來替代以前的油壓控制，使其調(diào)整負(fù)荷更精確，更平穩(wěn)。2#汽輪機2011年進行電調(diào)改造，將調(diào)速系統(tǒng)的感應(yīng)機構(gòu)也就是同步器和

圖5 汽輪機505E控制系統(tǒng)圖

壓力變換器去掉，改成505E電信號控制。同時對油管線進行改造，增加高壓油泵及潤滑油過濾器，配套儀表管線安裝，及DCS組態(tài)。改造后，運行效果非常好，2#汽輪機負(fù)荷擺動消失，遲緩率達到規(guī)定要求，實現(xiàn)了通過調(diào)整電負(fù)荷穩(wěn)定入口蒸汽管網(wǎng)壓力和通過調(diào)整入口蒸汽壓力穩(wěn)定電負(fù)荷雙重功能。505E控制系統(tǒng)如下圖5、圖6.

圖6 操作室505E控制屏

圖7 現(xiàn)場505E控制端

2 提高調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)定性的常規(guī)措施

2.1 熟悉汽輪機調(diào)速系統(tǒng)的特性，并根據(jù)工藝參數(shù)變化而調(diào)整

2014年冬季根據(jù)全廠低壓蒸汽用汽要求。低壓蒸汽壓力由夏季的9.5 MPa-1.0MPa，提升至1.05 MPa-1.1MPa。1#機負(fù)荷在2850kWh時，調(diào)速汽門即達到全開位置。剩余的能發(fā)電150kWh的蒸汽走減溫減壓器，浪費了150kWh的做功能力。

車間通過研究決定“在不停機的情況下，縮短油動機拉桿長度，通過杠桿增增加調(diào)速汽門開度，多進蒸汽多發(fā)電”。12月15日將油動機拉桿縮短3毫米。增加進汽蒸汽量，1#汽輪機接近滿負(fù)荷運行。按每小時多發(fā)電100kWh計算，冬季三個月多發(fā)電20萬度電。

2.2 進行周期性的檢修，及時處理設(shè)備缺陷

通過檢修以恢復(fù)改善汽輪機機組原有性能的工作,稱汽輪機組檢修.為保證在兩次大修間隔期間內(nèi)機組能持續(xù)可靠運行,在連續(xù)運行一定時間后,必須進行必要的檢修,包括小修、中修和大修，汽輪機大修一般3-5年。調(diào)速系統(tǒng)檢修一般檢查包括潤滑油系統(tǒng)的清洗、油壓的校對，錯油門、油動機等調(diào)速元件的檢查，調(diào)速汽門重疊度的檢驗，閥碟的研磨等等。

2.3 重視汽輪機的維護保養(yǎng)，加強特護工作。

汽輪機重在維護和保養(yǎng)，工作做好了，機組一般不會出現(xiàn)問題。汽輪機的維護保養(yǎng)包括：

（1）機組的潤滑油定期切水，過濾，和化驗，確保潤滑油不發(fā)生乳化，不產(chǎn)生雜質(zhì)，從而保證

調(diào)速系統(tǒng)的準(zhǔn)確調(diào)整。

（2）停運機組的定期盤車，防止轉(zhuǎn)子變形。附屬設(shè)備，尤其是機泵的定期切換，潤換油更換，保證設(shè)備達到良好狀態(tài)。

（3）定期做機組的靜態(tài)試驗，尤其是長時間停機后，再開機。使機組調(diào)速系統(tǒng)和保安系統(tǒng)處于良好狀態(tài)。

（4）重視“機電儀管操”五位一體的特護巡檢制度，及時處理發(fā)現(xiàn)的問題。

3 結(jié)語

綜上所述，汽輪機調(diào)速系統(tǒng)穩(wěn)定性涉及的方面非常多。按照國內(nèi)發(fā)展趨勢，首推還是505E電調(diào)控制。而且在石化行業(yè)中周圍的石家莊煉化、齊魯石化都已實現(xiàn)電調(diào)控制。滄州煉化現(xiàn)在只有2#汽輪機進行了電調(diào)部分改造。1#汽輪機和3#汽輪機仍是液壓控制。計劃在“十三五”期間進行電調(diào)改造。