汽輪機(jī)調(diào)速器存在問(wèn)題分析及解決措施

左龍寧

（青海云天化國(guó)際化肥有限公司設(shè)備管理中心，青海湟中 811600）

1 概述

二期合成氨裝置使用引風(fēng)機(jī)汽輪機(jī)型號(hào)B0.53-4.1/360/0.65/724，汽輪機(jī)調(diào)速器型號(hào)為美國(guó)Woodward公司的TG-13E+ZT2000，調(diào)速范圍為2 400～4 000r/min，調(diào)速器的調(diào)節(jié)精度為NEMA”D”級(jí)。配套ZT2000系列調(diào)速控制器是浙大威爾科技有限公司依據(jù)汽輪機(jī)組開(kāi)機(jī)、運(yùn)行等工藝而設(shè)計(jì)的自動(dòng)控制系統(tǒng)。調(diào)速器與外部的電/液轉(zhuǎn)換器、錯(cuò)油門(mén)油動(dòng)機(jī)、油管等連接組成電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)，從而達(dá)到控制汽輪機(jī)組的目的。

2 存在問(wèn)題及分析

1）合成氨裝置引風(fēng)機(jī)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)，自投產(chǎn)使用以來(lái)轉(zhuǎn)速波動(dòng)大，調(diào)節(jié)性能差，控制器抗干擾能力弱，容易受到外界電磁干擾信號(hào)，不能使汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定調(diào)節(jié)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)速功能，無(wú)法保證合成氨裝置一段爐爐膛負(fù)壓穩(wěn)定，目前一直通過(guò)手動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)加減轉(zhuǎn)速，此舉無(wú)形中增加了員工的工作量，與公司提倡的自動(dòng)化控制背道而馳。

2）伍德沃德電液執(zhí)行器通過(guò)萬(wàn)向節(jié)杠桿原理連接閥桿，以汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子動(dòng)力作為執(zhí)行器內(nèi)置油泵驅(qū)動(dòng)源，根據(jù)電/液轉(zhuǎn)換器接收到的電流信號(hào)進(jìn)行角行程方式調(diào)節(jié)，連接處間隙過(guò)大和執(zhí)行器力矩余量不足，調(diào)節(jié)時(shí)轉(zhuǎn)速波動(dòng)大。不能滿足穩(wěn)定調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，無(wú)法保證一段爐爐膛負(fù)壓平穩(wěn)的要求。

3）自動(dòng)調(diào)節(jié)失控后，現(xiàn)場(chǎng)為角行程連接方式，設(shè)計(jì)無(wú)機(jī)械手輪，無(wú)法在線處理故障。

4）調(diào)速器自身閥位無(wú)反饋輸出，只能與轉(zhuǎn)速投自控，轉(zhuǎn)速故障不能切閥位控制。

5）正常運(yùn)行過(guò)程中閥門(mén)流通能力選擇過(guò)大，開(kāi)度偏小。

6）根據(jù)目前二期調(diào)速閥的使用開(kāi)度，參照表1、表2的數(shù)據(jù)得出在3mm開(kāi)度時(shí)前后閥芯總的流通面積為377.75mm2。

表1 調(diào)速閥原流通面積計(jì)算數(shù)據(jù)

7）根據(jù)表1、表2調(diào)速閥流通面積和流通能力的數(shù)據(jù)進(jìn)行核算，5.4t/h蒸汽流量（進(jìn)氣壓力3.65MPa，排氣壓力0.49MPa下）對(duì)應(yīng)流通面積為332.32mm2；目前二期引風(fēng)機(jī)實(shí)際流量是5.39t/h，與目前運(yùn)行開(kāi)度2.5mm左右相符。

表2 調(diào)速閥原流通能力核算數(shù)據(jù)

8）閥芯設(shè)計(jì)行程25mm，正常運(yùn)行過(guò)程中閥芯行程2.5mm，行程過(guò)小。

3 改進(jìn)措施

1）XQ310聯(lián)合氣閥通過(guò)改變閥芯與閥座的流通面積來(lái)增大閥門(mén)的行程，由原設(shè)計(jì)閥芯直徑Φ69.85mm（前）和Φ70.9mm（后）減小為Φ59.85mm（前）和Φ60.9mm（后），在相同開(kāi)度（10mm）下流通面積由2 139.64mm2下降至1 815.78mm2，流通面積減小15%。

將原設(shè)計(jì)電液執(zhí)行器改為氣動(dòng)薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)，選擇氣動(dòng)直行程調(diào)節(jié)閥，硬連接可以消除間隙問(wèn)題。

2）閥門(mén)正常開(kāi)度下不平衡力為460N，選用的執(zhí)行機(jī)構(gòu)最大推力為8 134N。

3）閥門(mén)定位器精度高，穩(wěn)定性、可靠性高，因現(xiàn)場(chǎng)存在振動(dòng)，使用山武分體式定位。

4）轉(zhuǎn)速故障閥門(mén)可切至手動(dòng)控制。

5）現(xiàn)場(chǎng)配備斷氣保位閥和機(jī)械手輪。

6）根據(jù)表3、表4調(diào)速閥流通面積和流通能力的數(shù)據(jù)進(jìn)行核算，6.6t/h蒸汽流量（進(jìn)氣壓力3.65MPa，排氣壓力0.49MPa下）對(duì)應(yīng)流通面積為506.71mm2；以2020年當(dāng)前二期引風(fēng)機(jī)運(yùn)行最大實(shí)際流量是6.6t/h，計(jì)算運(yùn)行最大開(kāi)度4.5mm，約22%。

表3 調(diào)速閥改造后流通面積核算數(shù)據(jù)

表4 調(diào)速閥改造后流通能力核算數(shù)據(jù)

7）閥門(mén)總行程20mm，根據(jù)表5計(jì)算測(cè)試精度為0.4%，理論轉(zhuǎn)速波動(dòng)10r/min。

表5 改造后閥門(mén)開(kāi)度實(shí)驗(yàn)記錄

4 改造后效果

閥門(mén)總行程20mm，根據(jù)表6計(jì)算實(shí)際使用精度為0.45%，實(shí)際轉(zhuǎn)速波動(dòng)5r/min。

表6 改造后閥門(mén)開(kāi)度運(yùn)行記錄

2）實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定可靠調(diào)節(jié)（800-2 700r/min），進(jìn)一步穩(wěn)定一段爐爐膛負(fù)壓。

3）離線對(duì)引風(fēng)機(jī)調(diào)速閥進(jìn)行調(diào)試。

4）調(diào)節(jié)器自身帶閥位反饋輸出，可實(shí)時(shí)查看偏差。

5 結(jié)束語(yǔ)

1）調(diào)節(jié)閥正常工況開(kāi)度一般在30%～70%為宜，此次改造閥芯調(diào)節(jié)閥流通能力選擇過(guò)大，正常運(yùn)行過(guò)程中開(kāi)度20%，影響調(diào)節(jié)器性能。

2）通過(guò)引風(fēng)機(jī)汽輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)改造，可解決引風(fēng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)存在問(wèn)題，最終使引風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速得到可靠控制，確保合成氨裝置一段爐爐膛負(fù)壓穩(wěn)定，避免轉(zhuǎn)速波動(dòng)過(guò)大造成裝置聯(lián)鎖停車。