韓冬

摘 要：隨著人們生活水平的提高，汽車成為現(xiàn)代人們出行必備的工具之一，因此汽車的安全至關(guān)重要。汽車發(fā)動機是汽車的動力來源，汽輪發(fā)電機的振動可能引起發(fā)電網(wǎng)的低頻振蕩。分析了引起電網(wǎng)低頻震動的原因，針對各個部分進行研究分析，得出結(jié)論。本文就汽輪機側(cè)引發(fā)的電網(wǎng)低頻振蕩進行簡要的分析，并提出一些觀點，希望引起讀者的共鳴。

關(guān)鍵詞：汽輪機；低頻振蕩；數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)

電力系統(tǒng)的各部位有時會出現(xiàn)低頻的振蕩，并且這也是一直以來物理學(xué)者研究的重點，有的學(xué)者提出低頻振動產(chǎn)生的原因是因為共振，電力系統(tǒng)中的擾動頻率與自然頻率相一致時就會產(chǎn)生震動的現(xiàn)象。本文針對汽輪機側(cè)引發(fā)的電網(wǎng)低頻振蕩進行簡要的研究，希望為其日后的發(fā)展提供幫助。

1、汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)簡介

汽輪機的調(diào)節(jié)系統(tǒng)主要有兩種：液壓調(diào)節(jié)和數(shù)字電液調(diào)節(jié)（digitalelectro-hydrauliccontrolsystem，DEH），目前國內(nèi)單機容量在125MW以上的機組幾乎全部采用了DEH。

1.1DEH功率控制模式

DEH功率控制主要有兩種模式（見圖1）：

1.1.1閥位控制。閥門開度直接由操作員設(shè)定進行控制。根據(jù)設(shè)定所要求的開度，DEH與閥門位置（簡稱閥位）反饋信號進行比較后，輸出控制信號到伺服系統(tǒng)，從而控制執(zhí)行機構(gòu)（即調(diào)節(jié)汽門）的開度，達到改變功率的目的。

1.1.2功率反饋控制。DEH接收現(xiàn)場功率信號與給定功率進行比較后，送到控制器進行差值放大，綜合運算輸出閥門開度信號，與閥位反饋信號進行比較后，輸出控制信號到伺服系統(tǒng)。

1.2汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)對機械功率的影響

汽輪機的機械功率為高壓缸和中低壓缸的功率之和。分析顯示：汽輪機組機械功率的變化跟調(diào)節(jié)閥門開度的變化成正比關(guān)系。調(diào)門快速波動將造成汽輪機功率快速波動，若調(diào)節(jié)閥門穩(wěn)定不動，汽輪機功率將不會快速波動，其他熱力參數(shù)的變化造成機械功率的變化較慢，不會落入低頻振蕩的范圍。

2調(diào)節(jié)系統(tǒng)波動的原因及預(yù)防措施

2.1控制器部分

2.1.1調(diào)門流量特性曲線與實際偏差大

調(diào)門流量特性曲線是調(diào)門開度與流量之間的關(guān)系曲線，在其承載力發(fā)生變化時DEH就是根據(jù)曲線發(fā)生的變化而進行調(diào)整，使其滿足汽輪機的需要。但是，要是曲線與實際的差別大，尤其是在曲線的轉(zhuǎn)彎處進行操作時，會造成幾組的負荷量增加并產(chǎn)生振動。因為這個原因而產(chǎn)生的振動危害是巨大的。因此，制造廠在提供調(diào)門流量特性曲線時，應(yīng)該實事求是，按照具體的情況進行匯報，并且在繪制調(diào)門流量特性曲線的之前還要仔細的研究檢查，并且在繪制的過程中要減少差錯的出現(xiàn)，保證調(diào)門流量特性曲線的準確性，在繪制完成后還要進行實驗，以保證調(diào)門流量特性曲線的繪制的與實際相符。

2.1.2調(diào)節(jié)系統(tǒng)速度變動率過小

速度變動率也是調(diào)節(jié)系統(tǒng)的重要部分，是汽輪機因負荷量變化而產(chǎn)生轉(zhuǎn)速變化的重要反映。汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)速度變動率過小，會導(dǎo)致靜態(tài)的曲線過于平緩，對調(diào)節(jié)系統(tǒng)產(chǎn)生影像，會使調(diào)節(jié)系統(tǒng)的不穩(wěn)定，甚至導(dǎo)致負荷擺動，對汽輪機的正常運作產(chǎn)生不利的影響，進而影響人們的生命財產(chǎn)的健康。DEH的速度變動率由人工設(shè)定，在設(shè)定的過程中要嚴格按照相關(guān)規(guī)則，不能隨意的進行改變。

2.1.3調(diào)節(jié)系統(tǒng)遲緩率過大

遲緩率是與調(diào)節(jié)系統(tǒng)相關(guān)的又一重要目標。調(diào)節(jié)系統(tǒng)的遲緩率過大，主要是因為調(diào)節(jié)部件的磨損和損耗產(chǎn)生的，會造成機組負荷的有機擺動，因此，要對調(diào)節(jié)系統(tǒng)進行近期的遲緩率測試，使其滿足調(diào)節(jié)系統(tǒng)的正常運行。滿足相關(guān)的條文規(guī)定，確保汽車的正常運行。

2.2伺服系統(tǒng)

2.2.1閥門控制卡

為了防止伺服閥卡澀，一般都在閥門控制卡處為伺服閥整定合適的振蕩電壓，用以保證調(diào)速汽門有微小的波動（顫振）。整定的振蕩電壓以不能用肉眼觀察到調(diào)門波動為宜。在機組正常運行中，如振蕩電壓的幅值增大，調(diào)速汽門的波動幅值就會增大直至引起負荷振蕩。因此，要定期對振蕩電壓進行觀測，發(fā)現(xiàn)異常時要及時處理。

2.2.2伺服閥

據(jù)統(tǒng)計，由油質(zhì)污染造成伺服閥卡澀故障的約占40%；由伺服閥本身的結(jié)構(gòu)特性（彈簧管疲勞或磁鋼磁性變化）引起的伺服閥振動，導(dǎo)致汽門擺動的約占10%。另外，運行過程中油質(zhì)劣化（油中進水、酸值增高等）會使部套銹蝕、卡澀，也會造成調(diào)節(jié)系統(tǒng)擺動。因此，應(yīng)加強對抗燃油的油質(zhì)監(jiān)督，運行中的機組要定期取樣化驗，不間斷地濾油，防止油質(zhì)劣化。

2.3執(zhí)行機構(gòu)

執(zhí)行機構(gòu)包括油動機、調(diào)門以及連接機構(gòu)，容易造成調(diào)門波動的原因主要是連接機構(gòu)。如果連接機構(gòu)出現(xiàn)間隙，在調(diào)門開到一定位置時，閥內(nèi)的高壓汽流將會影響調(diào)門的穩(wěn)定性。如某廠200MW機組在運行中某一負荷點發(fā)現(xiàn)門桿有上下串動現(xiàn)象，負荷反復(fù)波動值達15MW甚至更多。停機對連接卡蘭解體檢查，發(fā)現(xiàn)門桿連接卡蘭與套的間隙達到了4～5mm，對門桿連接卡蘭進行改進消除間隙后問題得到了解決。調(diào)速汽門機械部分故障在運行中發(fā)生較少，容易被人忽視。

2.4閥位反饋系統(tǒng)

閥位反饋系統(tǒng)不正常將導(dǎo)致機組閥門控制不正常，甚至?xí)归y門控制不能收斂而發(fā)散造成負荷波動。用于DEH中閥位反饋的位移傳感器的原理都是將位移量轉(zhuǎn)換成電信號。在汽輪機控制系統(tǒng)中常用的一種是線性位移傳感器LVDT。閥門波動的原因是否是閥位反饋引起的可通過觀察閥位反饋曲線和實際閥門波動趨勢是否一致進行判斷。導(dǎo)致LVDT工作不正常的原因通常是：線圈磨損和芯桿偏斜；現(xiàn)場環(huán)境溫度高于LVDT允許工作溫度。

2.5功率反饋系統(tǒng)

功率反饋系統(tǒng)工作不正常將會使功率控制出現(xiàn)波動。2007年7月3日某發(fā)電廠300MW機組因發(fā)變組出口斷路器合閘位置信號消失，DEH判斷機組解列（實際在網(wǎng)上），發(fā)出“OPC”信號，共造成11次負荷振蕩，最終機組跳閘解列。檢查原因是斷路器送入DEH的位置信號只有一個“合閘”位置信號，一旦該信號消失，就判斷為“分閘”，這種設(shè)計方式在電源消失、斷線、DI通道或硬件故障等情況下及易誤發(fā)脫網(wǎng)信號而引發(fā)OPC動作。因此機組并網(wǎng)/解列信號判斷必須采用“三取二”方式或“合閘”與“分閘”綜合判斷。

3、結(jié)束語

發(fā)電機組的安全是汽車安全運行的保障，因此保證發(fā)電機組的正常運轉(zhuǎn)是關(guān)鍵所在。輪機側(cè)引發(fā)的電網(wǎng)低頻振蕩是電力機組的經(jīng)常會遇到的問題，如果沒有及時解決不會影響發(fā)電機的正常工作，還會威脅到人們的生命財產(chǎn)安全。減少因為電力系統(tǒng)的擾動而引起的電網(wǎng)振動，是目前所面臨的重要問題。因此，必須加強技術(shù)創(chuàng)新，是我國發(fā)電機的質(zhì)量得到進一步的更新，保證發(fā)電機的正常運作，減少振動的現(xiàn)象發(fā)生。持此之外，還要提高共組人員的水平以及自身素質(zhì)，增強個人技能，提高責任意識和監(jiān)督意識。最后，還要完善汽車監(jiān)督管理體制，對汽輪機進行詳細嚴謹?shù)臋z查，保證其正常的使用。針對汽輪機容易引起的振動的各個環(huán)節(jié)進行預(yù)防檢查，保證電網(wǎng)的安全運行。

參考文獻：

[1]王梅義，吳競昌，蒙定中.大電網(wǎng)系統(tǒng)技術(shù)[M].北京：科學(xué)出版社，1995.

[2]方思立，朱方.電力系統(tǒng)穩(wěn)定器的原理及其應(yīng)用[M].北京：中國電力出版社，1996.

[3]盧強，孫元章.電力系統(tǒng)非線性控制[M].北京：科學(xué)出版社，1993.

[4]中國電力科學(xué)研究院.安保線功率振蕩問題研究[R].北京：中國電力科學(xué)研究院，1999.