曹江江

（杭州汽輪機(jī)股份有限公司服務(wù)事業(yè)部，浙江 杭州310022）

1 概述

杭州汽輪機(jī)主要采用電液調(diào)節(jié)方式來(lái)控制汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速，電液轉(zhuǎn)換器是電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)的核心部件。電液轉(zhuǎn)換器接收電子調(diào)節(jié)器發(fā)出的4～20 mA 電流信號(hào)，并將此信號(hào)轉(zhuǎn)換成0.15～0.45 MPa 的二次油壓信號(hào)。二次油壓作為錯(cuò)油門(mén)的輸入信號(hào)，它能通過(guò)油動(dòng)機(jī)調(diào)節(jié)汽輪機(jī)的進(jìn)汽流量，從而達(dá)到控制汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。

在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行汽輪機(jī)靜態(tài)調(diào)試時(shí)，常常會(huì)遇到二次油壓出現(xiàn)異常，但是影響二次油壓的因素有很多，如果能快速、準(zhǔn)確地找到問(wèn)題所在，就可以大大縮短汽輪機(jī)調(diào)試時(shí)間，有助于一次投運(yùn)成功。

2 案例分析

2.1 二次油壓不線性問(wèn)題

用戶(hù)單位：烏海某石化單位。

機(jī)組型號(hào)：NK32/36/32。

汽輪機(jī)試車(chē)前，必須對(duì)調(diào)節(jié)系統(tǒng)進(jìn)行靜態(tài)試驗(yàn)。進(jìn)行調(diào)閥整定試驗(yàn)時(shí)，速關(guān)油壓0.85 MPa，二次油壓0.1 MPa。由電子調(diào)節(jié)器發(fā)出4～20 mA 指令進(jìn)行油壓整定，20 mA 時(shí)，二次油壓為0.42 MPa。順時(shí)針緩慢旋轉(zhuǎn)電液轉(zhuǎn)換器上的X1滿(mǎn)位旋鈕，發(fā)現(xiàn)二次油壓沒(méi)有增加，逆時(shí)針緩慢旋轉(zhuǎn)滿(mǎn)位旋鈕后，二次油壓從0.43 MPa 突降至0.32 MPa；4 mA 時(shí)，二次油壓為0.1 MPa，通過(guò)調(diào)整電液轉(zhuǎn)換器的X0 零位旋鈕，將二次油壓調(diào)整至0.15 MPa。將指令以10%的變化率從0到100%和100%到0 來(lái)檢查二次油壓的變化情況。從0 到90%，二次油壓隨著指令基本呈線性變化，但從90%到100%，二次油壓完全不呈線性變化，具體如表1 所示。

在調(diào)閥整定試驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了3 個(gè)突出問(wèn)題：二次油壓無(wú)法通過(guò)電液轉(zhuǎn)換器的X1 旋鈕將二次油壓從0.42 MPa 增加到0.45 MPa，但電液轉(zhuǎn)換器的X1 旋鈕的正常調(diào)節(jié)范圍為0.3～0.5 MPa；二次油壓會(huì)從0.32 MPa 突變到0.43 MPa，在這區(qū)間內(nèi)無(wú)法調(diào)整；靜態(tài)試驗(yàn)中二次油壓在90%區(qū)間上線性很差。

表1 調(diào)門(mén)指令與二次油壓對(duì)應(yīng)表

要解決這3 個(gè)問(wèn)題，應(yīng)檢查電液轉(zhuǎn)換器是否有問(wèn)題，電液轉(zhuǎn)換器由電磁控制部分和液壓部分組成，先排除液壓部分。旋轉(zhuǎn)手動(dòng)旋鈕，二次油壓從0.15 MPa 緩慢地上升到0.45 MPa，調(diào)門(mén)也相應(yīng)地從零位開(kāi)到滿(mǎn)位。這個(gè)試驗(yàn)證明了電液轉(zhuǎn)換器的機(jī)械液壓部分沒(méi)有問(wèn)題，同時(shí)排除了油門(mén)、油動(dòng)機(jī)、速關(guān)組合件、二次油壓力表存在問(wèn)題。這樣問(wèn)題就集中在了電液轉(zhuǎn)換器的電磁部分，首先檢查了電液轉(zhuǎn)換器的接線，沒(méi)有問(wèn)題。用萬(wàn)用表測(cè)量了電液轉(zhuǎn)換器輸入的電壓和指令信號(hào)，電流為4 mA，電壓為24 V。電子調(diào)速器將指令從4 mA 慢慢升到20 mA，發(fā)現(xiàn)在增加電流信號(hào)的過(guò)程中，輸入電壓一直降低，當(dāng)電流為20 mA 時(shí)，供電電源只有11 V。從這個(gè)現(xiàn)象判斷，電液轉(zhuǎn)換器的供電電壓上出現(xiàn)了問(wèn)題。檢查了電液轉(zhuǎn)換器的供電電源，功率為96 W，電液轉(zhuǎn)換器的額定功率為60 W，滿(mǎn)足需求。問(wèn)題的焦點(diǎn)集中在從中控到接地接線箱這一段的電纜上，隨著電液轉(zhuǎn)換器工作電流的上升，電纜上的電壓損失逐漸增加，導(dǎo)致在20 mA 時(shí)電壓只有11 V。

現(xiàn)場(chǎng)將2 根備用電纜并聯(lián)后，測(cè)量了電阻，滿(mǎn)足要求，取代了原來(lái)中控到端子箱的電纜，重新進(jìn)行調(diào)門(mén)整定試驗(yàn)，二次油壓恢復(fù)正常，從0.15 MPa 到0.45 MPa 隨指令呈線性變化。二次油壓之前呈現(xiàn)不線性的原因就是電液轉(zhuǎn)換器的接線端子箱到中控電源柜之間的電纜不符合規(guī)范，電阻高、壓損過(guò)大，導(dǎo)致電液轉(zhuǎn)換器的工作電壓不滿(mǎn)足要求。

2.2 二次油壓超量程問(wèn)題

用戶(hù)：江蘇某石化單位。

機(jī)組型號(hào)：NKS 40/45/20。

在汽輪機(jī)試車(chē)前的靜態(tài)試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，一旦建立好速關(guān)油，速關(guān)油達(dá)到0.8 MPa，二次油壓也會(huì)變成0.8 MPa，調(diào)節(jié)汽閥全開(kāi)并且超過(guò)量程。如果在有汽源時(shí)出現(xiàn)這種情況，后果不堪設(shè)想。發(fā)現(xiàn)這個(gè)問(wèn)題后，第一步就是檢查電液轉(zhuǎn)換器的電源線和信號(hào)線，信號(hào)為4 mA，電源為24 V，不存在問(wèn)題。

二次油壓的范圍正常為0.15～0.45 MPa，目前達(dá)到0.8 MPa。產(chǎn)生此情況的一個(gè)原因是電液轉(zhuǎn)換器機(jī)械液壓部分出現(xiàn)了問(wèn)題，導(dǎo)致無(wú)法泄油；另一個(gè)原因是速關(guān)組合件的回油堵塞。由于檢查速關(guān)組合件的回油工作量小，現(xiàn)場(chǎng)首先拆除了速關(guān)組合件的回油法蘭口，發(fā)現(xiàn)了安裝時(shí)殘留的盲板。將盲板拆除后，恢復(fù)油管，起油泵后，建立速關(guān)油，二次油壓變?yōu)?.15 MPa，恢復(fù)正常。

此次案例屬于典型的二次油壓超量程問(wèn)題，二次油壓超量程問(wèn)題大多數(shù)出在回油上，原因?yàn)殡娨恨D(zhuǎn)換器本身的機(jī)械液壓部分損壞，應(yīng)檢查速關(guān)組合件的回油是否存在問(wèn)題。

2.3 二次油壓波動(dòng)問(wèn)題

用戶(hù)：江蘇某電廠。

機(jī)組型號(hào)：HNG40/32。

江蘇某電廠汽輪發(fā)電機(jī)組在并網(wǎng)后發(fā)現(xiàn)，機(jī)組負(fù)荷有10%的波動(dòng)，二次油壓也在0.02 MPa 左右擺動(dòng)，現(xiàn)場(chǎng)可以看到油動(dòng)機(jī)活塞桿上下擺動(dòng)。這臺(tái)機(jī)組采用的是WOODWARD505 電調(diào)系統(tǒng)，從505 面板上可以看到閥位指令變化幅度較大，實(shí)際轉(zhuǎn)速變化頻率高。從以上現(xiàn)象分析，由于汽輪機(jī)已經(jīng)并網(wǎng)，實(shí)際轉(zhuǎn)速隨電網(wǎng)頻率變化而變化，由此判斷電網(wǎng)頻率不穩(wěn)定，而這臺(tái)機(jī)組采取閥位控制負(fù)荷，則造成二次油壓波動(dòng)的原因?yàn)?05 的PID 過(guò)于靈敏，實(shí)際轉(zhuǎn)速稍有改變就會(huì)參與調(diào)節(jié)，過(guò)度調(diào)節(jié)導(dǎo)致了指令的波動(dòng)頻率快。

筆者在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)505 在線PID 進(jìn)行了調(diào)整，開(kāi)始時(shí)緩慢調(diào)整，發(fā)現(xiàn)二次油壓的波動(dòng)頻率和幅度已經(jīng)開(kāi)始好轉(zhuǎn)，在微調(diào)之后，二次油壓已經(jīng)趨于穩(wěn)定。在現(xiàn)場(chǎng)看不到油動(dòng)機(jī)活塞桿的擺動(dòng)，機(jī)組負(fù)荷基本穩(wěn)定。

此次案例中，二次油壓波動(dòng)的原因在于電網(wǎng)頻率的不穩(wěn)定導(dǎo)致505 輸出的指令信號(hào)波動(dòng)。在實(shí)踐中，油動(dòng)機(jī)的機(jī)械擺動(dòng)往往也會(huì)導(dǎo)致二次油壓的波動(dòng)，所以筆者建議在停機(jī)狀態(tài)汽源切斷時(shí)，如果遇到二次油壓波動(dòng)，可以在二次油壓去錯(cuò)油門(mén)的這根管道加上盲板，檢查波動(dòng)是否存在。如果依然存在，則與電液轉(zhuǎn)換器有關(guān)的可能性大；如果不存在，則錯(cuò)油門(mén)本身有問(wèn)題的可能性大。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文描述了汽輪機(jī)在調(diào)試或者運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的3 個(gè)二次油壓異常的典型案例，闡釋了二次油壓的原理以及解決問(wèn)題的方法和思路。當(dāng)遇到調(diào)節(jié)系統(tǒng)相關(guān)故障時(shí)，應(yīng)由易入難，層層剖析，從而能快速找到問(wèn)題的所在，為機(jī)組的安全運(yùn)行提供保障。