小汽轮机转速自动故障分析及处理

小汽轮机转速自动故障分析及处理

发表时间：2019-05-05T16:40:51.903Z 来源：《电力设备》2018年第31期作者：梁宏友1 王武超2 许秀军2 孙海亭2 李松羽3

[导读] 摘要：给水泵汽轮机作为电厂发电机组的重要设备，对于发电厂的正常运行具有重要作用，通过控制汽轮机进气量可以对给水泵的转速进行调节，进而维持锅炉的正常运行。

(1. 哈尔滨汽轮机厂有限责任公司 150046;2. 哈尔滨工程大学，机电工程学院 150001;3.中船重工中国船舶科学院上海分部 200011)

摘要：给水泵汽轮机作为电厂发电机组的重要设备，对于发电厂的正常运行具有重要作用，通过控制汽轮机进气量可以对给水泵的转速进行调节，进而维持锅炉的正常运行。本文主要是在对汽轮机控制系统现状研究的基础上，找出其中所存在的问题，并针对这些问题提出相应的解决方案和策略，以解决小汽轮机运行故障，提高小汽轮机运行效率。

关键词：汽轮机；转速；故障分析；效率

引言在电厂发电机组中，给水泵的功率最大。为提高汽轮机运行的效率，降低汽轮机运行成本，汽轮机调速系统的正常运行对于电厂的正常运行非常重要。对汽轮机控制系统常见问题进行分析后发现，主要集中在转速波动大和阀位指令与反馈偏差大等问题上；针对这些问题进行研究，有利于解决小汽轮机转速自动故障，提升小汽轮机的工作效率。

1 小汽轮机控制现状

1.1汽轮机控制系统概述

汽轮机控制系统是基于计算机系数发展起来的，是实现汽轮机转速和运行控制的系统，并且满足系统在精度调节、速度响应以及抗其它电子元件干扰等方面的需求和安全性的需求。汽轮机控制系统的精确度对于电厂的发电量和发电机组的负荷平衡以及供电质量等具有严格的要求。该系统主要通过控制柜、端子柜和闸机调节来实现逻辑运算功能，其执行机构主要包涵主汽门、调节门和油动机等零部件。研究发现，该系统还具备通讯和数据共享等功能，并且可以根据汽轮机组的实际运行状态来达到升速控制的目的。

对当前汽轮机控制系统的启动方式进行研究后发现，主要分为自动、手动和半自动等三种方式，在实际操作过程中开启方式需要根据电厂汽轮机运行情况来选择，并对控制器的最低控制转速进行调节。由于汽轮机属于高速运转型设备，一旦超速，就会加剧汽轮机控制系统运行的危险性，导致汽轮机停机，甚至发生重大安全事故。因此，在对汽轮机控制系统进行研究时，需要以汽轮机转速控制作为研究重点，并结合汽轮机的实际情况，选择相应的调速系统，以解决汽轮机超速问题，进而保证汽轮机控制系统的高效运行。

1.2小汽轮机控制的基本形式

目前电厂小汽轮控制方式主要分为手动方式、阀位控制方式、本机自动方式以及小机遥控方式这4种方式，本节将对这这种控制方式进行研究和讨论。

（1）手动方式

伺服器接收到操作盘的手动信号，整个过程与连接在油动机上的线性位移传感器（LVDT，Linear Variable Differential Transformer）无任何关联，属于阀位上的开环控制方式，该方式主要用于线性位移传感器LVDT故障。

（2）阀位控制方式

小汽轮机伺服器内配置有硬件调节器，操作人员在发出阀位命令后，小汽轮机伺服器接收阀位命令，然后将该命令发送给伺服阀，伺服阀内置的电液转换器就会将电信号转变为液压信号，以控制油动机的行程。小汽轮机伺服器在运行过程中会将操作员指令和LVDT进行比较，若指令大于LVDT反馈值，则开启阀门，若指令小于LVDT反馈至，则关闭阀门。

（3）本机自动控制

该控制方式主要是将小汽轮机的转速信号发送给MEH转速测量单元，并与操作员所设定的转速目标值进行比较。在进行自动控制时，被调节的因素为小汽轮机的转速，该控制方式主要是应用在小汽轮机分阶段升速阶段中为并泵前或者应用在小汽轮机遥控因故退出时。

（4）小汽轮机遥控方式

该方式常用于小汽轮机发电机组中，主调节器对汽包的水位进行调节，而负调节器则对给水流量进行调节。在调节过程中，主要由汽包水位调节器将给水指令分配给两台小汽轮机调节器，该指令经小汽轮机转速调节器后再经转速调节器和实际转速来进行调节和比较。

2 小汽轮机控制中常见问题

2.1 小汽轮机运行过程中转速波动大

在小汽轮机负荷稳定的前提下，转速波动的时间为100r/min，转速与小汽轮机正常运转状态下相比出现较大差异，导致转速变化滞后。

2.2 小汽轮机阀位指令与反馈偏差大

小汽轮机阀位指令与反馈偏差过大（＞5%），若在运行情况下小汽轮机退出遥控方式后，转速就会持续下降，小汽轮机转速的自动转速故障就会导致小汽轮机停机。

3 小汽轮机控制提升策略

3.1 调整相关参数

小汽轮机伺服阀出现问题后，对其进行更换的过程中发现原来的伺服阀在失去控制信号时，伺服阀会出现全开现象，该现象很容易导致小汽轮机故障。因此，根据小汽轮机相关数据配置相应的伺服阀，并对其电路、油动机和电压都进行相应的调节，以确保新配置的伺服阀符合小汽轮机使用要求，且对伺服阀工作状态进行观察，确保在阀门开启和关闭时，无异常抖动、过调和迟缓等现象出现。

3.2 对EH油品进行定期更换

小汽轮机在运行过程中需要使用油脂润滑，但是油脂在长期使用后其自身的酸值会升高，导致伺服阀部件产生腐蚀现象。研究发现，伺服阀内阀芯和阀套锐边极易腐蚀，导致润滑油泄露，进而产生零偏现象。零偏过大会引起伺服阀在失去控制信号时关闭动作迟缓，甚至关闭不严密，也会在很大程度上导致伺服阀在指令下响应缓慢。EH油酸度过大也会在很大程度上导致EH油颗粒度增加，进而导致伺服阀堵塞和伺服阀卡顿等现象出现。

3.3 清洗伺服阀

研究发现，伺服阀在工作一段时间后，内部就会存在大量的油污或者固体碎屑，影响该阀门的正常使用，所以需要定期运用专业的设备进行检测，然后根据检测结果对伺服阀进行调整和清洗，以确保伺服阀处于最佳工作状态，并适当延长伺服阀工作寿命。