汽轮机调速系统失控原因与处理措施

汽轮机调速系统失控原因与处理措施

汤森云

国家能源集团谏壁发电厂 江苏省镇江市 212000

摘要：汽轮机的调速控制系统主要是由数字式调节器、电液转换器、液压伺服机构、调节汽阀等组成。数字式调节器是以微处理器为核心的模块化计算机控制装置，根据用户运行参数、条件编程组态，通过输入输出接口，接受、输出模拟量、开关量信号进行控制。

关键词：汽轮机；调速系统；失控原因；处理措施

1 汽轮机调速控制系统的结构简介与工作原理

1.1 结构简介

电液转换器接受调节器输出的标准电流信号，输出与输入电流信号相对应的调节信号油压。液压伺服机构由错油门、油动机、启动阀等组成。调节信号油压经液压伺服机构放大，控制油动机活塞移动，通过调节杠杆，改变调节汽阀的开度，调节汽轮机的进汽量。汽轮机控制调速系统示意图，如图1所示。

1.2 调速控制的原理

汽轮机转速参数是通过转速检测传感器实时检测出来的。转速传感器本质上是一种磁脉冲发生器，它把汽轮机“齿盘”的转动信号转换成相应的磁脉冲信号，磁脉冲信号再经过SDP测速卡件转换成相应转速的电信号。与转速相应的电信号传送于DPU处理单元中，DPU将转速信号与汽轮机设定的转速加以比较，通过各项逻辑运算输出阀位指令信号至VPC伺服卡，VPC伺服卡将阀位指令信号同LVDT调节汽阀反馈信号进行比较、并经PID运算后输出控制电信号至电液转换器，电液转换器将控制电信号转换成脉冲油压信号；在脉冲油压的作用下错油门内部的滑阀上下位移，使高压油及回油通过机械油路与油动机的油室连通；活塞在油室差压的作用下反向位移，带动机械杠杆及末端连接的蝶阀组上下滑动，最终实现对汽轮机调节气阀及进汽量的调节。

图1 汽轮机控制调速系统示意图

当调速机构中油动机活塞上下移动时，反馈滑阀将发生反向运动，反作用于脉冲油压，使错油门内部滑阀回到中心位置、关闭油动机油室油路；同时LVDT将调节汽阀反馈信号传输至数字调节器，使电液转换器的内部阀芯回到平衡位置，脉冲油压恢复平衡压力。

2 汽轮机调速控制系统失控的原因

2.1 部件卡涩造成调速失控

汽轮机调速控制系统部分元件发生卡涩现象，是造成调速控制系统发生失控故障的主要原因之一。发生卡涩的主要原因是由于运动部件发生活动静止或者活动缓慢造成，该现象的出现会使控制油压不正常。另外，油质差、运动部件发生锈蚀也会出现卡涩。当系统出现卡涩时，脉冲油压发生变化时油动机活塞不能同步进行相应的调节，最终导致调节汽阀的开度与DPU处理单元发出的指令信号发生较大偏差；脉冲油压增大或减小到一定数值时，油动机活塞瞬间发生突变造成调节汽阀的过调。通过上述情况基本可以断定调速控制系统机械部件有卡涩问题。

2.2 信号零点偏移造成调速失控

调速控制主要是由电液控制转换器根据VPC伺服卡控制电信号，通过静态调试确定内部阀芯位置、及脉冲油压。当出现信号零点的偏移时，DPU处理单元发出的指令信号与LVDT调节汽阀反馈信号发生偏差，并且电液控制转换器内部阀芯位置反馈、脉冲油压也和静态调试数据不一致；信号零点的偏移使得电气零位与机械零位不重合，极易造成汽轮机挂闸即发生调节汽阀开启的现象。通过上述数据及现象就可以判定信号是否出现零点偏移现象。

2.3 油质问题造成调速失控

汽轮机润滑油、动力油都使用统一油箱的油质，因为油箱、油路系统密封不严，会致使氧化物进入油路，导致润滑油从黄色变成红褐色，而且会在汽轮机的前箱油挡处有可能因汽轮机前轴封不严发生串汽现象。从上述情况可以判定，油路系统中水分的存在，另外，润滑油在工作时也会存在机械磨削的混入造成油质变差。

3 汽轮机调速控制系统故障的处理措施

3.1 部件卡涩的处理措施

为了避免汽轮机的调速控制系统发生卡涩，汽轮机操作保养人员要定期进行汽轮机的清洁工作，避免尾渣出现累积；要按照规定，定期更换动力油、润滑油；要保证汽轮机油质的清洁、保证汽轮机汽水系统密封的正常工作；进而确保各个运动部件不发生腐蚀。

3.2 信号零点偏移的处理措施

信号零点的偏移主要是因为：信号传感器线路质量存在问题、传感器线路与强磁场间隔过近、信号处理电路存在设计缺陷等。针对上述原因，首先在传感器线材选购时，要选择正规品牌、具有一定屏蔽功能的线材；其次在汽轮机线路铺设时，各传感器线路要远离动力线等强磁场区域、并进行单独敷设；最后要对信号处理电路进行必要的完善，使其具备一定的杂波处理能力，最终达到信号传输不失真的目的。

3.3 油质问题的处理措施

汽轮机所用油质的好坏，直接关系着汽轮机调速系统的各项性能。因此，汽轮机用油采购必须选择统一标号的优质油料。操作人员必须进行定期、不定期的油质化验，为了保证油路系统的干净，必须定期油滤、并按周期进行更换。

4 结语

汽轮机调速控制系统的性能直接关系到主机的运行工况。如果汽轮机调速控制系统发生故障，将对汽轮机的安全性、稳定性产生重大影响。所以，汽轮机调速控制系统的故障诊断、处理措施非常重要；需要相关人员能够及时找出故障产生的原因，并针对故障原因采取相应的措施，进而确保汽轮机能够安全、稳定运行。

参考文献

[1]赵子昂.适应机网协调的汽轮机调速系统建模与控制研究[D].北京：华北电力大学，2015.

[2]刘昌伟.汽轮机调速系统异常诊断及对策研究[D].西安：西安石油大学，2015.

[3]王万召，王杰.基于自适应逆控制的汽轮机调速系统研究[J].动力工程学报，2014(4):307-312.

[4]鄢波，何钧，齐聪.火电机组汽轮机调速系统建模方法与优化[J].发电设备，2016(4):219-222.

[5]杨辉，王爽心，李亚光.汽轮机调速系统CMAC网络PID并行优化控制[J].系统仿真学报，2008(10):2 662-2 665.

[6]王刚.汽轮机调速系统常见故障分析[J].现代工业经济和信息化，2014(23):52-53.

[7]王爽心，王印松，朱衡君.汽轮机调速系统模糊控制的研究[J].系统仿真学报，2005(9):2 196-2 198.