空負荷運行時汽輪機調節系統的缺陷分析和處理

王 佐， 韓 臻， 梁天生， 張玲華

（中機國能電力工程有限公司， 上海 200000）

引言

隨著我國火電現役機組富裕情況越來越嚴重，特別是西部地區棄風、棄光現象的普遍存在，電網調度對汽輪發電機的負荷調節甚至甩負荷能力的要求也越來越高。如果汽輪發電機組具備快速甩負荷能力、小島式運行能力與空負荷運行能力，必然能夠在未來競價上網模式下的電力市場環境下取得優勢。所以，最大限度消除汽輪機調節系統的缺陷，對于汽輪機安全、高效、快速響應運行非常重要。

1 調節系統介紹

汽輪機的空負荷運行，俗稱汽輪機空轉，是指汽輪機在主蒸汽驅動下，維持在3 000 r/min的轉速，發電機勵磁電流不投入，沒有功率輸出的一種短時間運行工況。汽輪機空負荷運行，是發電機同期和并網前的必備過程。

汽輪機空負荷運行，主要依靠調節系統來維持。所謂調節系統不能維持空轉，通常是指當主汽閥開大以后，汽輪機轉速連續上升，甚至于直到危機保安器動作，或者即使將同步器搖到最低限，汽輪機仍然超過額定轉速而穩定在一個高的轉速，導致機組不能并網。

機組在空負荷工況下運行和調節情況的好壞，直接影響汽輪機并網的順利與否，因此必須對機組調節系統空負荷的運行情況進行認真檢查和整定。

2 調節系統整定不當及其處理

1）調速器主彈簧緊度過大，造成調節系統動作轉速過低、過遲，導致低限蒸汽流量超過額定轉速需求量。

2）同步器工作行程調整不當，下限富裕行程太小，當調速器的穩定轉速超過額定轉速以后，同步器調整量太小或者失去調整能力。這類問題通常發生在彈簧式同步器上，對這類同步器，可以通過改變彈簧預緊力的辦法解決。

3）油動機和調節汽閥的位置配合不恰當，在油動機已經關到底時，調速汽閥還有一定的開度，或者閥芯未到位但閥桿或傳動裝置已經到位，濟南某50 MW機組就出現因此類故障導致傳動杠桿斷裂情況。

3 調節汽閥閥座升起及其處理

這類問題突出表現在提板式配汽機構的機組上，只要提板式的閥組中有一個閥座升起，都會使其他調節汽閥不能關閉。這類缺陷的發生，常常是由于裝配質量不佳造成的，如果在裝配時緊力不足或者接縫斂合不牢，就會在運行中由于汽流的反作用促使閥座升起并卡死在某一個高度上。

發生這種情況的一個明顯標志，就是油動機不能全關。遇到這種情況不要將升起的閥座硬打下去，以免閥座中心偏斜，應用專用拔輪器或者錨栓拉桿將閥座取出，待查明原因后在進行復裝。

4 油動機或者調節汽閥卡澀及其處理

當油動機或者調解汽閥卡澀，而不能關閉到應有位置時，會導致汽輪機不能維持轉速?？闆r引起故障的主要特點就是油動機尚未達到正常工作位置時，滯澀不動，失去正常的脈動現象，只要仔細檢查和觀察就不難發現，但往往需要結合檢修才能處理。

引起卡澀的原因有很多方面，如蒸汽品質不良使活動部件結構造成活動間隙減?。粋鲃訖C構潤滑介質不良；閥桿和閥桿套的間隙調整不當；汽閥導向鍵工作性能不好等因素都會導致調節汽閥的卡澀。

油動機卡澀通常是由于活塞桿和活塞套的間隙調整不當、中心偏斜以及油質不良等原因造成。

5 調節汽閥關閉不嚴及其處理

5.1 關閉不嚴現象判斷

如果調節汽閥不能嚴密關閉，會使過量的蒸汽漏入汽輪機的通流部分，使汽輪機轉速升高。這種情況在電廠最為常見，尤其是閥門結構比較陳舊的老機組或者小機組。

如果調節汽閥關閉不嚴的情況尚不嚴重，那么汽輪機轉速往往和低壓缸排汽壓力有直接關系，在真空度較低時不宜發現，或者說不能輕易判斷問題出在調節汽閥還是出在凝汽器負壓系統。因此，在檢查調節汽閥關閉不嚴缺陷時，應在正常真空度條件下進行，在保證主汽門開啟的情況下，關閉調節汽閥，觀察機組降速情況并記錄最終穩定轉速，與正常記錄或者汽機廠提供的參考記錄進行對比，就能判斷是否存在調節汽閥的不嚴密情況。

5.2 調節汽閥漏汽情況分類

根據調節汽閥漏汽位置和成因，可以分為以下三類情況。

1）調節汽閥的閥碟和閥座接合不嚴密現象，使蒸汽漏入機組內部。

2）閥座與汽柜的結合面不嚴密，比如存在砂眼或者裝配間隙，蒸汽會繞過閥碟而進入汽機內部。

3）調節汽閥閥碟椎體侵蝕磨損或徑向間隙過大現象，汽閥稍有移動，就會引起蒸汽流量的急劇變化。由于調節汽閥在初始開啟時的節流沖刷作用很大，所以汽閥閥碟椎體最容易在初始開度附近被侵蝕。

5.3 調節汽閥漏汽的處理措施

消除調節汽閥漏汽情況，主要包括汽閥結合面研磨和汽閥結合面補焊，需要根據不同的閥門結構形式采取對應的措施。5.3.1 汽閥結合面研磨

研磨汽閥結合面時，用力不宜過大或者過小，一般采取0.05～0.15 MPa的研磨壓力，研磨機或者潤滑油過多也會影響研磨效率。研磨雙座汽閥時，要在上下口之間留出相當的間隙，以保持在熱狀態下汽閥的嚴密性；研磨單座汽閥或者平口汽閥，最好用平板分別進行，平板和閥座閥碟之間應有一個凸臺，以防研磨錯動。

5.3.2 汽閥結合面補焊

閥碟椎體損害或者徑向間隙過大時，可采取補焊，首先要做好所要求的椎體形狀樣板，然后將需要補焊的部分鏇出新茬口，預熱到200～300℃進行燒焊，之后進行穩定性熱處理，最后再加工、研磨成合格的椎體。

蝶閥與閥座間隙過大時，可采取補焊周向密封導向帶的方式處理，將閥碟和閥座之間的間隙縮小到0.1～0.2 mm，導向帶寬度在2～4 mm之間。補焊導向帶的措施，可消除漏汽量過大的現象，還不會因為徑向間隙太小而引起卡澀。

6 結語

通過整定調節系統、調整閥座高度、消除調閥結合面漏汽等措施，可保證調節系統的有效運行，有利于汽輪機組的高精度、空負荷運行，提高機組的負荷調節和調度響應能力，進一步調高火電機組的調峰能力，有利于改善整個電網的運行靈活性，從而提高整個能源結構中新能源的有效利用比重。