汽輪機二次油壓異常的分析研究

曹江江

（杭州汽輪機股份有限公司服務事業部，浙江 杭州310022）

1 概述

杭州汽輪機主要采用電液調節方式來控制汽輪機的轉速，電液轉換器是電液調節系統的核心部件。電液轉換器接收電子調節器發出的4～20 mA 電流信號，并將此信號轉換成0.15～0.45 MPa 的二次油壓信號。二次油壓作為錯油門的輸入信號，它能通過油動機調節汽輪機的進汽流量，從而達到控制汽輪機轉速的目的。

在現場進行汽輪機靜態調試時，常常會遇到二次油壓出現異常，但是影響二次油壓的因素有很多，如果能快速、準確地找到問題所在，就可以大大縮短汽輪機調試時間，有助于一次投運成功。

2 案例分析

2.1 二次油壓不線性問題

用戶單位：烏海某石化單位。

機組型號：NK32/36/32。

汽輪機試車前，必須對調節系統進行靜態試驗。進行調閥整定試驗時，速關油壓0.85 MPa，二次油壓0.1 MPa。由電子調節器發出4～20 mA 指令進行油壓整定，20 mA 時，二次油壓為0.42 MPa。順時針緩慢旋轉電液轉換器上的X1滿位旋鈕，發現二次油壓沒有增加，逆時針緩慢旋轉滿位旋鈕后，二次油壓從0.43 MPa 突降至0.32 MPa；4 mA 時，二次油壓為0.1 MPa，通過調整電液轉換器的X0 零位旋鈕，將二次油壓調整至0.15 MPa。將指令以10%的變化率從0到100%和100%到0 來檢查二次油壓的變化情況。從0 到90%，二次油壓隨著指令基本呈線性變化，但從90%到100%，二次油壓完全不呈線性變化，具體如表1 所示。

在調閥整定試驗過程中發現了3 個突出問題：二次油壓無法通過電液轉換器的X1 旋鈕將二次油壓從0.42 MPa 增加到0.45 MPa，但電液轉換器的X1 旋鈕的正常調節范圍為0.3～0.5 MPa；二次油壓會從0.32 MPa 突變到0.43 MPa，在這區間內無法調整；靜態試驗中二次油壓在90%區間上線性很差。

表1 調門指令與二次油壓對應表

要解決這3 個問題，應檢查電液轉換器是否有問題，電液轉換器由電磁控制部分和液壓部分組成，先排除液壓部分。旋轉手動旋鈕，二次油壓從0.15 MPa 緩慢地上升到0.45 MPa，調門也相應地從零位開到滿位。這個試驗證明了電液轉換器的機械液壓部分沒有問題，同時排除了油門、油動機、速關組合件、二次油壓力表存在問題。這樣問題就集中在了電液轉換器的電磁部分，首先檢查了電液轉換器的接線，沒有問題。用萬用表測量了電液轉換器輸入的電壓和指令信號，電流為4 mA，電壓為24 V。電子調速器將指令從4 mA 慢慢升到20 mA，發現在增加電流信號的過程中，輸入電壓一直降低，當電流為20 mA 時，供電電源只有11 V。從這個現象判斷，電液轉換器的供電電壓上出現了問題。檢查了電液轉換器的供電電源，功率為96 W，電液轉換器的額定功率為60 W，滿足需求。問題的焦點集中在從中控到接地接線箱這一段的電纜上，隨著電液轉換器工作電流的上升，電纜上的電壓損失逐漸增加，導致在20 mA 時電壓只有11 V。

現場將2 根備用電纜并聯后，測量了電阻，滿足要求，取代了原來中控到端子箱的電纜，重新進行調門整定試驗，二次油壓恢復正常，從0.15 MPa 到0.45 MPa 隨指令呈線性變化。二次油壓之前呈現不線性的原因就是電液轉換器的接線端子箱到中控電源柜之間的電纜不符合規范，電阻高、壓損過大，導致電液轉換器的工作電壓不滿足要求。

2.2 二次油壓超量程問題

用戶：江蘇某石化單位。

機組型號：NKS 40/45/20。

在汽輪機試車前的靜態試驗中發現，一旦建立好速關油，速關油達到0.8 MPa，二次油壓也會變成0.8 MPa，調節汽閥全開并且超過量程。如果在有汽源時出現這種情況，后果不堪設想。發現這個問題后，第一步就是檢查電液轉換器的電源線和信號線，信號為4 mA，電源為24 V，不存在問題。

二次油壓的范圍正常為0.15～0.45 MPa，目前達到0.8 MPa。產生此情況的一個原因是電液轉換器機械液壓部分出現了問題，導致無法泄油；另一個原因是速關組合件的回油堵塞。由于檢查速關組合件的回油工作量小，現場首先拆除了速關組合件的回油法蘭口，發現了安裝時殘留的盲板。將盲板拆除后，恢復油管，起油泵后，建立速關油，二次油壓變為0.15 MPa，恢復正常。

此次案例屬于典型的二次油壓超量程問題，二次油壓超量程問題大多數出在回油上，原因為電液轉換器本身的機械液壓部分損壞，應檢查速關組合件的回油是否存在問題。

2.3 二次油壓波動問題

用戶：江蘇某電廠。

機組型號：HNG40/32。

江蘇某電廠汽輪發電機組在并網后發現，機組負荷有10%的波動，二次油壓也在0.02 MPa 左右擺動，現場可以看到油動機活塞桿上下擺動。這臺機組采用的是WOODWARD505 電調系統，從505 面板上可以看到閥位指令變化幅度較大，實際轉速變化頻率高。從以上現象分析，由于汽輪機已經并網，實際轉速隨電網頻率變化而變化，由此判斷電網頻率不穩定，而這臺機組采取閥位控制負荷，則造成二次油壓波動的原因為505 的PID 過于靈敏，實際轉速稍有改變就會參與調節，過度調節導致了指令的波動頻率快。

筆者在現場對505 在線PID 進行了調整，開始時緩慢調整，發現二次油壓的波動頻率和幅度已經開始好轉，在微調之后，二次油壓已經趨于穩定。在現場看不到油動機活塞桿的擺動，機組負荷基本穩定。

此次案例中，二次油壓波動的原因在于電網頻率的不穩定導致505 輸出的指令信號波動。在實踐中，油動機的機械擺動往往也會導致二次油壓的波動，所以筆者建議在停機狀態汽源切斷時，如果遇到二次油壓波動，可以在二次油壓去錯油門的這根管道加上盲板，檢查波動是否存在。如果依然存在，則與電液轉換器有關的可能性大；如果不存在，則錯油門本身有問題的可能性大。

3 結束語

本文描述了汽輪機在調試或者運行過程中出現的3 個二次油壓異常的典型案例，闡釋了二次油壓的原理以及解決問題的方法和思路。當遇到調節系統相關故障時，應由易入難，層層剖析，從而能快速找到問題的所在，為機組的安全運行提供保障。