試論汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)故障及對策

劉紫微

摘要：汽輪機(jī)是一種高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械。其調(diào)節(jié)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)直接關(guān)系到機(jī)組的安全運(yùn)行。然而，由于調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)備多且復(fù)雜，許多部件在高溫、高濕等惡劣條件下長期工作，異?；蚋吖收下剩苯佑绊憴C(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。國內(nèi)外發(fā)生了多起致命事故。在正常運(yùn)行中，由于調(diào)節(jié)系統(tǒng)的失效，出現(xiàn)了負(fù)荷突變和速度波動等無法與電網(wǎng)連接的異常情況。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，汽輪機(jī)異常停機(jī)很大程度上是由調(diào)節(jié)系統(tǒng)故障引起的。此外，隨著設(shè)備越來越復(fù)雜，基于它們開發(fā)的故障檢測診斷方法和容錯設(shè)計(jì)方法在可靠性工程中發(fā)揮著越來越重要的作用。

關(guān)鍵詞：汽輪機(jī)；調(diào)節(jié)系統(tǒng)；故障；對策

1 汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)故障分析

1.1 油質(zhì)分析

汽輪機(jī)油的作用主要是調(diào)節(jié)、潤滑和冷卻。包括燃?xì)廨啓C(jī)油、汽輪機(jī)油和抗氧輪機(jī)油。油的質(zhì)量直接影響汽輪機(jī)機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。在運(yùn)行過程中，潤滑油通過高溫表面與空氣（煙氣）混合，以相當(dāng)大的速度泵送循環(huán)，高壓使用。因此，對燃?xì)廨啓C(jī)油的氧化穩(wěn)定性和耐磨性提出了比渦輪油更好的要求。由于油質(zhì)量差的管理，油攝入量較低或不同的標(biāo)志，當(dāng)收到石油，它不是測試和添加到主油箱操作，此外，檢查和維修的質(zhì)量差，軸封間隙的不是標(biāo)準(zhǔn)的范圍內(nèi)調(diào)整，以及調(diào)整不當(dāng)。在運(yùn)行中，軸封壓力調(diào)整過大，不能將蒸汽泄漏到油文件中，造成油中水，造成調(diào)速和保護(hù)部件堵塞。第二，調(diào)整系統(tǒng)零件轉(zhuǎn)動油量。目前，為了保證汽輪機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，汽輪機(jī)油必須具有適當(dāng)?shù)恼扯群蜏囟纫约傲己玫恼扯?。具有良好的乳化性能和氧化穩(wěn)定性等。這些特點(diǎn)可以保證長期運(yùn)行產(chǎn)生的泥沙較少，酸值沒有明顯增加，在不同溫度下渦輪機(jī)組軸承的潤滑效果良好。

1.2 自動主汽門故障

自動主閥是汽輪機(jī)保護(hù)系統(tǒng)的執(zhí)行裝置。當(dāng)機(jī)組保護(hù)時，可立即切斷汽輪機(jī)進(jìn)氣。它屬于快速關(guān)閉的門。針對汽輪機(jī)自動主閥無法打開的問題，分析了汽輪機(jī)調(diào)節(jié)和安全系統(tǒng)的工作原理，發(fā)現(xiàn)存在主要故障。在調(diào)節(jié)和安全系統(tǒng)調(diào)試之前，高壓交流油泵的選擇是低側(cè)的，高壓油壓到達(dá)操作層時只有0.63mpa，其作用值僅略高于安全油的低限作用值0.6mpa，而安全油則取自高壓。油，因此很難保證正常的安全油壓和正常運(yùn)轉(zhuǎn)的油機(jī)。因此，我們必須要求可靠和快速的行動，通常關(guān)閉時間不超過0.5秒。這種現(xiàn)象比較常見。另一方面，生產(chǎn)中的安全也是非常不利的。在單位操作中經(jīng)常會遇到這些現(xiàn)象。

1.3 密封部件漏油

由于介質(zhì)的物理特性，系統(tǒng)的密封必須具有抗酸和耐腐蝕能力。因此，密封膠材料的選擇必須滿足要求。傳統(tǒng)密封效果不佳，易磨損，使用壽命短的問題尤為嚴(yán)重。無酸、耐腐蝕材料不能滿足操作要求.因此，系統(tǒng)的密封部分，如密封橡膠、油品失速等，使用氟橡膠或其他耐酸材料來保證油品系統(tǒng)的嚴(yán)密性。而且由于設(shè)備的絕大部分密封是非國家標(biāo)準(zhǔn)的，而設(shè)備供應(yīng)商為商業(yè)目的，所提供的手冊并沒有給出封條的具體規(guī)格和型號，所有的封條都必須依靠通常積累的信息，這導(dǎo)致了備件的不完整。石油泄漏正在出現(xiàn)。

2 汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的發(fā)展

2.1 傳統(tǒng)汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)

傳統(tǒng)的汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)主要由機(jī)械部件和液壓元件組成，故稱為機(jī)械液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)。調(diào)節(jié)系統(tǒng)的控制器全部由機(jī)械部件組成，執(zhí)行器由液壓元件組成。傳統(tǒng)的汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)應(yīng)用功能有限。一般來說，它只有兩個功能。另一種是超高速跳閘功能，但由于系統(tǒng)相應(yīng)的速度非常慢，另外，機(jī)械間隙往往處于緩慢的狀態(tài)。這種汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的所有靜態(tài)特性都不能按要求改變，因?yàn)槭褂闷饋砗懿环奖?。然而，由于該系統(tǒng)能夠滿足機(jī)組日常運(yùn)行的要求，盡管存在較大的缺陷，但至今仍在使用中。如果將這種汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)應(yīng)用于大型再熱機(jī)組，則需要改變系統(tǒng)的功率滯后問題，以保證機(jī)組的正常運(yùn)行。一般情況下，在系統(tǒng)中都有動態(tài)校正器的安全設(shè)置，該裝置已加入差動環(huán)節(jié)，在正常運(yùn)行中，當(dāng)系統(tǒng)受到干擾時，可以通過閥門動態(tài)開關(guān)，在最短的時間內(nèi)使系統(tǒng)負(fù)載需求，但由于微分器本身也有不穩(wěn)定因素，所以工作并不是簡單的調(diào)整。

2.2 電氣液壓式調(diào)節(jié)系統(tǒng)

由于企業(yè)使用的機(jī)組容量越來越大，再加熱機(jī)組的應(yīng)用也越來越廣泛，同時出現(xiàn)了機(jī)組系統(tǒng)和滑壓運(yùn)行方式，企業(yè)使用的機(jī)組啟停次數(shù)也越來越多。在這種情況下，電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)的應(yīng)用在實(shí)踐中常被稱為電液調(diào)節(jié)。與傳統(tǒng)控制系統(tǒng)相比，該控制系統(tǒng)具有兩個控制器的特點(diǎn)，一個主要由電氣元件組成，另一個由機(jī)械元件組成。執(zhí)行機(jī)構(gòu)保持傳統(tǒng)模式。電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)的綜合信號處理能力較強(qiáng)，精度控制也很高，能準(zhǔn)確處理各種突發(fā)工況。另外，調(diào)節(jié)系統(tǒng)操作簡單，調(diào)節(jié)方便。也可以根據(jù)需要進(jìn)行修改。由于傳統(tǒng)電氣元件的安全性和可靠性低，由電氣元件組成的電路不能滿足系統(tǒng)的工作要求。因此，當(dāng)其中一個控制器似乎處于緊急狀態(tài)時，需要準(zhǔn)備兩個控制器。另一個控制器可以立即接管。

2.3 純電調(diào)系統(tǒng)

由于電子元器件的可靠性越來越高，在20世紀(jì)50年代，相關(guān)研究人員開發(fā)了一種純電力調(diào)節(jié)系統(tǒng)。該系統(tǒng)的典型特點(diǎn)是不需要傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)系統(tǒng)作為備份。它主要由模擬電路組成，因?yàn)楣I(yè)上稱它為模擬電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)。在實(shí)際應(yīng)用中，直接稱為模擬電調(diào)節(jié)。純電調(diào)節(jié)系統(tǒng)的控制器是由模擬電路組成的，但其執(zhí)行器仍然采用傳統(tǒng)的液壓部分?？刂破骱蛨?zhí)行器主要通過電液轉(zhuǎn)換器有效連接.純電調(diào)節(jié)系統(tǒng)的基本部件主要是集成運(yùn)算放大器。其控制系統(tǒng)主要由三個控制回路組成，一是速度控制回路，二是功率控制回路，三是匯率調(diào)節(jié)與功率頻率相結(jié)合。

2.4 數(shù)字式電氣液壓控制系統(tǒng)

隨著網(wǎng)絡(luò)時代的到來和數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，汽輪機(jī)控制技術(shù)被帶入了一個新的領(lǐng)域。20世紀(jì)80年代，相關(guān)研究人員成功研制了一種數(shù)字式電液控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)的應(yīng)用是基于數(shù)字計(jì)算機(jī)的。在生活中，它直接被稱為數(shù)字電氣調(diào)制。系統(tǒng)的控制器完全依賴于數(shù)字計(jì)算機(jī)，而執(zhí)行部分仍然延伸到傳統(tǒng)的液壓系統(tǒng)。現(xiàn)在分散式控制系統(tǒng)已經(jīng)得到了很大的發(fā)展，所以企業(yè)中使用的電力調(diào)節(jié)大多是采用這種系統(tǒng)，尤其是在大型機(jī)組中其應(yīng)用更為廣泛。數(shù)字電氣調(diào)節(jié)的典型形式是中間再熱式。在這種調(diào)節(jié)系統(tǒng)的應(yīng)用中，不僅考慮了調(diào)節(jié)對象的頻率，還考慮了發(fā)電機(jī)的功率，因此應(yīng)用效果較好。這個控制系統(tǒng)需要設(shè)置循環(huán)內(nèi)部和外部，和中間再熱式系統(tǒng)主要由三個主要電路，一個是調(diào)頻回路，另一個是功率校正循環(huán)，主要位于環(huán)，其主要功能是調(diào)整好。三是調(diào)整壓力校正回路，壓力校正回路主要位于內(nèi)回路。回路的主要功能是避免蒸汽參數(shù)對系統(tǒng)的干擾，同時具有粗調(diào)功率的功能。

3 結(jié)語

總而言之，我們可以看到汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的發(fā)展歷史，即從傳統(tǒng)的汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)到電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)，從電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)到純電力調(diào)節(jié)系統(tǒng)；并從純電控系統(tǒng)發(fā)展到數(shù)字電液控制系統(tǒng)，每一次的發(fā)展和變化都是為了提高汽輪機(jī)的調(diào)節(jié)功能，從以上解釋來看，汽輪機(jī)的發(fā)展到現(xiàn)在為止，它的實(shí)施已經(jīng)擴(kuò)展了傳統(tǒng)的液壓元件的方式，可以證明，傳統(tǒng)的汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)仍有其存在的價值。

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（作者單位：河鋼集團(tuán)承鋼公司能源事業(yè)部）