夏子強(qiáng)

摘要：以長(zhǎng)江動(dòng)力Q3052C型汽輪機(jī)為例，針對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)組在運(yùn)行中出現(xiàn)功率波動(dòng)的問(wèn)題，通過(guò)對(duì)505E控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)回路各環(huán)節(jié)的分析和試驗(yàn)，找出了EH油內(nèi)含顆粒雜質(zhì)過(guò)多是造成該問(wèn)題的主要原因，并結(jié)合實(shí)際工況通過(guò)控制器內(nèi)部PID參數(shù)整定消除部分影響。列舉運(yùn)行中可能出現(xiàn)的問(wèn)題，提出分析建議和處理措施。

關(guān)鍵詞：汽輪機(jī)，505E，波動(dòng)，整定

1.引言

湖北大峪口化工有限責(zé)任公司3#機(jī)為長(zhǎng)江動(dòng)力Q3052C型。在試車成功后一段時(shí)間，突然出現(xiàn)電負(fù)荷有大幅波動(dòng)且滯后很大現(xiàn)象。經(jīng)多方排查，檢測(cè)出EH油質(zhì)不達(dá)標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)處理后雖已無(wú)明顯波動(dòng)現(xiàn)象，但控制滯后還是較大。根據(jù)實(shí)際工況重新整定PID參數(shù)后，基本能達(dá)到工藝控制要求。具體原因分析及處理情況如下。2.1主控制器（505E）故障

2.1.1原因分析：505E是以微處理器為基礎(chǔ)的調(diào)速器，通過(guò)電液轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)對(duì)汽輪機(jī)調(diào)節(jié)汽門進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)組實(shí)行自動(dòng)控制的系統(tǒng)。在機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中，505的工作直接影響汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速和機(jī)組負(fù)荷，密切關(guān)系機(jī)組的發(fā)電質(zhì)量和安全。

2.1.2處理措施：關(guān)閉閥位限制器試著手動(dòng)控制汽閥。用這種方式鎖定汽閥且執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出穩(wěn)定，但系統(tǒng)仍然振蕩，則說(shuō)明問(wèn)題不在于控制器

2.2轉(zhuǎn)速傳感器、功率變送器故障

2.2.1原因分析：本機(jī)組采用的是2個(gè)磁阻式探頭互為冗余，輸入信號(hào)高選為主。505E實(shí)測(cè)機(jī)組功率和機(jī)組轉(zhuǎn)速作為反饋信號(hào)，轉(zhuǎn)速偏差作為一次調(diào)頻信號(hào)對(duì)給定功率進(jìn)行修正，功率給定與功率反饋比較后，經(jīng)PID運(yùn)算和功率放大后，通過(guò)電液轉(zhuǎn)換器和油動(dòng)機(jī)控制調(diào)節(jié)閥門開(kāi)度來(lái)消除偏差信號(hào)，對(duì)機(jī)組功率實(shí)現(xiàn)無(wú)差調(diào)節(jié)，若功率不反饋，則以閥位控制方式運(yùn)行，即通過(guò)增加轉(zhuǎn)速設(shè)定，開(kāi)大調(diào)節(jié)汽閥，增加進(jìn)汽量達(dá)到增加負(fù)荷的目的。若轉(zhuǎn)速傳感器、功率變送器故障則會(huì)影響到整個(gè)回路的穩(wěn)定。

2.2.2處理措施：分別拆下2各轉(zhuǎn)速傳感器接至轉(zhuǎn)速數(shù)字顯示儀，轉(zhuǎn)速均為正常。校驗(yàn)功率變送器電流和功率均輸出正常。

2.3位移傳感器故障

2.3.1原因分析：作為閥門位置反饋的線性位移傳感器，隨著閥門的變化而變化，其芯桿在線圈中反復(fù)移動(dòng)，由于芯桿與線圈間存在一定的間隙，芯桿移動(dòng)過(guò)程中經(jīng)常與線圈發(fā)生摩擦，線圈磨損，金屬芯桿與磨損的線圈接觸會(huì)影響傳感器的輸出，造成位置反饋的不穩(wěn)定引起閥門的波動(dòng)。更嚴(yán)重的是芯桿被線圈卡澀而不能暢通地移動(dòng)，在位移信號(hào)增大給芯桿積聚了一定的力后，又使芯桿產(chǎn)生一個(gè)跳動(dòng)，通過(guò)調(diào)節(jié)回路的作用也使調(diào)節(jié)汽門產(chǎn)生波。

2.3.2處理措施：拆下后檢查發(fā)現(xiàn)傳感器無(wú)故障，但芯桿有細(xì)微彎曲，校直后波動(dòng)相對(duì)之前較為平穩(wěn)。

2.4調(diào)節(jié)閥控制系統(tǒng)

2.4.1 原因分析：汽輪機(jī)進(jìn)汽調(diào)節(jié)閥控制系統(tǒng)主要由DDV伺服閥、油動(dòng)機(jī)、卸荷閥、LVDT 組件、伺服卡等構(gòu)成，電液轉(zhuǎn)換器由汽輪機(jī)前軸承座中的主油泵供油。主油泵（即汽輪機(jī)軸頭油泵）輸出1.1MPa的壓力油，經(jīng)節(jié)流孔和電調(diào)裝置專用的濾油器后供給電液轉(zhuǎn)換器。當(dāng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速變化或抽汽壓力變化時(shí)，輸入信號(hào)與給定值比較輸出一個(gè)偏差值，經(jīng)運(yùn)算放大后改變兩路分別送給兩只電液轉(zhuǎn)換器的控制信號(hào)，使兩個(gè)電液轉(zhuǎn)換器輸出的脈沖油壓變化。脈沖油直接作用在錯(cuò)油門滑閥下部，從而控制高、中壓油動(dòng)機(jī)的位移，改變高壓調(diào)節(jié)汽閥和旋轉(zhuǎn)隔板的開(kāi)度，達(dá)到自整調(diào)節(jié)的目的。

當(dāng)電信號(hào)進(jìn)入DDV伺服閥內(nèi)放大電路后，此電信號(hào)將轉(zhuǎn)換成一個(gè)脈寬調(diào)制電流作用在線性力馬達(dá)上，力馬達(dá)將產(chǎn)生一推力并使閥芯產(chǎn)生一位移。同時(shí)激勵(lì)器激勵(lì)閥芯位移傳感器產(chǎn)生一個(gè)與閥芯實(shí)際位移成正比的電信號(hào)，并與輸入指令信號(hào)進(jìn)行比較，所得偏差信號(hào)將改變輸入至力馬達(dá)的電流大小，直到閥芯位移達(dá)到所需值，即閥芯位移與輸入指令信號(hào)成正比。DDV伺服閥采用的線性力馬達(dá)可在中位產(chǎn)生左右兩個(gè)方向的驅(qū)動(dòng)力。推動(dòng)閥芯產(chǎn)生兩個(gè)方向的位移。雙筒濾油器上設(shè)有差壓發(fā)訊裝置，它以開(kāi)關(guān)形式對(duì)濾油器的堵塞作報(bào)警，當(dāng)進(jìn)出口壓差達(dá)0.35MPa時(shí)，即發(fā)出電信號(hào)。由于線性度關(guān)系本機(jī)組DDV閥芯位置定在63.5%，故當(dāng)DDV閥芯動(dòng)作完畢后會(huì)回到63.5%即為正常。機(jī)組運(yùn)行后DDV閥雖工作位置在67.3%，但壓差發(fā)訊裝置未發(fā)出堵塞信號(hào)，故沒(méi)有判斷閥芯堵塞。

2.5.2處理措施：首先更換伺服卡及DDV伺服閥，均未見(jiàn)異常。在更換雙筒濾油器濾芯時(shí)發(fā)現(xiàn)濾芯內(nèi)機(jī)械雜質(zhì)較多，更換后后閥芯位置從67.3%降至63.5%，故判斷是油內(nèi)機(jī)械雜質(zhì)過(guò)多，導(dǎo)致堵塞濾網(wǎng)進(jìn)油量不夠，閥位動(dòng)作滯后增大，最終使整個(gè)調(diào)節(jié)系統(tǒng)紊亂，出現(xiàn)負(fù)荷大幅波動(dòng)現(xiàn)象。因在電液轉(zhuǎn)換裝置中油質(zhì)要達(dá)到美國(guó)國(guó)家宇航標(biāo)準(zhǔn)（NAS1638）7級(jí)或以上，其中機(jī)械雜質(zhì)在每100Ml油中大于100?m粒子數(shù)不得超過(guò)32個(gè)。故我們?cè)谟脼V油機(jī)過(guò)濾的情況下還在濾油器出口加裝濾網(wǎng)且至少每個(gè)星期更換一次。當(dāng)閥芯位置大于67.0%時(shí)更換雙筒濾油器濾芯，待油內(nèi)機(jī)械雜質(zhì)合格后，重新整定PID參數(shù)。經(jīng)過(guò)一系列措施之后，負(fù)荷已能得到及時(shí)控制且無(wú)明顯波動(dòng)。

3.PID參數(shù)對(duì)回路的影響

在整個(gè)調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，當(dāng)外部因素不可逆時(shí)，可適當(dāng)?shù)耐ㄟ^(guò)調(diào)整PID參數(shù)來(lái)達(dá)到穩(wěn)定調(diào)節(jié)的目的。PID控制回路的增益是回路中所有增益的綜合?；芈返目傇鲆姘▓?zhí)行機(jī)構(gòu)增益，閥門增益，閥門連桿機(jī)構(gòu)的增益，變送器增益，汽輪機(jī)內(nèi)部增益和505調(diào)速器的可調(diào)整增益等。如果累加的機(jī)械增益（執(zhí)行機(jī)構(gòu)、閥門、閥門連桿）等很大的話，要加入的505調(diào)速器增益必須很小以滿足系統(tǒng)穩(wěn)定要求的系統(tǒng)總增益。

對(duì)于恰當(dāng)調(diào)整好的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，當(dāng)給其一個(gè)階躍變化時(shí)，應(yīng)稍微過(guò)調(diào)后就達(dá)到穩(wěn)定控制。為了獲得較佳的響應(yīng)，比例增益和積分增益應(yīng)盡可能地大。要獲得較快的過(guò)渡響應(yīng)，緩慢地增大比例增益設(shè)定值直到執(zhí)行機(jī)構(gòu)或最終驅(qū)動(dòng)器輸出開(kāi)始晃動(dòng)或擺動(dòng)，然后調(diào)整積分增益使輸出穩(wěn)定。如果調(diào)整積分增益無(wú)法使輸出穩(wěn)定，則減小比例增益的設(shè)定值。

下列是505E一種簡(jiǎn)便的調(diào)整方法，能使PID增益值調(diào)整至接近最佳值。 4.結(jié)論

對(duì)于負(fù)荷波動(dòng)是汽輪機(jī)常見(jiàn)問(wèn)題之一，造成負(fù)荷原因較多，一旦出現(xiàn)，嚴(yán)重影響機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。通過(guò)本次對(duì)湖北大峪口化工有限責(zé)任公司3#汽輪機(jī)負(fù)荷波動(dòng)原因分析，系統(tǒng)的分析了造成負(fù)荷多種原因，提出了具體的處理措施，對(duì)于其他電廠處理此類事故有一定的借鑒意義。