沈國香+刁呈振

摘要：調(diào)節(jié)系統(tǒng)在汽輪機(jī)運(yùn)行過程中常常會出現(xiàn)故障，大大影響了汽輪機(jī)的正常工作。文章介紹了汽輪機(jī)的調(diào)節(jié)系統(tǒng)，并對引起汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)出現(xiàn)故障的原因進(jìn)行分析，最大限度降低這些影響因素對汽輪機(jī)正常工作的影響，使得汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：汽輪機(jī)；調(diào)節(jié)系統(tǒng)；常見故障

中圖分類號：TK268 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）06-0055-02

汽輪機(jī)在運(yùn)行過程中，由于汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的內(nèi)部套多而繁雜，常常容易出現(xiàn)各種故障問題，通常這些常見故障發(fā)生在一瞬間，多為突發(fā)事件，汽輪機(jī)的調(diào)節(jié)系統(tǒng)出現(xiàn)故障原因較多，如滑閥構(gòu)造、油系統(tǒng)、配汽機(jī)構(gòu)以及離心式調(diào)節(jié)器等器件都有可能導(dǎo)致汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)發(fā)生故障。

1 汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)

保證機(jī)組的高品質(zhì)輸出、系統(tǒng)正常運(yùn)行，滿足使用需求是汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的主要功能。壓力調(diào)節(jié)、流量調(diào)節(jié)以及轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)是汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)常見的三種調(diào)節(jié)方式。

壓力調(diào)節(jié)：供熱式汽輪機(jī)常采用壓力調(diào)節(jié)模式。波紋管調(diào)壓器是其常用工具。在調(diào)節(jié)壓力時(shí)，以壓力作為信號作用于波紋管，通過與彈簧在物理的作用下壓力變形，從而實(shí)現(xiàn)位移輸出。

流量調(diào)節(jié)：流量調(diào)節(jié)常常應(yīng)用于流體機(jī)械如驅(qū)動高爐鼓風(fēng)機(jī)的變速汽輪機(jī)中。通常通過孔板兩側(cè)之間的壓力差測出流量信號。

轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)：在任何汽輪機(jī)中，都對工作轉(zhuǎn)速有一定的標(biāo)準(zhǔn)和要求，因而都有調(diào)速器設(shè)置。機(jī)械式與飛錘式離心調(diào)速器是早期使用的主要方式。要將轉(zhuǎn)速信號轉(zhuǎn)變?yōu)槲灰疲撜{(diào)速器主要通過重錘繞軸旋轉(zhuǎn)，其產(chǎn)生一定的離心力使得彈簧變形。采用這種方式雖然工作可靠，但是其轉(zhuǎn)速范圍較窄，而且其傳動還需要減速裝置，工作效率較低。二十世紀(jì)五十年代初，機(jī)械式高速離心調(diào)速器的出現(xiàn)，能夠通過主軸直接傳動，其位移輸出的實(shí)現(xiàn)主要是由重錘所產(chǎn)生的離心力讓鋼帶由于受力變形。

2 汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

第一，隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的不斷改進(jìn)，產(chǎn)生了電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)。不斷增加單機(jī)容量，機(jī)組采用滑式壓與單元制運(yùn)行方式，同時(shí)使用再熱機(jī)組，以及不斷增加的機(jī)組停、啟次數(shù)，機(jī)組電網(wǎng)集中調(diào)度問題從而產(chǎn)生電液調(diào)節(jié)。電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)的執(zhí)行器由液壓元件組成，控制器由機(jī)構(gòu)元件組成，其具有閉環(huán)轉(zhuǎn)速與超速跳閘的調(diào)節(jié)功能。但是閉環(huán)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍較窄，與此同時(shí)，系統(tǒng)的速度方面相對較低。因?yàn)槠啓C(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)是固定的靜態(tài)特性，汽輪機(jī)的間隙引起的遲緩較大，從而導(dǎo)致汽輪機(jī)的靜態(tài)特性無法隨意更改和

變化。

第二，隨著數(shù)字技術(shù)與現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)廣泛應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)中，將其應(yīng)用到汽輪機(jī)技術(shù)中葉得以有效實(shí)現(xiàn)，這極大的推動了汽輪機(jī)的技術(shù)發(fā)展。其中，電氣液壓控制系統(tǒng)就是計(jì)算機(jī)技術(shù)與數(shù)字技術(shù)的有效結(jié)合產(chǎn)生的調(diào)節(jié)系統(tǒng)。這種電氣液壓控制系統(tǒng)控制器正常運(yùn)轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)，是建立在數(shù)字計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)上的。其執(zhí)行部分仍然是液壓系統(tǒng)。近年來，隨著不斷應(yīng)用和發(fā)展的分散的系統(tǒng)，很多大型機(jī)組中的電調(diào)都采用以分散控制為系統(tǒng)原理，從而有效控制機(jī)組。

3 汽輪機(jī)運(yùn)行中調(diào)節(jié)系統(tǒng)出現(xiàn)滑閥的故障的因素

3.1 滑閥構(gòu)造的問題

無論是全液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)還是半液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)都有各種滑閥的設(shè)置，要使得各個(gè)滑閥正常運(yùn)作，應(yīng)保證滑閥構(gòu)造的合理性。如果其設(shè)計(jì)不合理，，容易導(dǎo)致其運(yùn)行中出現(xiàn)損壞，影響到調(diào)節(jié)系統(tǒng)的運(yùn)行。

卡澀問題是滑閥構(gòu)造出現(xiàn)故障的常見原因，是影響汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的重要因素，直接對系統(tǒng)的正常運(yùn)行造成影響。因此重視滑閥的卡澀問題十分重要。要解決其卡澀問題，首先要嚴(yán)格把關(guān)滑閥設(shè)計(jì)制造環(huán)節(jié)，通過提高滑閥精度，降低滑閥使用誤差，此外還可以采取對壓彈簧平衡油壓或開槽均壓閥于滑閥表面的方式降低滑閥的卡澀問題。

錯(cuò)油門的過封度也是滑閥方面出現(xiàn)故障的重要因素。要保證調(diào)節(jié)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，保持錯(cuò)油門適當(dāng)?shù)倪^封度十分重要，在運(yùn)行過程中，機(jī)組的轉(zhuǎn)速是不穩(wěn)定的，在一定范圍內(nèi)，其脈沖是波動的，即便是在保持機(jī)組轉(zhuǎn)速不變的情況下，其脈沖還是存在一定范圍的波動。主要是由于主油泵運(yùn)作時(shí)產(chǎn)生較大的脈沖和油壓力，使得滑閥在一定范圍內(nèi)也產(chǎn)生波動情況。

3.2 油系統(tǒng)不正常

首先，油質(zhì)較差是引起調(diào)節(jié)系統(tǒng)出現(xiàn)故障的常見因素之一。汽輪機(jī)的正常運(yùn)行需要不斷供給油量。如果油質(zhì)較差或者油不干凈，都會阻礙其正常運(yùn)行。因?yàn)橐话闱闆r下，液壓調(diào)節(jié)元件間隙較小，調(diào)節(jié)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，若油中混有機(jī)械雜質(zhì)，特別是各種沙粒，將會造成調(diào)節(jié)系統(tǒng)卡澀，引起調(diào)節(jié)系統(tǒng)擺動。因此，嚴(yán)格管理油管的潔凈與順暢顯得十分重要。及時(shí)徹底清理干凈各種臟污，保障油的優(yōu)質(zhì)供給。目前，為了解決油中雜質(zhì)和水分等問題，主要通過定期取樣化驗(yàn)進(jìn)行油質(zhì)監(jiān)督、大修后對油系統(tǒng)各個(gè)管路、不間斷濾油以及大流量沖洗軸瓦等方法。

其次，調(diào)節(jié)系統(tǒng)的油系統(tǒng)部件漏油也是引起故障的重要因素。油系統(tǒng)出現(xiàn)漏油現(xiàn)象會使得體統(tǒng)的油壓比正常水平低，導(dǎo)致動力機(jī)出現(xiàn)動力不足的現(xiàn)象，從而讓調(diào)節(jié)系統(tǒng)遲緩率增加，各個(gè)調(diào)節(jié)元件性能缺失，引起整個(gè)汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)出現(xiàn)不穩(wěn)定情況。引起油系統(tǒng)部件漏油的原因很多，結(jié)合面的墊片被磨損、部件磨損導(dǎo)致部件與部件之間的間隙增大、活塞缸磨損等為汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)出現(xiàn)漏油現(xiàn)象的常見原因，從而引發(fā)調(diào)節(jié)系統(tǒng)出現(xiàn)各種故障。

最后，油系統(tǒng)的油壓波動也是導(dǎo)致油系統(tǒng)不正常的常見因素。油壓系統(tǒng)在汽輪機(jī)的運(yùn)行過程中產(chǎn)生的油壓波動會對調(diào)節(jié)系統(tǒng)的穩(wěn)定性造成嚴(yán)重影響，特別是調(diào)節(jié)系統(tǒng)為全液壓式的情況下，因?yàn)檫@種系統(tǒng)是用液壓來控制轉(zhuǎn)速脈沖信號的，液壓控制的轉(zhuǎn)速脈沖信號相對較弱，信號弱更容易被油壓波動影響到。

3.3 配汽結(jié)構(gòu)的缺陷

首先是調(diào)節(jié)氣門的重疊度。如果調(diào)節(jié)汽門的重疊過大，會對功率造成較大影響。好比在夠一個(gè)負(fù)荷范圍內(nèi)，采用兩個(gè)調(diào)節(jié)汽門，進(jìn)行流量的有效控制，超出正常的負(fù)荷范圍，從而引起調(diào)節(jié)系統(tǒng)出現(xiàn)擺動情況，增大節(jié)流損失。

其次是凸輪的磨損。由于汽輪機(jī)工作負(fù)荷十分繁重，其凸輪容易出現(xiàn)較為嚴(yán)重的磨損現(xiàn)象。因而在凸輪磨損的位置會因?yàn)槟p程度形成特定的部位。當(dāng)這個(gè)部位在進(jìn)行調(diào)節(jié)工作時(shí)，會使得放大系統(tǒng)增大，讓調(diào)節(jié)系統(tǒng)局部的不等率偏離正常水平與其他部位不等，從而導(dǎo)致調(diào)節(jié)系統(tǒng)出現(xiàn)震蕩。

最后調(diào)速汽門的節(jié)流錐也是配汽結(jié)構(gòu)出現(xiàn)故障的因素之一。汽輪機(jī)在空負(fù)荷的狀態(tài)下，調(diào)速汽門的節(jié)流錐如果出現(xiàn)磨損現(xiàn)象，會導(dǎo)致調(diào)節(jié)系統(tǒng)出現(xiàn)擺動。因?yàn)槿绻陂_啟節(jié)流錐的汽門的時(shí)候，開度若出現(xiàn)一點(diǎn)甚至細(xì)微的變化都會導(dǎo)致進(jìn)汽量出現(xiàn)變化，從而導(dǎo)致在空負(fù)荷情況下，調(diào)節(jié)系統(tǒng)出現(xiàn)擺動現(xiàn)象。

3.4 離心式調(diào)速器的竄動

調(diào)節(jié)系統(tǒng)的穩(wěn)定性受到離心式調(diào)速器的影響較大，特別是離心式調(diào)速器出現(xiàn)高速竄動的現(xiàn)象會嚴(yán)重影響到調(diào)節(jié)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。由于離心式調(diào)速器與隨之啟動的滑閥之間有較小的間隙，調(diào)速器本身工作效率與形程較小，使得離心式調(diào)速器出現(xiàn)高速竄動的現(xiàn)象，從而對調(diào)節(jié)系統(tǒng)的穩(wěn)定性造成影響。

4 結(jié)語

滑閥構(gòu)造、油系統(tǒng)、配汽結(jié)構(gòu)以及離心式調(diào)速器等方面出現(xiàn)問題或不足都會造成汽輪機(jī)在運(yùn)行中調(diào)節(jié)系統(tǒng)出現(xiàn)各種常見故障。因此，在汽輪機(jī)運(yùn)行過程中，要最大限度的降低這些影響因素對調(diào)節(jié)系統(tǒng)的影響，保證調(diào)節(jié)系統(tǒng)處于正常運(yùn)行狀態(tài)，必須根據(jù)這些問題，加強(qiáng)對影響因素的處理和控制。

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