汽輪機調速系統失控原因與處理措施

王金毅

（霍州煤電集團呂梁山煤電有限公司方山發電廠，山西 呂梁 033102）

1 汽輪機調速控制系統的結構簡介與工作原理

1.1 結構簡介

汽輪機的調速控制系統主要是由數字式調節器、電液轉換器、液壓伺服機構、調節汽閥等組成。數字式調節器是以微處理器為核心的模塊化計算機控制裝置，根據用戶運行參數、條件編程組態，通過輸入輸出接口，接受、輸出模擬量、開關量信號進行控制[1-2]。電液轉換器接受調節器輸出的標準電流信號，輸出與輸入電流信號相對應的調節信號油壓。液壓伺服機構由錯油門、油動機、啟動閥等組成。調節信號油壓經液壓伺服機構放大，控制油動機活塞移動，通過調節杠桿，改變調節汽閥的開度，調節汽輪機的進汽量。汽輪機控制調速系統示意圖，如圖1 所示。

圖1 汽輪機控制調速系統示意圖

1.2 調速控制的原理

汽輪機轉速參數是通過轉速檢測傳感器實時檢測出來的。轉速傳感器本質上是一種磁脈沖發生器，它把汽輪機“齒盤”的轉動信號轉換成相應的磁脈沖信號，磁脈沖信號再經過SDP 測速卡件轉換成相應轉速的電信號。與轉速相應的電信號傳送于DPU 處理單元中，DPU 將轉速信號與汽輪機設定的轉速加以比較，通過各項邏輯運算輸出閥位指令信號至VPC 伺服卡，VPC 伺服卡將閥位指令信號同LVDT調節汽閥反饋信號進行比較、并經PID 運算后輸出控制電信號至電液轉換器，電液轉換器將控制電信號轉換成脈沖油壓信號[3]；在脈沖油壓的作用下錯油門內部的滑閥上下位移，使高壓油及回油通過機械油路與油動機的油室連通；活塞在油室差壓的作用下反向位移，帶動機械杠桿及末端連接的蝶閥組上下滑動，最終實現對汽輪機調節氣閥及進汽量的調節。

當調速機構中油動機活塞上下移動時，反饋滑閥將發生反向運動，反作用于脈沖油壓，使錯油門內部滑閥回到中心位置、關閉油動機油室油路；同時LVDT 將調節汽閥反饋信號傳輸至數字調節器，使電液轉換器的內部閥芯回到平衡位置，脈沖油壓恢復平衡壓力。

2 汽輪機調速控制系統失控的原因

2.1 部件卡澀造成調速失控

汽輪機調速控制系統部分元件發生卡澀現象，是造成調速控制系統發生失控故障的主要原因之一。發生卡澀的主要原因是由于運動部件發生活動靜止或者活動緩慢造成，該現象的出現會使控制油壓不正常。另外，油質差、運動部件發生銹蝕也會出現卡澀。當系統出現卡澀時，脈沖油壓發生變化時油動機活塞不能同步進行相應的調節，最終導致調節汽閥的開度與DPU 處理單元發出的指令信號發生較大偏差；脈沖油壓增大或減小到一定數值時，油動機活塞瞬間發生突變造成調節汽閥的過調。通過上述情況基本可以斷定調速控制系統機械部件有卡澀問題[4]。

2.2 信號零點偏移造成調速失控

調速控制主要是由電液控制轉換器根據VPC伺服卡控制電信號，通過靜態調試確定內部閥芯位置、及脈沖油壓。當出現信號零點的偏移時，DPU 處理單元發出的指令信號與LVDT 調節汽閥反饋信號發生偏差，并且電液控制轉換器內部閥芯位置反饋、脈沖油壓也和靜態調試數據不一致；信號零點的偏移使得電氣零位與機械零位不重合，極易造成汽輪機掛閘即發生調節汽閥開啟的現象。通過上述數據及現象就可以判定信號是否出現零點偏移現象。

2.3 油質問題造成調速失控

汽輪機潤滑油、動力油都使用統一油箱的油質，因為油箱、油路系統密封不嚴，會致使氧化物進入油路，導致潤滑油從黃色變成紅褐色，而且會在汽輪機的前箱油擋處有可能因汽輪機前軸封不嚴發生串汽現象。從上述情況可以判定，油路系統中水分的存在，另外，潤滑油在工作時也會存在機械磨削的混入造成油質變差[5]。

3 汽輪機調速控制系統故障的處理措施

3.1 部件卡澀的處理措施

為了避免汽輪機的調速控制系統發生卡澀，汽輪機操作保養人員要定期進行汽輪機的清潔工作，避免尾渣出現累積；要按照規定，定期更換動力油、潤滑油；要保證汽輪機油質的清潔、保證汽輪機汽水系統密封的正常工作；進而確保各個運動部件不發生腐蝕。

3.2 信號零點偏移的處理措施

信號零點的偏移主要是因為：信號傳感器線路質量存在問題、傳感器線路與強磁場間隔過近、信號處理電路存在設計缺陷等。針對上述原因，首先在傳感器線材選購時，要選擇正規品牌、具有一定屏蔽功能的線材；其次在汽輪機線路鋪設時，各傳感器線路要遠離動力線等強磁場區域、并進行單獨敷設；最后要對信號處理電路進行必要的完善，使其具備一定的雜波處理能力，最終達到信號傳輸不失真的目的[6-7]。

3.3 油質問題的處理措施

汽輪機所用油質的好壞，直接關系著汽輪機調速系統的各項性能。因此，汽輪機用油采購必須選擇統一標號的優質油料。操作人員必須進行定期、不定期的油質化驗，為了保證油路系統的干凈，必須定期油濾、并按周期進行更換。

4 結語

汽輪機調速控制系統的性能直接關系到主機的運行工況。如果汽輪機調速控制系統發生故障，將對汽輪機的安全性、穩定性產生重大影響。所以，汽輪機調速控制系統的故障診斷、處理措施非常重要；需要相關人員能夠及時找出故障產生的原因，并針對故障原因采取相應的措施，進而確保汽輪機能夠安全、穩定運行。