汽轮机转速波动分析

汽轮机转速波动分析

摘要：汽轮机的结构一般由静止部分和转子部分所组成。同时为保证汽轮机的安全运行，汽轮机还有供油系统，调节系统和保护系统。笔者根据发电厂汽轮机工作情况，针对汽轮机转速波动的故障现象及处理方法进行详细探究。

关键词：汽轮机；转速波动；处理方法

引言

汽轮机作为一种原动机是用蒸汽来作功的旋转式热能动力机械，具有效率高、功率大、运转安全可靠等优点，因此被广泛地应用在发电、冶金、石油化工等行业。在石油化工行业，汽轮机多利用自产蒸汽，实现了工厂热能的综合利用，提高了工厂的经济效益。

一、汽轮机工作原理

对于汽轮机的调节系统现阶段使用的技术很多，我厂多使用全液压调节系统。其主要有旋转阻尼、放大器、油动机等部件，放大器主要有杠杆、弹簧等运动部件。油动机主要有错油门、继动器、错油门底部弹簧、反馈弹簧、活塞等运动部件。这种调节系统属无差调节，即当风信号不变时，汽轮机转速不随负荷的变化而变化。

调节机构通过滑套和随动活塞上的油口重叠部分的大小，将调速器输出的位移信号转换成油压信号，送至错油门，该信号称为二次油压。如图1所示放大和执行机构由错油门2、油动机、反馈板10和弯角杠杆6组成，其任务是将二次油压变化的信号放大后传到蒸汽调节阀，改变蒸汽调节阀的开度，完成调节转速任务。

如图所示错油门衬套上开有三个油口，上下两个通过联管和油动机活塞上部和下部联通，中间的油口则和高压控制油相通，错油门滑阀的下侧和二次油相连油动机活塞杆通过杠杆系统和蒸汽调节阀相连。在稳定工况时，错油门滑阀在二次油压和反馈机构的共同作用下，中间位置，将通向油动机的两个油口挡死，油动机活塞上、下压力相等，保持不动。当机组因负荷变化、蒸汽参数等原因造成转速下降或增大时，调速器将控制二次油压升高或降低，从而使错油门滑阀向上或向下移动，使高压控制油和油动机活塞上部或下部连通，油动机活塞在油压差的作用下向上或向下移动，带动蒸汽调节阀开大或关小在油动机活塞向下或向上移动时，反馈滑板也同步移动，推动弯角杠杆及反馈杠杆移动，使作用在压缩弹簧上的力增大或减小，使错油门滑阀叉回到中间位置，挡住通向油动机的油口，使油动机停止移动。通过以上运动可以使汽轮机的转速保持相对稳定的不变。

在调节过程中，错油门滑阀的工作是否灵敏，对于调速系统的反应速度和准确性起着非常重要的作用，为此，采用了旋转式滑阀。另外，在滑阀旋转时，滑

阀下部的泄油口瞬时与壳体上的排油孔相通。这样就使滑阀产生微小的上下振动，提高了滑阀的灵敏度[1]。

二、汽轮机转速波动的故障现象及处理方法

1、反馈机构对转速调节的影响

影响汽轮机调速器二次油压与油动机油缸行程的比例关系的主要部件是反馈机构。若反馈机构出现问题，根据调节系统的工作原理，若反馈机构各部件出现问题，则可引起油动机不动作，使得二次油压信号无法调节汽轮机入口蒸汽调节阀阀开度，造成汽轮机转速无法调节，引起设备事故。

案例1：2012年6月4日，我厂大芳烃装置K-2201的原动机是由杭州汽轮机厂生产的型号为NK32/37/16汽轮机。在运转过程中出现反馈板销子和反馈板之间脱离情况并且转速在4979rpm-6077rpm之间大幅波动。

采取措施：现场采取临时补救措施本次应急处理只是将销子敲如反馈板孔中，在销子上插入铁皮，用铁丝固定。

使用效果：本次处理使的反馈板销子和反馈板之间脱离情况未能造成设备事故。但该脱离现象的根本原因未能查出，即根本问题未能解决。

2、错气滑阀对转速调节的影响

错油门的滑阀杆一直处于旋转和颤动的运动状态，当它的旋转和颤动时遇到外力，就会造成二次油压的变化，导致进入油缸活塞上下腔的压力油压变化，改变调速汽门的开度。错油门的滑阀杆由阀杆、转动盘、轴承、及弹簧组件组成。根据滑阀阀杆的结构，其故障也分为4个方面。

2.1 滑阀阀杆对转速调节的影响

案例2：在发生案例1后，我厂于2012年6月19日对K-2201调速系统进行解体检查，查找反馈板销子和反馈板之间脱离的根本原因及转速波动的根本原因。

停工检修过程中，发现如图2转动盘与滑阀体脱开，造成滑阀体不再转动，调节系统迟缓率明显增大，二次油压变化时，油动机不响应或产生大幅度过调动作。其根本原因是由于结构问题转动盘与滑阀体为黏合剂粘连，阀旋转阻力矩额外增大或粘结剂强度下使得转动盘与滑阀体脱开[2]。

活塞杆上装有反馈导板、弯曲杠杆将活塞的运动传递给杠杆，杠杆便产生与滑阀反向的运动使反馈弹簧力增加，于是错油门滑阀返回到中间位置。由于转动盘的故障造成蒸汽调节阀门的不断变化，导致反馈板一直处在间断性的受力状态，最终导致了反馈板与销子的脱离。

采取措施：更换新的滑阀阀杆与转动盘组件

使用效果：更换后一次试机成功，一直运行至今，调节系统未出现问题。

2.2 转动盘对转速调节的影响

为使错油门滑阀工作灵敏，不产生卡涩，而采取了旋转式滑阀，滑阀中心通人高压油。高压油经滑阀中心孔通到上部轮盘，轮盘上开有径向和切向通道，高压油沿切线方向向外喷射，油流的反作用力使滑阀产生旋转。由于滑阀有一定的旋转速度，因而在滑阀的测表面上出现了较大的侧压力，这种力可以抵抗住使滑阀发生偏斜的歪斜力和偏压力，使错油门滑阀上、下移动灵活。

案例3：轴承及弹簧

加氢裂化K-102压缩机透平使用的是杭州汽轮机厂的NK32/36、16型汽轮机，2008年9月开工时。在开工过程中同样出现了转速大幅波动的现象，一般波动幅度达200r/min左右。解体后发现转动盘的工艺开工为3个，但其中一个未进行封堵，造成油流产生的力偶不均匀，使得转动盘旋转不平衡，阀杆磨损。

采取措施：封堵转动加工工艺开孔，消除转动盘油路错误喷射方向，更换新阀杆。

使用效果：更换后一次试机成功，一直运行至今，调节系统未出现问题。

2.3 轴承及弹簧组件对转速调节的影响

案例4：我厂40万吨/年连续重整装置循环氢压缩机K-201的原动机采用杭州汽轮机有限公司制造的NG25/20/0型汽轮机。2008年2月2日K-201开机，当建立速关油速关阀打开，还未启动调速系统时，现场发现调速阀标尺出现开度，汽轮机开始冲转，转速升至4820r/min后稳定住；此时调速器指示输出阀位为”0”，也就是说调速系统还未启动调速器阀就已经打开了，调速系统与调速器阀位指示不同步，我们于同年5月大检修期间对其调节系统进行检查。发现滚珠轴承存在磨损情况，弹簧长度缩短，即形变减小，这使得反馈机构无法精确打到二次油压信号所要求状态，使得指示与实际不同步。

采取措施：更换轴承及弹簧。使用效果：更换后一次试机成功，一直运行至今，调节系统未出现问题[3]。

结束语

综上所述，我们要对错油门调节弹簧、滚珠轴承、阀杆及反馈系统连接件等易损件定期检修检查，同时要完善机组开机检查内容，确保能及时发现问题，为同类设备的维护应用提供了有益的经验。