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        淺談小型汽輪機組調(diào)速系統(tǒng)負荷波動的原因

        2012-08-15 00:54:11張愛民
        科技視界 2012年11期
        關(guān)鍵詞:變動率汽門油壓

        張愛民

        (創(chuàng)冠環(huán)?!粗袊涤邢薰?福建 廈門 361004)

        汽輪機調(diào)速系統(tǒng)是由轉(zhuǎn)速感受機構(gòu)、 傳動放大機構(gòu)、執(zhí)行機構(gòu)和反饋裝置組成,主要作用是通過對汽輪機進汽量的調(diào)整,使汽輪機的輸出功率和電負荷保持平衡。 但是在實際的運行工作中,由于制造、安裝、檢修和運行中的一些問題,調(diào)速系統(tǒng)會出現(xiàn)一些異常情況,特別是調(diào)速系統(tǒng)的擺動是運行中的常見問題,給設(shè)備的安全、穩(wěn)定運行帶來隱患。 所謂調(diào)節(jié)系統(tǒng)的擺動是指汽輪機的轉(zhuǎn)速或負荷等不能維持相對的穩(wěn)定,而是產(chǎn)生了較大的波動。 調(diào)節(jié)系統(tǒng)擺動的原因較多且較為復雜,這里僅列舉幾種常見的情況,如下:

        1 從調(diào)節(jié)系統(tǒng)本身分析負荷擺動的原因

        1.1 透平油品質(zhì)不良對調(diào)速系統(tǒng)擺動的影響

        透平油的品質(zhì)對調(diào)速系統(tǒng)工作的影響是普遍的,也是根本性的。 油質(zhì)差,既影響調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜態(tài)特性,也影響動態(tài)性能,必須引起足夠的重視,務(wù)必保持運轉(zhuǎn)中機組的透平油品質(zhì)合格。 透平油品質(zhì)不良主要包括油的透明度差,機械雜質(zhì)多,特別是堅硬的固體顆粒,以及由于軸封漏汽導致的油中帶水等。 其中的機械雜質(zhì),比如焊渣、氧化皮、金屬屑、砂粒、灰塵等,極易引起調(diào)速系統(tǒng)的卡澀,使各個調(diào)節(jié)部件工作不協(xié)調(diào),引起汽輪機錯油門滑閥動作不正常,造成汽輪機負荷波動。 保證透平油品質(zhì)合格,首先在機組調(diào)試前,就要認真按規(guī)范要求做好油循環(huán)工作,確保油質(zhì)達到要求。 對油系統(tǒng)中的盲管進行技改,防止停機時盲管里的機械雜質(zhì)回流到油系統(tǒng)中。 其次,運行中要對前后汽封進行及時調(diào)整,防止汽封冒汽過大,導致油中含水。 嚴格執(zhí)行油務(wù)監(jiān)督制度,發(fā)現(xiàn)油質(zhì)不合格,及時投入濾油設(shè)備進行濾油。

        1.2 油壓波動造成調(diào)速系統(tǒng)擺動的影響

        (1)因為對全液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)的機組而言,調(diào)節(jié)系統(tǒng)的脈沖信號取自主油泵出口油壓的變化。 當主油壓變化時,脈沖油壓也隨之變化,經(jīng)放大后的油壓也隨著波動,從而引起調(diào)速系統(tǒng)的負荷波動。 一般來講,引起調(diào)速系統(tǒng)油壓波動原因主要是主油泵本身工作不穩(wěn)定造成的;另外當油系統(tǒng)混入空氣時,由于空氣的可壓縮性能,導致油壓波動,對調(diào)速系統(tǒng)的油壓穩(wěn)定影響較大。 因此,在運行中注油器應(yīng)工作正常,保證主油泵入口壓力,另外,在開機前應(yīng)首先啟動低壓潤滑油泵,運行一段時間后再啟動高壓電動油泵運行一段時間,進一步驅(qū)趕調(diào)節(jié)系統(tǒng)各部套及油路中的空氣,一般要求潤滑油泵連續(xù)運行時間不少于10min。

        (2)抽汽式汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)有兩路脈沖油:高壓脈沖油和低壓脈沖油。 高壓脈沖油控制調(diào)速器油動機,低壓脈沖油控制旋轉(zhuǎn)隔板油動機。 低壓脈沖油在調(diào)壓器內(nèi)形成。 調(diào)壓器離旋轉(zhuǎn)隔板油動機較遠,低壓脈沖油信號管細而長,容易造成信號傳遞的失真。 另一方面,由于低壓錯油門上部腔室接往油泵組的回油,回油管也比較細長,而且彎道扁道較多,再者,回油管路的標高與油箱標高相差較小,這樣,使得回油不易暢通甚至形成管內(nèi)一定的正壓,當回油時多時少時,管內(nèi)壓力也時高時低。 因此低壓錯油門滑閥上下作用著完全不是按調(diào)節(jié)要求的脈沖壓力。 造成了工作的紊亂,旋轉(zhuǎn)隔板油動機也因之而工作失常, 引起旋轉(zhuǎn)隔板油動機的大幅擺動,調(diào)速器油動機也跟著大幅擺動。 脈沖油壓形成過程不穩(wěn)定時,從根本上產(chǎn)生了調(diào)節(jié)系統(tǒng)的不穩(wěn)定因素。

        1.3 調(diào)節(jié)系統(tǒng)速度變動率和遲緩率的影響

        汽輪機負荷與轉(zhuǎn)速擺動大小與速度變動率δ, 遲緩率ε的大小有密切關(guān)系,一般可從下式進行估算:

        a)機組負荷擺動值:

        ΔN=Neε/δ(千瓦)

        式中:Ne——機組額定功率

        ε——調(diào)節(jié)系統(tǒng)遲緩率

        δ——速度變動率

        如機組額定功率Ne=15000 千瓦 速度變動率δ= 5.5%遲緩率ε= 0.15%

        則機組負荷擺動值為: Δ=15000×(0.15/5.5)=409.09 千瓦

        b)機組轉(zhuǎn)速擺動值:

        如機組額定轉(zhuǎn)速3000 轉(zhuǎn)/分 遲緩率0.15%

        則Δn=3000 X 0.15 %= 4.5 轉(zhuǎn)/分

        從以上計算分析可知:機組并入電網(wǎng)運行,要使運行穩(wěn)定,則機組調(diào)節(jié)系統(tǒng)遲緩率ε 愈小愈好,而速度變動率δ 愈大愈好,但速度變動率越大,對機組動態(tài)甩負荷特性不利,因此一般速度變動率只取3-6%左右。 遲緩率過大,使得調(diào)速系統(tǒng)的動作嚴重滯后于轉(zhuǎn)速的變化,造成負荷擺動(或孤立運行時轉(zhuǎn)速擺動)。 因此為保證調(diào)節(jié)系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性,對遲緩率提出嚴格要求。 引起遲緩率過大的原因有:傳動機構(gòu)連接處發(fā)生磨損;錯油門彈簧作用力偏斜,使滑閥移動的阻力增大;錯油門、閥碟、油動機等發(fā)生卡澀或銹蝕等。 因此,為避免系統(tǒng)的遲緩率過大,主要依靠嚴格的檢修維護工作。

        1.4 調(diào)門重疊度對負荷擺動的影響

        調(diào)節(jié)汽門重疊度不正確。 調(diào)節(jié)汽門重疊度過大或過小甚至存在空行程都對調(diào)節(jié)系統(tǒng)的穩(wěn)定性有很大影響。 重疊度過大相當于在某段負荷內(nèi),同時有兩個調(diào)節(jié)汽門都在有效地控制流量,因而在這段負荷內(nèi),油動機行程或調(diào)節(jié)汽門行程不大的變化,便引起較大的功率變化,因而極易引起調(diào)節(jié)系統(tǒng)擺動,同時也會增加節(jié)流損失。 重疊度過大引起調(diào)節(jié)系統(tǒng)擺動的特點是具有明顯的定點性,即擺動都發(fā)生在相鄰的兩個調(diào)節(jié)汽門交接處所對應(yīng)的負荷,超過這一負荷,便能重新趨向穩(wěn)定。重疊度過小甚至存在空行程,則較小的功率變化便對應(yīng)著很大的調(diào)節(jié)汽門升程改變量,重疊度太小還使油動機的工作行程增大,因而減少了油動機的富裕行程。 從以上分析來看,調(diào)節(jié)汽門重疊度不宜過大,也不能太小,所以應(yīng)有一個合適的范圍。 經(jīng)驗表明,在前一個調(diào)節(jié)汽門開啟到其門后的壓力為門前壓力的90%時, 后一個調(diào)節(jié)汽門即開啟為最合理。

        1.5 錯油門過封度對負荷擺動的影響

        對于斷流放大機構(gòu)的錯油門滑閥,保證適應(yīng)的過封度是十分重要的,因為機組運行的轉(zhuǎn)速并不是絕對穩(wěn)定的,其脈沖油壓實際上也是在一定范圍內(nèi)波動的,即使在轉(zhuǎn)速不變的情況下,脈沖油壓的波動也是不可避免的,這是由于油管中的渦流、主油泵供油壓力的脈動等引起的,所以滑閥實際上也是在一定的幅度內(nèi)波動的。 因此,一定的過封度是避免油動機擺動的有效措施。 適當?shù)倪^封度是必要的,但過封度太大,則使調(diào)節(jié)系統(tǒng)的遲緩率增大。 錯油門過封度的數(shù)值一定要符合檢修的規(guī)定。

        1.6 油動機提升力不夠,也是造成調(diào)節(jié)系統(tǒng)工作不穩(wěn)定的重要因素

        在一些機組上加大了油動機直徑后,調(diào)節(jié)系統(tǒng)的穩(wěn)定性立即得到了改善,并能投入正常運行。

        1.7 其它方面的原因

        部套裝配情況不好; 旋轉(zhuǎn)隔板油動機與下部底板之間的紙板墊被沖壞或原來剪樣有錯;調(diào)門連桿松動;蒸汽初、終參數(shù)的變化等,在發(fā)生油動機的擺動時,這些部分應(yīng)首先檢查。

        2 從熱網(wǎng)方面分析擺動的原因

        2.1 單機供熱要比熱網(wǎng)供熱條件差。 單機供熱時,有時熱負荷的變動是跳躍式的,更不利于調(diào)壓系統(tǒng)工作的穩(wěn)定。 在這種場合下,建議在熱網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)采用蓄能器,這樣無論對汽輪機供熱,還是生產(chǎn)流程中用汽,都能收到良好的效果。

        2.2 供熱壓力不易過高, 特別是在機組帶較低的電負荷時,汽輪機高壓部分汽壓較低,如果供熱壓力偏高,汽輪機高壓部分級后壓差變小,幾乎與抽汽室壓力相平。 這樣,在抽汽壓力稍有變化時,汽輪機高壓部分容易造成“阻塞”現(xiàn)象。 這將引起汽輪機功率的突變和抽汽室壓力的突變,使調(diào)壓系統(tǒng)工作失常。 因此建議,調(diào)壓系統(tǒng)的投入過程盡可能地緩慢些,。調(diào)壓器投入時,熱網(wǎng)的壓力要求比較穩(wěn)定。 根據(jù)運行的實際投入情況來看,在額定負荷的二分之一到三分之二時,投入調(diào)壓器比較合適。

        3 結(jié)論

        總之,引起機組負荷擺動的原因是很復雜的,不可能統(tǒng)統(tǒng)說清楚,遇到情況,要冷靜分析,根據(jù)現(xiàn)象,結(jié)合調(diào)節(jié)系統(tǒng)原理,一部分一部分地解決問題。

        [1]王朝柱.汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)工作不穩(wěn)定分析[J].黑龍江科技信息,2008,9.

        [2]劉愛蓮.淺析汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)常見缺陷及解決方案[J].中國科技教育理論版,2011,12.

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