汽輪機液壓調節系統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、一段可調整工業抽汽、兩段可調整采暖抽汽的機組，機組采用了液壓式調節系統。該機組于1999年5月投產，2003年5月后調節系統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機組的穩定運行。

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

2 靜態試驗

(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，在調節系統進行靜態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)調節系統設計特點。根據該型汽輪機調節系統設計的特點，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間時調節系統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)調整前靜態試驗情況。在檢修期間，未作任何調整。首先對調節系統進行了靜態試驗，復查調節系統的速度不等率。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系統速度不等率為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)調整后靜態試驗情況。根據復查的調節系統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，再次對調節系統進行了靜態試驗，檢查調節系統的速度不等率。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系統速度不等率為4.56%，其中，工作段局部速度不等率為9.28%;在中間負荷位置，調節系統速度不等率為3.94%，其中，工作段局部速度不等率為7.44%;在空負荷位置，調節系統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，啟動油泵退出工作，調節系統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。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8、圖9所示。根據圖8計算出空負荷位置調節系統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系統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，調節系統存在較大的擺動，調節系統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，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系統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系統工作段局部速度不等率為 3.18%。

從試驗可以看出，第2次啟動時調節系統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負荷位置調節系統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，調節系統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機組汽輪機調節系統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，機組調節系統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，機組調節系統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，造成調節系統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系統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，調節系統可以滿足機組需要，達到了試驗調整目的。

［1］］DL/T 711—1999，汽輪機調節控制系統試驗導則［S］.