劉艷斌（中國(guó)石油化工股份有限公司滄州分公司,河北 滄州 061000）

如何提高汽輪機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)中的穩(wěn)定性

劉艷斌（中國(guó)石油化工股份有限公司滄州分公司,河北 滄州 061000）

滄州分公司動(dòng)力車間有3臺(tái)汽輪機(jī)，分別擔(dān)負(fù)平衡氣柜瓦斯和廠用電的任務(wù)。1#汽輪機(jī)組是3000kWh的背壓機(jī)組。2#是6000kWh改低壓4260kWh的純凝機(jī)組、3#是12000kWh的抽汽凝汽式機(jī)組。其中1#和3#汽輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)是由液壓控制的，2#汽輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)是由505E電調(diào)控制的

汽輪機(jī)調(diào)速;505E;液壓

滄州煉化動(dòng)力車間是中石化滄州分公司下屬的自備電站，現(xiàn)總共有3臺(tái)發(fā)電汽輪機(jī)組。自從1995年建成投產(chǎn)以來(lái)都采用液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)。調(diào)解系統(tǒng)一般包括1.感應(yīng)機(jī)構(gòu):它能感受被調(diào)參數(shù)的變化，并使之轉(zhuǎn)化為其它物理量，傳給傳動(dòng)放大機(jī)構(gòu)。屬下圖中的的調(diào)速器（同步器-壓力變換器）。2.傳動(dòng)放大機(jī)構(gòu)：它接受感應(yīng)機(jī)構(gòu)傳來(lái)的信號(hào)，并加以放大，然后傳給執(zhí)行機(jī)構(gòu)（錯(cuò)油門-油動(dòng)機(jī)）。3.執(zhí)行機(jī)構(gòu)：它接受傳動(dòng)放大機(jī)構(gòu)傳來(lái)的信號(hào)，并以此改變汽輪機(jī)的進(jìn)氣量（調(diào)速汽門）。4.反饋機(jī)構(gòu):介質(zhì)壓力、溫度信號(hào)，油壓信號(hào)、連鎖保護(hù)信號(hào)等。

圖1.汽輪機(jī)液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)的組成

經(jīng)過(guò)十多年的運(yùn)行，液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)有以下幾方面問(wèn)題：

（1）調(diào)節(jié)系統(tǒng)擺動(dòng)大。如2#機(jī)負(fù)荷在4000kw-6000kw（上升過(guò)程）之間波動(dòng)，容易造

成超負(fù)荷運(yùn)行。

（2）調(diào)節(jié)曲線不光滑，遲緩率比較大，調(diào)節(jié)精度差，可靠性能差。

（3）調(diào)速元件不能實(shí)現(xiàn)在線檢修，有問(wèn)題，就要停機(jī)檢修。

（4）調(diào)速系統(tǒng)管線密集，和高溫蒸汽線距離非常近，一旦泄露，容易引起火災(zāi)。

（5）液壓調(diào)整中潤(rùn)滑油里面容易進(jìn)水（主要軸封不嚴(yán)），油質(zhì)乳化，造成調(diào)速系統(tǒng)擺動(dòng)。

我院與財(cái)務(wù)咨詢公司、餐飲行業(yè)財(cái)務(wù)總監(jiān)合作，指導(dǎo)學(xué)生報(bào)稅。通過(guò)學(xué)校教師與企業(yè)財(cái)務(wù)總監(jiān)共同開發(fā)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書教材，由聘請(qǐng)的企業(yè)人員定期參與指導(dǎo)，提高工作實(shí)踐能力。

1 目前改進(jìn)調(diào)速系統(tǒng)的兩種方式

1.1 將調(diào)速汽門的蝶閥改為梨形閥門

從而增加閥門的密封性，提高靜態(tài)特性曲線的平滑度，減小調(diào)速系統(tǒng)遲緩率。

調(diào)速系統(tǒng)的遲緩率

ε=Δn/n×100%

式中Δn：機(jī)組在同一負(fù)荷下所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速差值 Δn=n1-n2，r/min

n：汽輪機(jī)的額定轉(zhuǎn)速，r/min。

調(diào)速系統(tǒng)遲緩率除了和各個(gè)部件摩擦有關(guān)系，還有一個(gè)重要因素就是調(diào)速汽門的閥門開關(guān)方式有關(guān)系，如圖2和圖3調(diào)速汽門中蝶閥被替換為梨形閥門以后，蒸汽流量突變量減小，從而使轉(zhuǎn)速差Δn變小，調(diào)速系統(tǒng)遲緩率也下降。

圖2 蝶閥

圖3 梨形閥門

調(diào)速汽門特性曲線也隨之變化，由上升過(guò)程中凹面曲線變?yōu)殚_度與流量成正比關(guān)系的曲線。

圖4 調(diào)速汽門閥門更換后特性曲線對(duì)比圖

505E是利用20毫安的電信號(hào)控制錯(cuò)油門的開度來(lái)替代以前的油壓控制，使其調(diào)整負(fù)荷更精確，更平穩(wěn)。2#汽輪機(jī)2011年進(jìn)行電調(diào)改造，將調(diào)速系統(tǒng)的感應(yīng)機(jī)構(gòu)也就是同步器和

圖5 汽輪機(jī)505E控制系統(tǒng)圖

壓力變換器去掉，改成505E電信號(hào)控制。同時(shí)對(duì)油管線進(jìn)行改造，增加高壓油泵及潤(rùn)滑油過(guò)濾器，配套儀表管線安裝，及DCS組態(tài)。改造后，運(yùn)行效果非常好，2#汽輪機(jī)負(fù)荷擺動(dòng)消失，遲緩率達(dá)到規(guī)定要求，實(shí)現(xiàn)了通過(guò)調(diào)整電負(fù)荷穩(wěn)定入口蒸汽管網(wǎng)壓力和通過(guò)調(diào)整入口蒸汽壓力穩(wěn)定電負(fù)荷雙重功能。505E控制系統(tǒng)如下圖5、圖6.

圖6 操作室505E控制屏

圖7 現(xiàn)場(chǎng)505E控制端

2 提高調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)定性的常規(guī)措施

2.1 熟悉汽輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的特性，并根據(jù)工藝參數(shù)變化而調(diào)整

2014年冬季根據(jù)全廠低壓蒸汽用汽要求。低壓蒸汽壓力由夏季的9.5 MPa-1.0MPa，提升至1.05 MPa-1.1MPa。1#機(jī)負(fù)荷在2850kWh時(shí)，調(diào)速汽門即達(dá)到全開位置。剩余的能發(fā)電150kWh的蒸汽走減溫減壓器，浪費(fèi)了150kWh的做功能力。

車間通過(guò)研究決定“在不停機(jī)的情況下，縮短油動(dòng)機(jī)拉桿長(zhǎng)度，通過(guò)杠桿增增加調(diào)速汽門開度，多進(jìn)蒸汽多發(fā)電”。12月15日將油動(dòng)機(jī)拉桿縮短3毫米。增加進(jìn)汽蒸汽量，1#汽輪機(jī)接近滿負(fù)荷運(yùn)行。按每小時(shí)多發(fā)電100kWh計(jì)算，冬季三個(gè)月多發(fā)電20萬(wàn)度電。

2.2 進(jìn)行周期性的檢修，及時(shí)處理設(shè)備缺陷

通過(guò)檢修以恢復(fù)改善汽輪機(jī)機(jī)組原有性能的工作,稱汽輪機(jī)組檢修.為保證在兩次大修間隔期間內(nèi)機(jī)組能持續(xù)可靠運(yùn)行,在連續(xù)運(yùn)行一定時(shí)間后,必須進(jìn)行必要的檢修,包括小修、中修和大修，汽輪機(jī)大修一般3-5年。調(diào)速系統(tǒng)檢修一般檢查包括潤(rùn)滑油系統(tǒng)的清洗、油壓的校對(duì)，錯(cuò)油門、油動(dòng)機(jī)等調(diào)速元件的檢查，調(diào)速汽門重疊度的檢驗(yàn)，閥碟的研磨等等。

2.3 重視汽輪機(jī)的維護(hù)保養(yǎng)，加強(qiáng)特護(hù)工作。

汽輪機(jī)重在維護(hù)和保養(yǎng)，工作做好了，機(jī)組一般不會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。汽輪機(jī)的維護(hù)保養(yǎng)包括：

（1）機(jī)組的潤(rùn)滑油定期切水，過(guò)濾，和化驗(yàn)，確保潤(rùn)滑油不發(fā)生乳化，不產(chǎn)生雜質(zhì)，從而保證

調(diào)速系統(tǒng)的準(zhǔn)確調(diào)整。

（2）停運(yùn)機(jī)組的定期盤車，防止轉(zhuǎn)子變形。附屬設(shè)備，尤其是機(jī)泵的定期切換，潤(rùn)換油更換，保證設(shè)備達(dá)到良好狀態(tài)。

（3）定期做機(jī)組的靜態(tài)試驗(yàn)，尤其是長(zhǎng)時(shí)間停機(jī)后，再開機(jī)。使機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)和保安系統(tǒng)處于良好狀態(tài)。

（4）重視“機(jī)電儀管操”五位一體的特護(hù)巡檢制度，及時(shí)處理發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，汽輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)穩(wěn)定性涉及的方面非常多。按照國(guó)內(nèi)發(fā)展趨勢(shì)，首推還是505E電調(diào)控制。而且在石化行業(yè)中周圍的石家莊煉化、齊魯石化都已實(shí)現(xiàn)電調(diào)控制。滄州煉化現(xiàn)在只有2#汽輪機(jī)進(jìn)行了電調(diào)部分改造。1#汽輪機(jī)和3#汽輪機(jī)仍是液壓控制。計(jì)劃在“十三五”期間進(jìn)行電調(diào)改造。