分析在線組態調門開啟邏輯減小汽輪機組大軸振動

馬超

摘要：通過對某公司#1機組大軸振動情況的分析，在線組態DEH邏輯改變調門開啟順序，減小汽流擾動作用力的影響，改善了機組振動情況，提高了機組的安全性、經濟性和出力能力，取得了較好的經濟效益和良好的社會效益。某公司#1號機組為200MW循環流化床汽輪發電機組，機組運行中出現汽輪機#1軸瓦振動的現象，無法滿負荷運行。經過DCS系統在線組態修改DEH邏輯，改變汽輪機高調門開啟順序后，成功的減小汽輪機組大軸振動，機組可滿負荷運行。

關鍵詞：DCS;在線組態;振動

一、設備概況

（一）汽輪機

哈爾濱汽輪機有限責任公司生產的NZK200-12.75/535/535型超高壓、一次中間再熱、單軸、雙缸、雙分流、雙排氣、直接空冷凝汽式汽輪機，有2個高主門、4個高調門、2個中主門、2個中調門。4個高調門分為兩組，其中#1、#4調門為一組，#2、#3號調門為一組。

（二）DEH

本機采用數字式電液調節系統（簡稱DEH控制系統），其液壓調節系統（簡稱EH系統）控制介質為14MPa的磷酸脂抗燃液，由一個獨立的高壓抗燃油供油裝置供給整套液壓控制系統。而機械保安油為1.96MPa的透平油，由汽輪機主軸帶動的離心式主油泵供給。每一個進汽閥門均配有一個執行機構以控制其開關：其中高、中壓自動關閉器執行機構（油動機）為開關型兩位式執行機構（油動機）。高、中壓調節閥執行機構（油動機）為連續型伺服式執行機構（油動機），可以接受士40mA的閥位控制信號，控制調節汽閥的開度。所有執行機構（油動機）的工作介質為高壓抗燃油，均為單側進油，即靠油缸液壓力開啟閥門，靠彈簧力關閉閥門。

二、機組振動情況分析

#1機組負荷175MW，多閥控制方式，在負荷變化過程中，當調門開度改變時，#1瓦振動變化較大，蓋振在15～18μm，X/Y向振動在91/88～144/131μm之間變化。

依據機組振動特征，結合對設備安裝檢修與運行參數的分析，造成#1瓦振動偏大的原因有以下幾點：

1.調門重疊度線性不好，在負荷變化時，機組圓周進汽不均勻或存在較大的擾流，使機組#1瓦X/Y振動增大，通過改變負荷，既進汽方式，可以降低振動水平。

2.主油泵齒形聯軸器套筒汽機側端蓋固定螺栓松動，造成端蓋等部套松動，影響#1瓦振動。也存在主油泵齒形聯軸器出現問題的可能。

3.#1瓦瓦枕緊力偏小，使#1瓦的抗振性降低。另外可能出現上瓦瓦塊固定螺栓松動情況，使振動惡化。綜上所述，造成#1汽輪發電機組出現的軸系振動超標的原因：一是軸系對中與轉子平衡不良;二是存在汽流擾動作用力的影響;三是軸承的負荷分配與轉子揚度有待改進;四是軸瓦等部件可能存在松動情況。

三、方案制訂、試驗

為減小機組振動決定在不停機狀態下，試驗觀察改變調門進汽順序后的振動情況;機械部分在機組大小修期間對軸系進行檢修。

試驗方案：將#1機#1、#2、#3、#4高調閥門控制由順序閥控制切為單閥控制，觀察軸振動情況;逐個交替將#1、#2，#3、#4高調門閥門關到零，觀察軸振動情況。并根據試驗結果，重新制定#1機高調門開啟順序。

經過試驗，當調門開啟順序為GV4+GV3→GV2→GV1時，可減小機組大軸振動，尤其是#1瓦X方向振動明顯減小、Y方向振動平穩，#2瓦Y向振動明顯減小、X方向振動平穩，軸系其余各振動測點無明顯變化。

四、在線組態

根據振動試驗結果，決定通過在線組態DEB邏輯的方式將#1機高調門控制閥開啟順序由GV1+GV2→GV4→GV3修改為GV4+GV3→GV2→GV1。

（一）邏輯分析

采用在線組態方式，重點是保證邏輯修改過程的正確性，難點在于不停機。由于調門控制邏輯較為復雜，為防止誤操作，必須選好切入點對調門邏輯內容進行認真的分析。為減小組態工作量，確保邏輯修改無誤，以單/多閥切換控制為切入點對該點之前的閥門流量分配邏輯和之后的閥位設定輸出進行分析。

閥門閥位輸出實際也就是分配到該閥門的蒸汽流量，要實現開啟順序由GV1+GV2→GV4→GV3變為GV4+GV3→GV2→GV1，也就是將原分配給GVl調門的流量分配GV4，同理將其他調門流量作出調整。通過對邏輯圖分析，確定：原閥門管理邏輯中GVl部分26號SFT功能塊輸出至34號MUL功能塊，修改為29號SFT功能塊輸出至34號MUL功能塊，GV2部分27號SFT功能塊輸出至35號MUL功能塊，修改為28號SFT功能塊輸出至35號MUL功能塊，同理對GV3、GV4邏輯部分進行修改。

由于閥門特性曲線不盡相同，故在修改閥門流量邏輯后，根據調整后的邏輯對GV閥位設定輸出的各調門多曲線函數f（x）功能塊參數進行相應調整。

（二）在線組態

穩定機組負荷在180MW左右，AGC退出運行，機組沒有重大設備操作，高調門控制為單閥控制，DEH、ETS、DCS系統工作正常。

啟動XDPS總控軟件Netwin.exe，在Netwin中以ENG登錄，上裝#11DPU組態，并對#11DPU組態進行備份。強制GV 1.GV2、GV3、GV4閥位為當前值，機組處于單閥調壓控制方式。根據預先制定的邏輯修改方案對GV閥門管理及GV閥位設定輸出邏輯進行修改調整。

由于修改后邏輯連線出現交叉，為防止誤連，采用了隱藏連線、指定功能塊連接方式。再次檢查邏輯無誤后，寫組態到#11DPU電子磁盤，同時拷貝到副控，并寫盤。釋放GV1、GV2、GV3、GV4閥位輸出值。

經過隨后的觀察試驗，各調門控制功能正常，機組大軸振動減小，尤其是#1瓦X方向振動明顯減小、Y方向振動平穩，#2瓦Y向振動明顯減小、X方向振動平穩，軸系其余各振動測點無明顯變化。至此，#1機在線組態DEH調門開啟邏輯成功。

五、結束語

單元機組大軸振動是一個復雜問題，應根據機組振動特點具體分析。某公司#1機組不停機通過在線組態DEH邏輯改變調門開啟順序，減小汽流擾動作用力的影響，改善了機組振動情況，提高了機組的安全性和出力能力，同時避免了機組啟停操作，提高了機組經濟性，取得了較好的經濟效益和社會效益。

參考文獻：

[1]山東電力集團.汽輪機運行值班員[M].北京：中國電力出版社，2005.