淺談小型汽輪機組調(diào)速系統(tǒng)負荷波動的原因

張愛民

（創(chuàng)冠環(huán)保〈中國〉有限公司 福建 廈門 361004）

汽輪機調(diào)速系統(tǒng)是由轉(zhuǎn)速感受機構(gòu)、 傳動放大機構(gòu)、執(zhí)行機構(gòu)和反饋裝置組成，主要作用是通過對汽輪機進汽量的調(diào)整，使汽輪機的輸出功率和電負荷保持平衡。 但是在實際的運行工作中，由于制造、安裝、檢修和運行中的一些問題，調(diào)速系統(tǒng)會出現(xiàn)一些異常情況，特別是調(diào)速系統(tǒng)的擺動是運行中的常見問題，給設(shè)備的安全、穩(wěn)定運行帶來隱患。 所謂調(diào)節(jié)系統(tǒng)的擺動是指汽輪機的轉(zhuǎn)速或負荷等不能維持相對的穩(wěn)定，而是產(chǎn)生了較大的波動。 調(diào)節(jié)系統(tǒng)擺動的原因較多且較為復雜，這里僅列舉幾種常見的情況，如下：

1 從調(diào)節(jié)系統(tǒng)本身分析負荷擺動的原因

1.1 透平油品質(zhì)不良對調(diào)速系統(tǒng)擺動的影響

透平油的品質(zhì)對調(diào)速系統(tǒng)工作的影響是普遍的，也是根本性的。 油質(zhì)差，既影響調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜態(tài)特性，也影響動態(tài)性能，必須引起足夠的重視，務(wù)必保持運轉(zhuǎn)中機組的透平油品質(zhì)合格。 透平油品質(zhì)不良主要包括油的透明度差，機械雜質(zhì)多，特別是堅硬的固體顆粒，以及由于軸封漏汽導致的油中帶水等。 其中的機械雜質(zhì)，比如焊渣、氧化皮、金屬屑、砂粒、灰塵等，極易引起調(diào)速系統(tǒng)的卡澀，使各個調(diào)節(jié)部件工作不協(xié)調(diào)，引起汽輪機錯油門滑閥動作不正常，造成汽輪機負荷波動。 保證透平油品質(zhì)合格，首先在機組調(diào)試前，就要認真按規(guī)范要求做好油循環(huán)工作，確保油質(zhì)達到要求。 對油系統(tǒng)中的盲管進行技改，防止停機時盲管里的機械雜質(zhì)回流到油系統(tǒng)中。 其次，運行中要對前后汽封進行及時調(diào)整，防止汽封冒汽過大，導致油中含水。 嚴格執(zhí)行油務(wù)監(jiān)督制度，發(fā)現(xiàn)油質(zhì)不合格，及時投入濾油設(shè)備進行濾油。

1.2 油壓波動造成調(diào)速系統(tǒng)擺動的影響

（1）因為對全液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)的機組而言，調(diào)節(jié)系統(tǒng)的脈沖信號取自主油泵出口油壓的變化。 當主油壓變化時，脈沖油壓也隨之變化，經(jīng)放大后的油壓也隨著波動，從而引起調(diào)速系統(tǒng)的負荷波動。 一般來講，引起調(diào)速系統(tǒng)油壓波動原因主要是主油泵本身工作不穩(wěn)定造成的；另外當油系統(tǒng)混入空氣時，由于空氣的可壓縮性能，導致油壓波動，對調(diào)速系統(tǒng)的油壓穩(wěn)定影響較大。 因此，在運行中注油器應(yīng)工作正常，保證主油泵入口壓力，另外，在開機前應(yīng)首先啟動低壓潤滑油泵，運行一段時間后再啟動高壓電動油泵運行一段時間，進一步驅(qū)趕調(diào)節(jié)系統(tǒng)各部套及油路中的空氣，一般要求潤滑油泵連續(xù)運行時間不少于10min。

（2）抽汽式汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)有兩路脈沖油：高壓脈沖油和低壓脈沖油。 高壓脈沖油控制調(diào)速器油動機，低壓脈沖油控制旋轉(zhuǎn)隔板油動機。 低壓脈沖油在調(diào)壓器內(nèi)形成。 調(diào)壓器離旋轉(zhuǎn)隔板油動機較遠，低壓脈沖油信號管細而長，容易造成信號傳遞的失真。 另一方面，由于低壓錯油門上部腔室接往油泵組的回油，回油管也比較細長，而且彎道扁道較多，再者，回油管路的標高與油箱標高相差較小，這樣，使得回油不易暢通甚至形成管內(nèi)一定的正壓，當回油時多時少時，管內(nèi)壓力也時高時低。 因此低壓錯油門滑閥上下作用著完全不是按調(diào)節(jié)要求的脈沖壓力。 造成了工作的紊亂，旋轉(zhuǎn)隔板油動機也因之而工作失常， 引起旋轉(zhuǎn)隔板油動機的大幅擺動，調(diào)速器油動機也跟著大幅擺動。 脈沖油壓形成過程不穩(wěn)定時，從根本上產(chǎn)生了調(diào)節(jié)系統(tǒng)的不穩(wěn)定因素。

1.3 調(diào)節(jié)系統(tǒng)速度變動率和遲緩率的影響

汽輪機負荷與轉(zhuǎn)速擺動大小與速度變動率δ， 遲緩率ε的大小有密切關(guān)系，一般可從下式進行估算：

a）機組負荷擺動值：

ΔN=Neε/δ（千瓦）

式中：Ne——機組額定功率

ε——調(diào)節(jié)系統(tǒng)遲緩率

δ——速度變動率

如機組額定功率Ne=15000 千瓦 速度變動率δ= 5.5%遲緩率ε= 0.15%

則機組負荷擺動值為: Δ=15000×（0.15/5.5）=409.09 千瓦

b）機組轉(zhuǎn)速擺動值：

如機組額定轉(zhuǎn)速3000 轉(zhuǎn)／分 遲緩率0.15%

則Δn＝3000 X 0.15 %= 4.5 轉(zhuǎn)／分

從以上計算分析可知：機組并入電網(wǎng)運行，要使運行穩(wěn)定，則機組調(diào)節(jié)系統(tǒng)遲緩率ε 愈小愈好，而速度變動率δ 愈大愈好，但速度變動率越大，對機組動態(tài)甩負荷特性不利，因此一般速度變動率只取3－6%左右。 遲緩率過大，使得調(diào)速系統(tǒng)的動作嚴重滯后于轉(zhuǎn)速的變化，造成負荷擺動（或孤立運行時轉(zhuǎn)速擺動）。 因此為保證調(diào)節(jié)系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性，對遲緩率提出嚴格要求。 引起遲緩率過大的原因有：傳動機構(gòu)連接處發(fā)生磨損；錯油門彈簧作用力偏斜，使滑閥移動的阻力增大；錯油門、閥碟、油動機等發(fā)生卡澀或銹蝕等。 因此，為避免系統(tǒng)的遲緩率過大，主要依靠嚴格的檢修維護工作。

1.4 調(diào)門重疊度對負荷擺動的影響

調(diào)節(jié)汽門重疊度不正確。 調(diào)節(jié)汽門重疊度過大或過小甚至存在空行程都對調(diào)節(jié)系統(tǒng)的穩(wěn)定性有很大影響。 重疊度過大相當于在某段負荷內(nèi)，同時有兩個調(diào)節(jié)汽門都在有效地控制流量，因而在這段負荷內(nèi)，油動機行程或調(diào)節(jié)汽門行程不大的變化，便引起較大的功率變化，因而極易引起調(diào)節(jié)系統(tǒng)擺動，同時也會增加節(jié)流損失。 重疊度過大引起調(diào)節(jié)系統(tǒng)擺動的特點是具有明顯的定點性，即擺動都發(fā)生在相鄰的兩個調(diào)節(jié)汽門交接處所對應(yīng)的負荷，超過這一負荷，便能重新趨向穩(wěn)定。重疊度過小甚至存在空行程,則較小的功率變化便對應(yīng)著很大的調(diào)節(jié)汽門升程改變量，重疊度太小還使油動機的工作行程增大，因而減少了油動機的富裕行程。 從以上分析來看，調(diào)節(jié)汽門重疊度不宜過大，也不能太小，所以應(yīng)有一個合適的范圍。 經(jīng)驗表明，在前一個調(diào)節(jié)汽門開啟到其門后的壓力為門前壓力的90%時， 后一個調(diào)節(jié)汽門即開啟為最合理。

1.5 錯油門過封度對負荷擺動的影響

對于斷流放大機構(gòu)的錯油門滑閥，保證適應(yīng)的過封度是十分重要的，因為機組運行的轉(zhuǎn)速并不是絕對穩(wěn)定的，其脈沖油壓實際上也是在一定范圍內(nèi)波動的，即使在轉(zhuǎn)速不變的情況下，脈沖油壓的波動也是不可避免的，這是由于油管中的渦流、主油泵供油壓力的脈動等引起的，所以滑閥實際上也是在一定的幅度內(nèi)波動的。 因此，一定的過封度是避免油動機擺動的有效措施。 適當?shù)倪^封度是必要的，但過封度太大，則使調(diào)節(jié)系統(tǒng)的遲緩率增大。 錯油門過封度的數(shù)值一定要符合檢修的規(guī)定。

1.6 油動機提升力不夠，也是造成調(diào)節(jié)系統(tǒng)工作不穩(wěn)定的重要因素

在一些機組上加大了油動機直徑后，調(diào)節(jié)系統(tǒng)的穩(wěn)定性立即得到了改善，并能投入正常運行。

1.7 其它方面的原因

部套裝配情況不好； 旋轉(zhuǎn)隔板油動機與下部底板之間的紙板墊被沖壞或原來剪樣有錯；調(diào)門連桿松動；蒸汽初、終參數(shù)的變化等，在發(fā)生油動機的擺動時，這些部分應(yīng)首先檢查。

2 從熱網(wǎng)方面分析擺動的原因

2.1 單機供熱要比熱網(wǎng)供熱條件差。 單機供熱時，有時熱負荷的變動是跳躍式的，更不利于調(diào)壓系統(tǒng)工作的穩(wěn)定。 在這種場合下，建議在熱網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)采用蓄能器，這樣無論對汽輪機供熱，還是生產(chǎn)流程中用汽，都能收到良好的效果。

2.2 供熱壓力不易過高， 特別是在機組帶較低的電負荷時，汽輪機高壓部分汽壓較低，如果供熱壓力偏高，汽輪機高壓部分級后壓差變小，幾乎與抽汽室壓力相平。 這樣，在抽汽壓力稍有變化時，汽輪機高壓部分容易造成“阻塞”現(xiàn)象。 這將引起汽輪機功率的突變和抽汽室壓力的突變，使調(diào)壓系統(tǒng)工作失常。 因此建議，調(diào)壓系統(tǒng)的投入過程盡可能地緩慢些，。調(diào)壓器投入時，熱網(wǎng)的壓力要求比較穩(wěn)定。 根據(jù)運行的實際投入情況來看，在額定負荷的二分之一到三分之二時，投入調(diào)壓器比較合適。

3 結(jié)論

總之，引起機組負荷擺動的原因是很復雜的，不可能統(tǒng)統(tǒng)說清楚，遇到情況，要冷靜分析，根據(jù)現(xiàn)象，結(jié)合調(diào)節(jié)系統(tǒng)原理，一部分一部分地解決問題。

［1］王朝柱.汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)工作不穩(wěn)定分析[J].黑龍江科技信息，2008，9.

［2］劉愛蓮.淺析汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)常見缺陷及解決方案[J].中國科技教育理論版，2011，12.