汽轮机调速及检修相关问题研究

喻辉

摘 要：汽轮机是发电厂的重要设备，汽轮机调速牵涉到发、供双方的诸多指标。首先对汽轮机调速的系统组成、调速目的、工作内容等进行概述，其次就调速卸荷阀故障、调速部件漏油、汽轮机超速等多类故障进行分析，最后就做好汽轮机调速的检修提出全方位的建议。本文可作为汽轮机运维的有效参照。

关键词：汽轮机；调速；检修

中图分类号：TK268 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）18-0129-02

1 引言

汽轮机是一种旋转式动力机械，其通过将蒸汽热能转换机械能，可直接驱动各种泵、风机、压缩机和船舶螺旋桨等，但主要用于电力生产（即作为发电机的原动机）。由于电厂发出的电能的质量优劣和数量多少直接关系到电网的运行稳定和用户的用电安全，加强发电控制势所必然。汽轮机作为电厂的重要设备，其运行是否正常在很大程度上关联着发电的有效性[1]。而调速系统是汽轮机的核心，做好调速系统的运行和检修意义重大。

2 汽轮机调速概述

调速系统一般由液力执行机构、电子控制柜等相关硬件以及配套软件组成，其关键部件为DPU微处理器[2]。DPU拥有独立控制功能，将现场控制站、MACS-ICS、应用软件等进行有效整合，并服务于检验、打印、显示以及各种操控任务。

根据汽轮机运行与电力生产的关系，可概括出汽轮机调速系统的配置目的如下：

（1）达成电力负荷供需的即时平衡。由于用户数量多、分散性大，导致用电事件具有高度随机性，电力负荷在幅值上也是瞬息万变。在当前技术条件下，电力尚不能大规模存储，发、供、输、配、用必须同时完成。汽轮机作为原动机，必须以用户侧负荷需求为导向，及时、准确地调整转速，以使能量输出量契合要求。

（2）满足供电质量要求。表征供电质量的指标主要是电压幅值和电网频率。由于输配电网的多级性，电压幅值主要由各级调压设备（包括变压器和无功补偿设备）保证，但频率具有源头性，其由汽轮机转速决唯一定（转速高→频率高，转速低→频率低），因此，要求汽轮机配置精密的调速系统以使电网频率始终得以稳定在一定范围之内。

（3）确保发电厂运行安全。电力生产离不开汽轮机转动，但汽轮机转动须在物理定律框架下进行（如转子、叶轮、叶片等承受的离心力须与其刚度相适应），这就需要设置自动调速系统以保证汽轮机组始终运行于额定转速附近。

调速系统在运行中，必须按以下要求执行具体工作（这也是考核调速系统检修的标准）[3]：①若机组处于独立运行状态，则调速系统应以机组实时工况为依托，使转速始终维持在合理范围内；②若机组处于并网状态，则当电网频率出现变化时，调速系统应通过负荷调整来维持频率正常。

3 汽轮机调速常见故障及处置

3.1 调节卸荷阀故障

该类故障发出的信号：正常情况会在监控屏显示“汽轮机跳闸，锅炉MFT”信号。故障原因分析：调速汽门卸荷阀阀芯中的“O”型圈发生破损（可能受长期燃油侵蚀所致），使得调速气门油缸发生漏油。处置建议：在机组停运时段，对所有阀门线圈的密封性进行全面和仔细的检查，发现不合格的立即更换；或者以运检大数据为依托，实行定期更换（这类故障属于时间积累型，只要掌握故障爆发的时间规律并在故障明显之前予以处置，就可将隐患消灭在萌芽状态）。

3.2 部件漏油故障

前已述及，调速系统由多部件组成，任一部件都可能发生漏油。漏油一旦发生，势必使调速系统的油动力不足，进而带来调速延迟、调速晃动等各种问题。处置建议：通过仔细观察和正确分析，尽快查清漏油部位和漏油原因，并择定合适时机将汽轮机停机，对漏油部位进行有效堵漏。

3.3 EH油泵油压过低故障

EH油泵油压过低会带来系统跳闸。故障诱因：试验电磁阀、电机伺服阀等设备的频繁开、关。故障表现：当调速系统挂闸后，油缸油压会出现变化，电机伺服阀会动作异常或汽门安全阀节流有堵塞现象；若进行油化试验，还会发现EH油杂质含量较高。处置建议：①对安全阀进行清理，使母管上的油压能维持在稳定水平之上；②当定速之后，应打开所有调节汽门，将挡板与衔铁喷嘴移动一边，确保滑阀两端保持不同油压。

3.4 汽轮机超速故障

汽轮机超速，不但使入网电能的频率提升，造成非同期合闸事件的大量发生，还可能使汽轮机的机械部件受损，引发重大安全事故。因此，必须对汽轮机超速给予足够重视。根据相关文献，结合本人工作经验，将可能引发超速故障的原因作如图1所示罗列。

根据图1分析，可得到以下的处置建议：

（1）为保证自动主汽门、调速汽门在开/关灵活性和严密性上的持续合格，应结合生产计划安排定期的主汽门活动试验。另外，借助机组大修或甩负荷试验的机会，宜开展主汽门、调速汽门的严密性试验（对照厂家数据及技术标准）。

（2）提升汽机保养工作。当机组处于长期运行状态，应加强滤油并以技术手段实现对汽轮机油质的在线监督，以防杂质进入调速系统导致部件卡涩；当机组停运超一个月欲投入运行时，應开展机械超速和压出试验，以确保汽机保护系统可可靠投入。

（3）坚持调速系统静态特性试验。所指场合：①汽轮机大修后；②更换调速部件（消缺情况）；③保护参数重新整定后。试验要求：①调速系统的速度变动率为额定转速的4-5%；②调速系统的退缓率不大于额定转速的0.5%。

（4）合理整定同步器的调整范围。主要是：①上限富裕行程不宜过大（要求高限能升高速度变动率&=（1～2）%的富裕行程，低限能降低3～5%的额定转速）；②配汽机构凸轮在设计间隙范围内，以保证汽轮机在热态下能严密关闭调速汽门。

（5）严格查试汽轮机的各项附加保护，如电超速保护、磁力断路油门等，保证完全符合技术要求和标准。这些保护一般要保证随汽机运行正常投入，不得随意切除；若消缺需要要暂停某些保护时，必须经主管领导批准，且附带有切实可行的安全措施和技术措施；在消缺完毕后立即将退出的保护投运。endprint

（6）对新增机组或调速系统技改机组，必须开展调速系统动态特性试验。目的：保证汽轮机甩额定负荷后，动态飞升转速不超过规定值（即额定转速的8%），这样汽轮机能保持在空负荷运行状态。

（7）按规定进行超速试验。所指场合：①机组完成大修；②甩负荷试验前；③危急保安器解体检查以后；④机组运行满2000小时。试验要点：①高速下不宜停留过长时间；②试验次数力求减少；③注油试验先于超速试验（目的是检验危急保安器会不会按要求动嘴）；④升速应平稳，规避转速突然升高，并布置有相关预防措施；⑤最好在轉子热状态下进行（为延长转子使用寿命）。

4 汽轮机调速检修注意事项

上文对汽轮机调速的常见故障进行剖析，阐述了诸多处置措施。这些措施有些是应急性的，有些是试验性的。为了完善汽轮机调速运维内涵，本小节将以本人工作经验为依托，就汽轮机调速常规检修的注意事项进行阐述。

（1）做好记录。在调速系统检修中，不可避免要进行一些部件的拆装，对于那些能引起调速系统特性的重要元件（如控制紧度的弹簧、调整间隙的垫片、连杆等），拆除时必须做好标记、进行相对位置测量，以便恢复时按原样。另外，当执行解体操作时，必须对每个部件的间隙和必要的尺寸（如调节汽门行程、错油门门芯间隙等）做详细测量和记录。

（2）妥善安放。主要指：①应以专用零件箱存放拆下的零件；②精心保护精密零件（用干净的白布或其它柔软材料包覆，轻取轻拿，以防碰损）。

（3）细致检查。对于活塞、活塞杆、活塞环、滑阀、套筒、弹簧等部件，应着重辨识锈蚀、裂纹、毛刺等缺陷（有缺陷更换）；对于滑阀凸肩，应辨识是否无卷边和完整（不满足要求更换）。

（4）认真清理。对于滑阀、活塞上的排气孔、节流孔，应辨识是否干净（不干净应清理）；对于滑阀、套筒、活塞、活塞杆及外壳体的凹窝、油室、孔口等应认真清洗（白布擦拭，面团粘净）。

（5）复装滑阀及活塞时，应在相关接触位置浇以透平油，确保滑动及转动行为无卡涩和松动现象。

5 结语

汽轮机调速系统对于稳定供电质量、确保电厂运行安全有着重要作用。在实际电力生产中，除了对常见故障要能熟练排除，重点还应消患于未然。此外，常规检修的方式方法是否合规对保证调速系统长期稳定运行有着重要意义不。应不断结合发电实践，丰富汽轮机调速运维的内容，将该项工作推向前进。

参考文献

[1]张雪艳.对汽轮机调速及检修相关问题研究[J].科技论坛，2013，10（2）：7-9.

[2]兰博华.浅谈汽轮机调速及检修相关问题[J].中国新技术新产品，2012，33（2）：30-32.

[3]冯彦锋.汽轮机故障分析方法与检修[J].民营科技，2013，（27）：162-163.endprint