淺析汽輪機運行中調節系統的常見故障

沈國香+刁呈振

摘要：調節系統在汽輪機運行過程中常常會出現故障，大大影響了汽輪機的正常工作。文章介紹了汽輪機的調節系統，并對引起汽輪機調節系統出現故障的原因進行分析，最大限度降低這些影響因素對汽輪機正常工作的影響，使得汽輪機調節系統能夠正常運行。

關鍵詞：汽輪機；調節系統；常見故障

中圖分類號：TK268 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）06-0055-02

汽輪機在運行過程中，由于汽輪機調節系統的內部套多而繁雜，常常容易出現各種故障問題，通常這些常見故障發生在一瞬間，多為突發事件，汽輪機的調節系統出現故障原因較多，如滑閥構造、油系統、配汽機構以及離心式調節器等器件都有可能導致汽輪機調節系統發生故障。

1 汽輪機調節系統

保證機組的高品質輸出、系統正常運行，滿足使用需求是汽輪機調節系統的主要功能。壓力調節、流量調節以及轉速調節是汽輪機調節系統常見的三種調節方式。

壓力調節：供熱式汽輪機常采用壓力調節模式。波紋管調壓器是其常用工具。在調節壓力時，以壓力作為信號作用于波紋管，通過與彈簧在物理的作用下壓力變形，從而實現位移輸出。

流量調節：流量調節常常應用于流體機械如驅動高爐鼓風機的變速汽輪機中。通常通過孔板兩側之間的壓力差測出流量信號。

轉速調節：在任何汽輪機中，都對工作轉速有一定的標準和要求，因而都有調速器設置。機械式與飛錘式離心調速器是早期使用的主要方式。要將轉速信號轉變為位移，該調速器主要通過重錘繞軸旋轉，其產生一定的離心力使得彈簧變形。采用這種方式雖然工作可靠，但是其轉速范圍較窄，而且其傳動還需要減速裝置，工作效率較低。二十世紀五十年代初，機械式高速離心調速器的出現，能夠通過主軸直接傳動，其位移輸出的實現主要是由重錘所產生的離心力讓鋼帶由于受力變形。

2 汽輪機調節系統的結構

第一，隨著我國科學技術的不斷發展，汽輪機調節系統的不斷改進，產生了電液調節系統。不斷增加單機容量，機組采用滑式壓與單元制運行方式，同時使用再熱機組，以及不斷增加的機組停、啟次數，機組電網集中調度問題從而產生電液調節。電液調節系統的執行器由液壓元件組成，控制器由機構元件組成，其具有閉環轉速與超速跳閘的調節功能。但是閉環轉速調節范圍較窄，與此同時，系統的速度方面相對較低。因為汽輪機調節系統是固定的靜態特性，汽輪機的間隙引起的遲緩較大，從而導致汽輪機的靜態特性無法隨意更改和

變化。

第二，隨著數字技術與現代計算機技術廣泛應用于各個行業中，將其應用到汽輪機技術中葉得以有效實現，這極大的推動了汽輪機的技術發展。其中，電氣液壓控制系統就是計算機技術與數字技術的有效結合產生的調節系統。這種電氣液壓控制系統控制器正常運轉實現，是建立在數字計算機的基礎上的。其執行部分仍然是液壓系統。近年來，隨著不斷應用和發展的分散的系統，很多大型機組中的電調都采用以分散控制為系統原理，從而有效控制機組。

3 汽輪機運行中調節系統出現滑閥的故障的因素

3.1 滑閥構造的問題

無論是全液壓調節系統還是半液壓調節系統都有各種滑閥的設置，要使得各個滑閥正常運作，應保證滑閥構造的合理性。如果其設計不合理，，容易導致其運行中出現損壞，影響到調節系統的運行。

卡澀問題是滑閥構造出現故障的常見原因，是影響汽輪機調節系統的重要因素，直接對系統的正常運行造成影響。因此重視滑閥的卡澀問題十分重要。要解決其卡澀問題，首先要嚴格把關滑閥設計制造環節，通過提高滑閥精度，降低滑閥使用誤差，此外還可以采取對壓彈簧平衡油壓或開槽均壓閥于滑閥表面的方式降低滑閥的卡澀問題。

錯油門的過封度也是滑閥方面出現故障的重要因素。要保證調節系統的正常運行，保持錯油門適當的過封度十分重要，在運行過程中，機組的轉速是不穩定的，在一定范圍內，其脈沖是波動的，即便是在保持機組轉速不變的情況下，其脈沖還是存在一定范圍的波動。主要是由于主油泵運作時產生較大的脈沖和油壓力，使得滑閥在一定范圍內也產生波動情況。

3.2 油系統不正常

首先，油質較差是引起調節系統出現故障的常見因素之一。汽輪機的正常運行需要不斷供給油量。如果油質較差或者油不干凈，都會阻礙其正常運行。因為一般情況下，液壓調節元件間隙較小，調節系統運行時，若油中混有機械雜質，特別是各種沙粒，將會造成調節系統卡澀，引起調節系統擺動。因此，嚴格管理油管的潔凈與順暢顯得十分重要。及時徹底清理干凈各種臟污，保障油的優質供給。目前，為了解決油中雜質和水分等問題，主要通過定期取樣化驗進行油質監督、大修后對油系統各個管路、不間斷濾油以及大流量沖洗軸瓦等方法。

其次，調節系統的油系統部件漏油也是引起故障的重要因素。油系統出現漏油現象會使得體統的油壓比正常水平低，導致動力機出現動力不足的現象，從而讓調節系統遲緩率增加，各個調節元件性能缺失，引起整個汽輪機調節系統出現不穩定情況。引起油系統部件漏油的原因很多，結合面的墊片被磨損、部件磨損導致部件與部件之間的間隙增大、活塞缸磨損等為汽輪機調節系統出現漏油現象的常見原因，從而引發調節系統出現各種故障。

最后，油系統的油壓波動也是導致油系統不正常的常見因素。油壓系統在汽輪機的運行過程中產生的油壓波動會對調節系統的穩定性造成嚴重影響，特別是調節系統為全液壓式的情況下，因為這種系統是用液壓來控制轉速脈沖信號的，液壓控制的轉速脈沖信號相對較弱，信號弱更容易被油壓波動影響到。

3.3 配汽結構的缺陷

首先是調節氣門的重疊度。如果調節汽門的重疊過大，會對功率造成較大影響。好比在夠一個負荷范圍內，采用兩個調節汽門，進行流量的有效控制，超出正常的負荷范圍，從而引起調節系統出現擺動情況，增大節流損失。

其次是凸輪的磨損。由于汽輪機工作負荷十分繁重，其凸輪容易出現較為嚴重的磨損現象。因而在凸輪磨損的位置會因為磨損程度形成特定的部位。當這個部位在進行調節工作時，會使得放大系統增大，讓調節系統局部的不等率偏離正常水平與其他部位不等，從而導致調節系統出現震蕩。

最后調速汽門的節流錐也是配汽結構出現故障的因素之一。汽輪機在空負荷的狀態下，調速汽門的節流錐如果出現磨損現象，會導致調節系統出現擺動。因為如果在開啟節流錐的汽門的時候，開度若出現一點甚至細微的變化都會導致進汽量出現變化，從而導致在空負荷情況下，調節系統出現擺動現象。

3.4 離心式調速器的竄動

調節系統的穩定性受到離心式調速器的影響較大，特別是離心式調速器出現高速竄動的現象會嚴重影響到調節系統的正常運行。由于離心式調速器與隨之啟動的滑閥之間有較小的間隙，調速器本身工作效率與形程較小，使得離心式調速器出現高速竄動的現象，從而對調節系統的穩定性造成影響。

4 結語

滑閥構造、油系統、配汽結構以及離心式調速器等方面出現問題或不足都會造成汽輪機在運行中調節系統出現各種常見故障。因此，在汽輪機運行過程中，要最大限度的降低這些影響因素對調節系統的影響，保證調節系統處于正常運行狀態，必須根據這些問題，加強對影響因素的處理和控制。

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