火电厂汽轮机调速保护系统异常分析处理探讨银世强

火电厂汽轮机调速保护系统异常分析处理探讨银世强

银世强

山东电力建设第三工程有限公司山东青岛266100

摘要：火电厂汽轮机调速保护系统对于保证汽轮机正常运行和火电厂正常安全生产具有重要意义。未来，在引进新技术以加强速度控制和保护系统的监控和维护的同时，火电厂还应注意关键部件、关键区域的维护，加强检查，并尽量减少潜在的安全隐患。

关键词：火电厂；汽轮机；调速保护系统；异常问题分析；治疗措施

汽轮机是火力发电厂的重要组成设备。它在高温高压蒸汽的作用下高速旋转，完成热能向机械能的转换。汽轮机驱动发电机旋转，将机械能转换为电能，连接至电网继而为各个电用户提供必需的动力。为了保持电网的频率，要求汽轮机速度在接近额定速度的小范围内保持稳定。为了满足这一要求，汽轮机必须配备可靠的自动控制装置。调速保护系统可以起到调节转速，保护汽轮机的作用，对确保汽轮机安全甚至整个火电厂的正常运行具有重要的现实意义。

1.汽轮机调节系统的基本原理

汽轮机是一种高速旋转机械，通过高温高压蒸汽驱动将热能转换为动能，驱动发电机旋转。发电机将动能转换为输送到电网的电能。汽轮机调节系统具有机械，液压和电液等基本类型，对于高速旋转的汽轮机以转速、功率和蒸汽压力作为控制对象。对于不同类型的汽轮机，根据其目标特性和操作模式，存在不同类型的调节系统。汽轮机调节系统基于可调涡轮转速，发电机功率和抽汽压力，并按一定的规则进行调节和控制，以满足机组的运行要求。在机组启动过程中，调节和控制汽轮机转速；在机组连接到电网后，调节和控制输出功率；在甩负荷期间控制机组转速的飞升。

汽轮机液压调节系统由四部分组成：速度传感机构，传动放大机构，蒸汽分配机构和调节对象，形成闭环负反馈自动调节系统。当存在外部信号干扰时，电网频率发生变化，汽轮发电机组的速度N发生变化，速度传感机构的输出信号Z发生变化，传动放大机构的输出信号油动机位移M变化，从而使执行机构也就是汽轮机的调速汽门开度发生变化，调节对象的进汽量和功率改变直至与外界大功率达到平衡，一个调节过程结束。显然，机械液压调节系统仅依赖于调频速度信号进行一次调频，用同步器进行了二次调频。

根据直接调节和间接调节的工作原理，可以看出当汽轮机负荷变化时，转速也会发生相应的变化。在稳定工作状态下，汽轮机的功率和速度之间的关系称为调节系统的静态特性。静态特性是汽轮机控制调节系统的基本特征，要求系统在动态调整过程中能够基本满足静态特性的需求。对于蒸汽量影响小，蒸汽参数基本保持不变，恒定压力下运行的机组，调节阀的开度基本上代表汽轮机的功率。在动态调整过程中，基本满足静态特性的相关要求。机械液压调节系统采用比例调节器，这是一种纯频率调节和差动调节系统，其比例增益是非等速的倒数。对于具有可变蒸汽参数的机组，当外部负载变化时，中压缸和低压缸的功率变化显著延迟。因此，机组的总功率不能快速满足外部负载变化的需要，这将削弱机组的调频能力。为了满足要求，将功率参数和速度参数进行综合比较，以保持良好的线性关系。这是设计电液调节系统的基本目的和实现控制的基本原则。

2.火电厂汽轮机启动调速保护系统常见异常

2.1速度控制保护系统摆动

汽轮机调速保护系统在火电厂中是一个非常重要的工作环节，具体结构如图1所示，在实际工作过程中，

如果调速保护系统的摆动范围太大，会造成汽轮机整体运行不稳定，对内部各个设备工作控制效率较低，从而直接影响了整个汽轮机的正常稳定运行。速度控制系统摆动的原因有很多，其中高压抗燃油当中的水分含量是造成汽轮机异常摆动的一个重要影响因素，如果抗燃油在实际工作过程中，收到内部环境当中的杂志或者是水分含量等因素影响，直接回造成整个系统或者是节流阀当中产生阻塞，进而对汽轮机的整个调速系统的工作产生不良影响，严重情况下还可能造成重大设备损坏、事故。此外，油压波动和低油箱油位也会导致速度控制系统的异常摆动。

2.2电磁阀故障

电磁阀组件是速度控制系统的重要部分。其功能是转换跳闸信号，获取液压信息信号，使中断保护装置正常工作，更好地保证汽轮机的安全运行。AST2电磁阀是当前速度控制系统中最常用的电磁阀之一。在实际工作中，如果电磁阀出现故障，主阀将关闭，从而导致事故。电磁阀故障的原因有很多，常用的是高压和中压主阀关闭信号或电磁阀长期运行引起的带电损坏。当电磁阀本身卡住时，当电源关闭时，电磁阀仍未关闭，这容易造成电气化损坏的问题。这很容易导致涡轮机停转并且主阀关闭。另外，高、中压主阀的关闭信号也失效，这也导致电磁阀故障。

2.3低压安全油压损失

近年来，一些火电厂在低压安全输油管道泄漏引起的调速保护系统中也出现了异常问题，导致主阀关闭。因此，调速保护系统的油压故障也会导致涡轮机异常运行。低压和安全的油压损失有很多原因。一方面，如果隔膜阀的上腔中有压力，隔膜阀将打开，导致一些油排入EH邮箱，导致阀门快速关闭。隔膜腔中的低压安全油压损失是涡轮机组跳闸的重要原因。同时，系统中可能发生低压安全泄漏。如果发生泄漏，则无法保证低压安全油压，并且速度控制系统也将失效。

3火电厂汽轮机启动调速保护系统异常对策分析

3.1完善监测点的报警和监测工作

无论是设计还是维护，速度控制系统都存在一些小问题。这些小问题可能导致实际工作中的严重事故。因此，加强速度控制系统的异常检测和处理具有重要意义。改进重要保护点的监控，做好相应的报警工作，是速度控制系统安全管理的重要组成部分。在汽轮机的设计或改造阶段，通过改进这些任务，员工可以及时发现调速保护系统的异常问题，从而降低异常停机事故的发生概率。有条件的火力发电厂可以引入信息技术和自动监测技术，以加强对电磁阀和异常摆动等重要部件的检测。同时，可以更好地收集调速保护系统的运行参数，使员工能够更好地判断其运行状态，纠正其异常问题，正确识别。

3.2加强检查和巡视工作

为了更好地保证速度控制系统的正常运行，火电厂还需要安排专门的热工来检查关键部件。操作人员还应严格按照规定进行试验，检查电磁阀是否正常运行。工人在检查前也应该做好自己的保护工作。当发现参数异常时，应及时报告和处理异常问题，以避免汽轮机启动单元不必要的停机。

3.3加强关键部件监测

要不断加强汽轮机的巡视和检测工作，为了更好的保证汽轮机调速系统的正常工作，火电厂内部需要安排专员对汽轮机工作过程中的重要工作环节进行检查，同时检查工作人员在检测工作中，需要严格的参照相关的规定来进行试验操作，检查电磁阀和异常摆动等相关问题。工作人员在检测过程中，还需要充分的做好自身的安全防护工作，如果发现汽轮机内部产生异常问题的时候，需要及时的进行上报，并且对一些异常问题进行科学的出力，防止汽轮机产生更大的停机问题。

从速度控制系统的异常情况来看，电磁阀和低压安全输油管道是最脆弱的部件之一。因此，在实际工作中，还应加强对这些部件的关键监控。如AST电磁阀，应加强线圈电阻和绝缘电阻的检查，加强对密封圈腐蚀的监测，及时清理油压口等部位，避免节流堵塞。还应注意AST电磁阀是否卡住，通过按键监控，及时消除安全隐患。对于管道振动问题，还应检查分支和吊架的固定状态。注意低压安全油管是否与其他管道重叠，以避免振动引起的低压安全油管受迫振动。

3.4加强高压液压油检测

电厂应加强高压液压油系统滤油，定期对液压油进行取样，分析化验油质颗粒度，发现有明显劣化情况应及时采取措施，确保液压油颗粒度≤NAS5级的标准，方式AST电磁阀运行中卡涩。

3.5加强对专业人员的应急培训

电厂专业人员应进一步完善事故预想，做好各类事故的应急预案，避免因调节保安系统的故障造成不必要的停机。

4结论

总之，火力发电厂运行中的汽轮机的正常运行与否关乎整个生产过程的平稳运行。而调速保护系统可用于调节汽轮机的速度，并且是控制汽轮机启动运行的重要组成部分。因此，加强速度控制系统的维护具有重要意义。但是，在实际过程中，由于诸多因素的影响，调速保护系统也可能出现故障。为了尽快解决可能出现的问题，促进汽轮机的可靠运行，必须分析这些异常。

参考文献

[1]林国峰.火电厂600MW汽轮机常见故障分析及处理[J].低碳世界，2018（12）：32-33.

[2]汤彦鑫.火电厂汽轮机辅机检修管理的现状及对策探讨[J].河南建材，2018（03）：253-254.

[3]张贻峰.火电厂日常检修起吊设施的优化设计研究[J].技术与市场，2018，25（04）：135+137.