汽轮机二次油压异常的分析研究

曹江江

（杭州汽轮机股份有限公司服务事业部，浙江 杭州310022）

1 概述

杭州汽轮机主要采用电液调节方式来控制汽轮机的转速，电液转换器是电液调节系统的核心部件。电液转换器接收电子调节器发出的4～20 mA 电流信号，并将此信号转换成0.15～0.45 MPa 的二次油压信号。二次油压作为错油门的输入信号，它能通过油动机调节汽轮机的进汽流量，从而达到控制汽轮机转速的目的。

在现场进行汽轮机静态调试时，常常会遇到二次油压出现异常，但是影响二次油压的因素有很多，如果能快速、准确地找到问题所在，就可以大大缩短汽轮机调试时间，有助于一次投运成功。

2 案例分析

2.1 二次油压不线性问题

用户单位：乌海某石化单位。

机组型号：NK32/36/32。

汽轮机试车前，必须对调节系统进行静态试验。进行调阀整定试验时，速关油压0.85 MPa，二次油压0.1 MPa。由电子调节器发出4～20 mA 指令进行油压整定，20 mA 时，二次油压为0.42 MPa。顺时针缓慢旋转电液转换器上的X1满位旋钮，发现二次油压没有增加，逆时针缓慢旋转满位旋钮后，二次油压从0.43 MPa 突降至0.32 MPa；4 mA 时，二次油压为0.1 MPa，通过调整电液转换器的X0 零位旋钮，将二次油压调整至0.15 MPa。将指令以10%的变化率从0到100%和100%到0 来检查二次油压的变化情况。从0 到90%，二次油压随着指令基本呈线性变化，但从90%到100%，二次油压完全不呈线性变化，具体如表1 所示。

在调阀整定试验过程中发现了3 个突出问题：二次油压无法通过电液转换器的X1 旋钮将二次油压从0.42 MPa 增加到0.45 MPa，但电液转换器的X1 旋钮的正常调节范围为0.3～0.5 MPa；二次油压会从0.32 MPa 突变到0.43 MPa，在这区间内无法调整；静态试验中二次油压在90%区间上线性很差。

表1 调门指令与二次油压对应表

要解决这3 个问题，应检查电液转换器是否有问题，电液转换器由电磁控制部分和液压部分组成，先排除液压部分。旋转手动旋钮，二次油压从0.15 MPa 缓慢地上升到0.45 MPa，调门也相应地从零位开到满位。这个试验证明了电液转换器的机械液压部分没有问题，同时排除了油门、油动机、速关组合件、二次油压力表存在问题。这样问题就集中在了电液转换器的电磁部分，首先检查了电液转换器的接线，没有问题。用万用表测量了电液转换器输入的电压和指令信号，电流为4 mA，电压为24 V。电子调速器将指令从4 mA 慢慢升到20 mA，发现在增加电流信号的过程中，输入电压一直降低，当电流为20 mA 时，供电电源只有11 V。从这个现象判断，电液转换器的供电电压上出现了问题。检查了电液转换器的供电电源，功率为96 W，电液转换器的额定功率为60 W，满足需求。问题的焦点集中在从中控到接地接线箱这一段的电缆上，随着电液转换器工作电流的上升，电缆上的电压损失逐渐增加，导致在20 mA 时电压只有11 V。

现场将2 根备用电缆并联后，测量了电阻，满足要求，取代了原来中控到端子箱的电缆，重新进行调门整定试验，二次油压恢复正常，从0.15 MPa 到0.45 MPa 随指令呈线性变化。二次油压之前呈现不线性的原因就是电液转换器的接线端子箱到中控电源柜之间的电缆不符合规范，电阻高、压损过大，导致电液转换器的工作电压不满足要求。

2.2 二次油压超量程问题

用户：江苏某石化单位。

机组型号：NKS 40/45/20。

在汽轮机试车前的静态试验中发现，一旦建立好速关油，速关油达到0.8 MPa，二次油压也会变成0.8 MPa，调节汽阀全开并且超过量程。如果在有汽源时出现这种情况，后果不堪设想。发现这个问题后，第一步就是检查电液转换器的电源线和信号线，信号为4 mA，电源为24 V，不存在问题。

二次油压的范围正常为0.15～0.45 MPa，目前达到0.8 MPa。产生此情况的一个原因是电液转换器机械液压部分出现了问题，导致无法泄油；另一个原因是速关组合件的回油堵塞。由于检查速关组合件的回油工作量小，现场首先拆除了速关组合件的回油法兰口，发现了安装时残留的盲板。将盲板拆除后，恢复油管，起油泵后，建立速关油，二次油压变为0.15 MPa，恢复正常。

此次案例属于典型的二次油压超量程问题，二次油压超量程问题大多数出在回油上，原因为电液转换器本身的机械液压部分损坏，应检查速关组合件的回油是否存在问题。

2.3 二次油压波动问题

用户：江苏某电厂。

机组型号：HNG40/32。

江苏某电厂汽轮发电机组在并网后发现，机组负荷有10%的波动，二次油压也在0.02 MPa 左右摆动，现场可以看到油动机活塞杆上下摆动。这台机组采用的是WOODWARD505 电调系统，从505 面板上可以看到阀位指令变化幅度较大，实际转速变化频率高。从以上现象分析，由于汽轮机已经并网，实际转速随电网频率变化而变化，由此判断电网频率不稳定，而这台机组采取阀位控制负荷，则造成二次油压波动的原因为505 的PID 过于灵敏，实际转速稍有改变就会参与调节，过度调节导致了指令的波动频率快。

笔者在现场对505 在线PID 进行了调整，开始时缓慢调整，发现二次油压的波动频率和幅度已经开始好转，在微调之后，二次油压已经趋于稳定。在现场看不到油动机活塞杆的摆动，机组负荷基本稳定。

此次案例中，二次油压波动的原因在于电网频率的不稳定导致505 输出的指令信号波动。在实践中，油动机的机械摆动往往也会导致二次油压的波动，所以笔者建议在停机状态汽源切断时，如果遇到二次油压波动，可以在二次油压去错油门的这根管道加上盲板，检查波动是否存在。如果依然存在，则与电液转换器有关的可能性大；如果不存在，则错油门本身有问题的可能性大。

3 结束语

本文描述了汽轮机在调试或者运行过程中出现的3 个二次油压异常的典型案例，阐释了二次油压的原理以及解决问题的方法和思路。当遇到调节系统相关故障时，应由易入难，层层剖析，从而能快速找到问题的所在，为机组的安全运行提供保障。