汽轮机转速调节系统问题分析及处理

孟志祥

延安石油化工厂联合一车间陕西延安727406

摘要：通过对柴油加氢装置离心式循环氢压缩机第一次冲转失败，发生的经过、现象进行介绍，分析了汽轮机冲转失败的原因，最终确定为调节系统汽阀动作过快，并采取了相应的改进措施，保证循环氢压缩机正常开机，节省了开机时间

关键词：循环氢压缩机；调节汽阀；电液转换器；错油门；油动机

一、设备概况

延安石油化工厂联合一车间140万吨/年柴油加氢装置离心式循环氢压缩机是装置的关键设备，其主要作用是保持反应系统氢分压、带走反应热以及控制反应床层温度，从而保证加氢反应的顺利进行；压缩机型号为BCL407型多级垂直剖分式，由沈阳鼓风机集团制造；压缩机由背压式汽轮机驱动，汽轮机由杭州汽轮机厂制造，型号为NG32/25/0；汽轮机为双侧进气，采用向上进汽和向下排气的结构，调节系统为电子——液压式，速关阀位于气缸的两侧，3.5Mpa蒸汽通过其进入蒸汽室。当机组正常运行时，速关阀中的油压克服弹簧力顶开阀门，出现故障时，速关油路压力卸至回油，速关阀将快速关闭。

二、汽轮机转速调节系统的结构及原理

调节系统主要由转速传感器、转速控制系统、电液转换器、油动机、调节汽阀组成。转速控制系统同时接收两个转速传感器变送的汽轮机转速信号，将接收到的转速信号与转速设定值进行比较后输出执行信号（4～20mA电流），再经过电液转换器转化成二次油压（0.15～0.45MPa），二次油压通过油动机操纵调节气阀，从而改变汽轮机的转速。

油动机与错油门组合调节执行器，是调节系统的重要部件

油动机主要由油缸（5）、错油门（8）、连接体（7）和反馈机构组成；活塞杆（4）上装有反馈导板（3）及调节汽阀杠杆相连的关节轴承，断流式错油门的滑阀和套筒装在其壳体中，错油门滑阀的上端是转动盘，转动盘和弹簧座之间装有推力球轴承，弹簧的作用力取决于调节螺栓杠杆的位置。

油动机将由调速器输入的二次油信号转换成油缸活塞的行程，并通过杠杆系统操纵调节气阀的开度，使进入汽轮机的蒸汽流量与所要求的流量或功率相适应，油动机的错油门从二次油路中获得压力信号，并控制作为动力的压力油进入油缸活塞的上腔或下腔。

二次油压的变化使错油门滑阀产生上下运动。当二次油压升高时，滑阀上移。由接口通入的压力油进入油缸活塞上腔，而下腔与回油口相通，于是活塞向下移动，并通过调节气阀杆杠系统使调节阀开度增大，与此同时，反馈导板、弯角杠杆将活塞的运动传递给杠杆，杠杆便产生与滑阀反向的运动使反馈弹簧力增加，于是错油门滑阀返回到中间位置。一次调节过程完毕，此时汽轮机在新的工况点运行。通过活塞杆上的调节螺栓调整反馈导板的斜度可改变二次油压与活塞杆行程之间的比例关系，

三、汽轮机调节系统问题分析及相应处理措施

在2017年4月5日冲转的过程中，当调速汽阀开度＞30%时，汽轮机转速＜500r/min，机组根据启动保护逻辑联锁停机，其目的是防止机组转子部件卡涩有摩擦，或低转速时，进气量太大，损坏透平。

四、原因分析：

1、机组转子部件卡涩或有摩擦，导致转速与调节汽阀开度不匹配。冲转过程中，现场操作人员并没有发现异常声音或振动，且开机前经过充分盘车，也并无异常，故排除这一可能

2、主蒸汽进气量不足或机组负荷太高。在冲转前，速关阀打开之后，由于调节汽阀内漏，机组未接收到调速信号时，转速已经达到780r/min左右，为了保证冲转过程顺利进行，先将主蒸汽手阀关一半，以减少内漏量而不足以推动转子做功；而此时机组的负荷为，压缩机的入口压力1.64MPa，流量12万Nm³/h，汽轮机蒸汽压力3.6MPa，温度390℃，机组基本上是以最低负荷启动，主蒸汽手阀开一半足可以满足1000r/min低速暖机条件，故也排除这一可能

3、调节汽阀动作过于频繁，开启速度过快，导致调节汽阀开度为30%时，蒸汽进气量不足以在这段时间内将转子的转速推动到500r/min以上。

对转速控制的基本流程进行分析：1、设定低速暖机给定值1000r/min；2、控制系统将接收到的两路转速信号取较高值；3、根据上述两个值进行PID计算，算出电流增量；4、再在原输出电流上叠加上电流增量就是新的输出电流；5、输出电流转化成二次油压信号.

经过分析，决定尝试通过串级控制修改比例积分增益影响，减少电流增量，从而减少二次油压的增量，以控制调节汽阀开度变慢，最终当调节汽阀开度为30%时，汽轮机转速升至680r/min左右，第二次冲转正常。具体数值见下表

五、结论及建议

a）由以上分析可以得出，第一次冲转失败是由调节气阀动作过快引起的，通过串级控制修改比例积分增益影响，减少电流增量，进而减少二次油压的增量，以控制调节汽阀开度变慢，最终第二次冲转成功。

b）循环氢机组大修时需重点检修汽轮机的错油门、油动机以及调节气阀，消除调节气阀内漏对开机的影响，让转速调节灵活准确。

参考文献：

[1]陶春育.杭州汽轮机使用说明书[M].2007：87-93