如何提高汽轮机组调速系统中的稳定性

刘艳斌（中国石油化工股份有限公司沧州分公司,河北 沧州 061000）

如何提高汽轮机组调速系统中的稳定性

刘艳斌（中国石油化工股份有限公司沧州分公司,河北 沧州 061000）

沧州分公司动力车间有3台汽轮机，分别担负平衡气柜瓦斯和厂用电的任务。1#汽轮机组是3000kWh的背压机组。2#是6000kWh改低压4260kWh的纯凝机组、3#是12000kWh的抽汽凝汽式机组。其中1#和3#汽轮机调速系统是由液压控制的，2#汽轮机调速系统是由505E电调控制的

汽轮机调速;505E;液压

沧州炼化动力车间是中石化沧州分公司下属的自备电站，现总共有3台发电汽轮机组。自从1995年建成投产以来都采用液压调节系统。调解系统一般包括1.感应机构:它能感受被调参数的变化，并使之转化为其它物理量，传给传动放大机构。属下图中的的调速器（同步器-压力变换器）。2.传动放大机构：它接受感应机构传来的信号，并加以放大，然后传给执行机构（错油门-油动机）。3.执行机构：它接受传动放大机构传来的信号，并以此改变汽轮机的进气量（调速汽门）。4.反馈机构:介质压力、温度信号，油压信号、连锁保护信号等。

图1.汽轮机液压调节系统的组成

经过十多年的运行，液压调节系统有以下几方面问题：

（1）调节系统摆动大。如2#机负荷在4000kw-6000kw（上升过程）之间波动，容易造

成超负荷运行。

（2）调节曲线不光滑，迟缓率比较大，调节精度差，可靠性能差。

（3）调速元件不能实现在线检修，有问题，就要停机检修。

（4）调速系统管线密集，和高温蒸汽线距离非常近，一旦泄露，容易引起火灾。

（5）液压调整中润滑油里面容易进水（主要轴封不严），油质乳化，造成调速系统摆动。

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1 目前改进调速系统的两种方式

1.1 将调速汽门的蝶阀改为梨形阀门

从而增加阀门的密封性，提高静态特性曲线的平滑度，减小调速系统迟缓率。

调速系统的迟缓率

ε=Δn/n×100%

式中Δn：机组在同一负荷下所对应的转速差值 Δn=n1-n2，r/min

n：汽轮机的额定转速，r/min。

调速系统迟缓率除了和各个部件摩擦有关系，还有一个重要因素就是调速汽门的阀门开关方式有关系，如图2和图3调速汽门中蝶阀被替换为梨形阀门以后，蒸汽流量突变量减小，从而使转速差Δn变小，调速系统迟缓率也下降。

图2 蝶阀

图3 梨形阀门

调速汽门特性曲线也随之变化，由上升过程中凹面曲线变为开度与流量成正比关系的曲线。

图4 调速汽门阀门更换后特性曲线对比图

505E是利用20毫安的电信号控制错油门的开度来替代以前的油压控制，使其调整负荷更精确，更平稳。2#汽轮机2011年进行电调改造，将调速系统的感应机构也就是同步器和

图5 汽轮机505E控制系统图

压力变换器去掉，改成505E电信号控制。同时对油管线进行改造，增加高压油泵及润滑油过滤器，配套仪表管线安装，及DCS组态。改造后，运行效果非常好，2#汽轮机负荷摆动消失，迟缓率达到规定要求，实现了通过调整电负荷稳定入口蒸汽管网压力和通过调整入口蒸汽压力稳定电负荷双重功能。505E控制系统如下图5、图6.

图6 操作室505E控制屏

图7 现场505E控制端

2 提高调速系统的稳定性的常规措施

2.1 熟悉汽轮机调速系统的特性，并根据工艺参数变化而调整

2014年冬季根据全厂低压蒸汽用汽要求。低压蒸汽压力由夏季的9.5 MPa-1.0MPa，提升至1.05 MPa-1.1MPa。1#机负荷在2850kWh时，调速汽门即达到全开位置。剩余的能发电150kWh的蒸汽走减温减压器，浪费了150kWh的做功能力。

车间通过研究决定“在不停机的情况下，缩短油动机拉杆长度，通过杠杆增增加调速汽门开度，多进蒸汽多发电”。12月15日将油动机拉杆缩短3毫米。增加进汽蒸汽量，1#汽轮机接近满负荷运行。按每小时多发电100kWh计算，冬季三个月多发电20万度电。

2.2 进行周期性的检修，及时处理设备缺陷

通过检修以恢复改善汽轮机机组原有性能的工作,称汽轮机组检修.为保证在两次大修间隔期间内机组能持续可靠运行,在连续运行一定时间后,必须进行必要的检修,包括小修、中修和大修，汽轮机大修一般3-5年。调速系统检修一般检查包括润滑油系统的清洗、油压的校对，错油门、油动机等调速元件的检查，调速汽门重叠度的检验，阀碟的研磨等等。

2.3 重视汽轮机的维护保养，加强特护工作。

汽轮机重在维护和保养，工作做好了，机组一般不会出现问题。汽轮机的维护保养包括：

（1）机组的润滑油定期切水，过滤，和化验，确保润滑油不发生乳化，不产生杂质，从而保证

调速系统的准确调整。

（2）停运机组的定期盘车，防止转子变形。附属设备，尤其是机泵的定期切换，润换油更换，保证设备达到良好状态。

（3）定期做机组的静态试验，尤其是长时间停机后，再开机。使机组调速系统和保安系统处于良好状态。

（4）重视“机电仪管操”五位一体的特护巡检制度，及时处理发现的问题。

3 结语

综上所述，汽轮机调速系统稳定性涉及的方面非常多。按照国内发展趋势，首推还是505E电调控制。而且在石化行业中周围的石家庄炼化、齐鲁石化都已实现电调控制。沧州炼化现在只有2#汽轮机进行了电调部分改造。1#汽轮机和3#汽轮机仍是液压控制。计划在“十三五”期间进行电调改造。