汽轮机调速系统失稳原因分析与处理

孟德坤

天津渤化永利热电有限公司天津300451

摘要：目前，汽轮机厂生产的汽轮机调速系统大多采用液压控制，灵敏度高，动作灵活。它由一个主油泵、一个压力开关、一个错误节气门、一个油动机和一个调节阀组成。但是由于制造、安装、维护和运行中存在的一些问题，使调速系统在运行过程中会出现不稳定，并分析了调速系统不稳定的可能原因及解决办法。例如，油品质量问题和油压波动。解决汽轮机油品质量问题，降低汽轮机油品压力波动，可以解决汽轮机调节系统的不稳定性问题。

关键词：汽轮机；调速系统；失稳原因；处理

1、前言

随着汽轮机的发展和应用，汽轮机按照节能和转换的规律将电能转化为机械能，转化为电能的重要组成部分发电。随着现代科学越来越发达，汽轮机技术也越来越完美。汽轮机调速系统是汽轮机系统中最重要的结构，是必不可少的，它对于调节汽轮机速度至关重要。

2、调速系统失稳现象

2．1机组开机升速阶段跳动

机组投产调试阶段就存在冷态启动时出现“开机升速过程中有跳动”现象。机组投运后，几乎每次开机升速至油动机开始动作时（约2700r／min），油动机会出现跳动现象，但往往经过几次跳动或人为拍打危急保安器，关闭主汽门和调速汽门后再重启时，跳动就会消失，机组恢复正常启动至空转，此后，空载、并网、带任意负荷运行、停机过程或再立即重启等都无异常。机组静态特性、动态特性指标，甩负荷试验等都正常。

2．2机组带负荷摆动

在机组的一次小修结束后开机试运行时，调速系统出现以下故障：机组带负荷后，发电机有功突然间隙不定、次数不定、幅度不一、不分时段地跳摆，油动机、主油泵进、出口油压、脉冲油压等也跟着大幅度摆动，严重威胁着机组的安全运行。

3、原因分析与试验

机组出现“开机升速阶段跳动”到“机组带负荷摆动”的异常情况，严重影响了机组的安全运行。针对存在的问题，电厂有关人员按照相关规程，反复多次进行了各种调整、试验，并对试验数据进行分析，但都未能解决问题。

在出现异常情况后的机组周期性大修期间，为找到异常原因，对调速系统重点进行了检修，并邀请调速系统生产厂家的专家到现场指导。由于怀疑调速系统中的同步器套筒磨损和弹簧弹性不足，更换了由厂家提供的同步器套筒及弹簧；为了提高调速系统油压，脉冲油节流孔径由原φ16mm改为φ12mm，主油泵转轮径由φ290mm改为φ310mm；为了提高调速信号的动作灵敏度，稳流网、油动机反馈套筒由矩形改为V型反馈窗口。但以上改进措施未能最终解决问题。通过进一步调查、分析，并根据运行人员反映，改造后油温升高稳定性较以往好转。同时查阅历年汽轮机运行记录发现：在主油泵进口油压不低于0．07MPa的情况下，即使溢流阀处于全开位置，润滑油压还处在高限0．15MPa，而且投产前调试时出现过稍微调整5号瓦就会出现严重漏油现象。考虑到油温与密度、速度、阻力和流量等因数有关，而流量与稳定性联系密切，据此提出通过试验验证是否存在“润滑用油量过多，已经达到影响调速用油”的问题。通过试验，发现关小润滑油总阀，减少润滑用油量后，机组从启动到空载，调速系统非常稳定，原来开机过程的跳动现象也完全消失，进行并网、试带负荷，调速系统表现也十分正常稳定。至此证明：机组润滑用油量过多，已经影响调速用油的推测正确。

4、调速系统失稳引起异常振动

在汽轮机运行过程中，其调速系统所造成的后果会验证影响汽轮机的安全使用。机组运行中有很多因素会造成振动。汽轮机的调速系统失稳会造成机组运行的强烈震动。当调速系统不稳定时，会导致调节阀的波动，进入汽轮机工作时也会产生剧烈的高压蒸汽流量波动，由于汽轮机汽缸周边凹凸不平，造成汽轮机转子受力不均，这样会使汽轮机在正常运行过程中发出巨大噪音，产生强烈震动，甚至会使汽轮机罢工，造成机组停运或严重损坏设备，所以尽量避免由于系统振荡不稳定而造成的系统振荡发生异常振动事件。速度控制系统的原理如图1所示：在汽轮机生产厂家对产品进行内部测试的时候，发现汽轮机在启动时会出现明显的摆动现象，这就是所谓的汽轮机调速系统失稳。汽轮机在每次启动指转速达到正常工作转速时就会出现这种现象，但在经过几次摆动或者用力拍打汽轮机时这种现象就会消失。汽轮机的摆动次数、幅度每次都不一样，毫无规律可寻，这带动着油动机和油压的大幅波动，这给汽轮机组带来了严重影响。为了解决这一难题，我们必须找出影响汽轮机调速系统失稳的原因以及解决方法。

5、应对措施

5.1油质问题

在汽轮机的日常维护中，如果使用不干净含有杂质的润滑油或者无法清理汽轮机的油脂残留问题都会导致汽轮机调速系统的失稳。重新开始试运行或检修新机组后不稳定性将更加显着。液压控制部件之间的间隙一般很小，一旦油中含有杂质，堵塞问题难以避免。调节系统部件会因操作中的水分乳化而产生锈蚀，使得难以达到设计标准的可实现性，从而形成一个调节系统的摆动。如果是由于这种摆动造成的情况，通常对油路系统进行清洗和计量，严格过滤将得到明显改善，有的可以完全消除，换油后的严重情况可以达到清洗的目的。

5.2油压波动

现如今，很多厂家都会采用液压控制系统来对汽轮机进行调速。而液压控制系统是一种由液体的压力来作为信号的控速系统，所以这种系统主要依靠油压波动来进行控制。而油压波动是有很多影响因素控制的，例如，主泵和喷油器的工作环境对油压会产生很大影响，而液压泵内的光滑度也会影响液压波动。基于以上原因，厂家在生产汽轮机时一定要注意汽轮机的工作环境，尤其是主泵和液压泵的环境，要设置一定的清洁装置，维持汽轮机内的油压稳定。

5.3汽轮机的卡顿

通过调整系统的静态特性（通常不大于于4％）来调整系统中的迟滞速率可以进行准确的测量。可能会导致缓慢的调整系统太慢。对于蒸汽本体，调整部件，连杆接头等因素可能是由于传动速度太慢而造成的。为了有效地解决这些问题，应该对那些比较容易佩戴的部件进行更加定期的维护，并及时更换。如果长时间停滞在静止状态，那么脉冲的原始成分很可能会丢失。在运行条件发生变化时，系统会大大偏离正常液压，油等运动部件将处于静止状态，会使汽轮机的部件卡涩，达不到正常工作值。由于干扰部件多由于间歇存在的不平等而造成的影响不可忽视。调整部件长时间保持工作状态，产生堵塞的概率将大大增加。经过反复的活动，震动消失了，这就要求员工有认真负责的工作态度。

汽轮机中的水中油污，调节部件锈蚀，油质不干净等都可能会导致汽轮机调节系统失稳。同时部件漏油直接影响系统油压和油动机的出力，增加调节系统的迟缓度。油动机和滑阀间的结合面因为一般没有螺栓固定，容易漏油，如果结合面平整度不够或纸垫过厚，一旦破损将导致高压油漏入低压油系统，极易导致严重事故。当然，失稳也可能发生在调整部分。通过良好的措施可以有效防止干扰现象。要想解决汽轮机内部的堵塞问题，就要做到以下几点：第一，定期对汽轮机进行清洁，尤其是要保证机油的质量；第二，定期检查汽轮机各个部件之间的连接情况，保持汽轮机各部件之间良好的合作运行；第三，保证汽轮机各部件完好，至少各部件的检测值要在安全范围之内。

6、结语

综上所述，汽轮机调速系统出现失稳情况会对机组正常运行产生严重影响，甚至会导致机组振动乃至崩溃。而我们通过一系列的调查研究发现，影响汽轮机调速系统失稳的因素有很多，所以在汽轮机投入工作后如果出现失稳现象，需要通过维修人员的逐条排查，才能最终确定汽轮机调速系统失稳的真正原因。

参考文献：

[1]刘君武．汽轮机调速系统存在的问题及解决方法[J]．广西电力，2007，30（3）：41—43，47．

[2]车晓刚．300MW汽轮机调速系统故障分析及处理[J]．建材发展导向，2013，11（3）：3-4．