劉林城

摘?要：超超臨界汽輪機已廣泛使用，高參數(shù)、大容量意味著對設備故障的控制與處理有了更高的要求。調速系統(tǒng)作為汽輪機的中樞神經(jīng)，其故障的處理顯得尤為棘手。作為維修人員和運行人員必須要詳細的熟悉常見的故障，才能夠正確的處置，確保汽輪機調速系統(tǒng)的正常運行。本文就汽輪機調速系統(tǒng)常見故障與處理技術進行分析，為汽輪機運維人員提供借鑒。

關鍵詞：汽輪機;調速系統(tǒng);故障

Study on common fault treatment

of speed regulation system of

1050MW unit of shenfuhong electric co.， LTD

Liu Lincheng

Shenhua fuenergy power co.， LTD?FuJianQuanZhou?362700

Abstract：ultra-supercritical steam turbine has been widely used，high parameters，large capacity means that the equipment fault control and treatment has higher requirements.Speed regulation system as the central nerve of steam turbine，its fault treatment is particularly difficult.As maintenance personnel and operation personnel must be familiar with the common fault in detail，to be able to correct the disposal，to ensure the normal operation of steam turbine speed regulation system.This paper analyzes the common faults and treatment techniques of steam turbine speed regulation system，and provides reference for steam turbine operation and maintenance personnel.

Key words：Turbine;speed regulation system;malfunction

我國電力工業(yè)已經(jīng)進入大電網(wǎng)、大機組、高參數(shù)、高自動化的發(fā)展時期。超超臨界機火力發(fā)電機組已被廣泛采用。其穩(wěn)定運行對保障電力供應有著重要的意義。調速系統(tǒng)是汽輪機的中樞神經(jīng)，對汽輪機的轉速控制起著決定性作用。目前，1050MW超超臨界汽輪機采用數(shù)字電液調節(jié)系統(tǒng)（Digtal Electro-Hydraulic Control System，簡稱DEH），它將數(shù)字計算機系統(tǒng)與液壓執(zhí)行機構的優(yōu)點結合起來，使汽輪機調節(jié)系統(tǒng)執(zhí)高、便于組態(tài)和維護等特點。[1]但是由于其受很多因素的影響，因此故障率較高，且一旦發(fā)生故障往往后果嚴重。因此，深入了解汽輪機的調速系統(tǒng)故障緣由，對提高設備可靠性，保證機組安全穩(wěn)定運行作用巨大。

1 DEH系統(tǒng)的組成

1050MW超超臨界機組DEH系統(tǒng)由數(shù)字式控制器、閥門管理器、液壓控制組件、進汽閥門和控制油供油系統(tǒng)組成，從功能上可劃分為三部分：基本控制（BTC）、汽機自啟停（ATC）和保護裝置。它與工作站（操作員站和工程師站）、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（DAS）、機械測量系統(tǒng)（TSI）、防超速保護（OPC）、跳閘保護系統(tǒng)（ETS）、自動同期裝置（AS）相連接，實現(xiàn)對汽輪機的轉速和負荷控制及保護，還留有與鍋爐燃燒控制系統(tǒng)（BMS）等的通信接口。它又是分布式控制系統(tǒng)（DCS）的一個子系統(tǒng)，可實現(xiàn)機、爐協(xié)調控制（CCS）。[1]

2 DEH系統(tǒng)常見故障與處理

2.1 EH油油壓波動

機組正常運行中，發(fā)生調速系統(tǒng)油壓波動，應根據(jù)油壓波動大小、持續(xù)時間、油泵油溫、電流、油泵聲音等綜合分析異常原因。若為（汽門大幅度動作）所致，應檢查一次調頻有無頻繁動作、機組負荷有無波動、管路有無劇烈振動，出現(xiàn)上述情況，必要時應將調門切至手動處理，防止供油管路因壓力頻繁波動產(chǎn)生交變應力而發(fā)生破裂，最終導致泄漏事故發(fā)生。

當EH油母管壓力波動范圍>1MPa時，主要原因：多為EH油泵調節(jié)裝置動作不靈活造成，可先行更換新油泵，聯(lián)系專業(yè)廠家對油泵調節(jié)閥、推動機構活塞和斜盤角度進行解體檢查。此外可能為油泵運行性能不夠穩(wěn)定所造成。DEH系統(tǒng)普遍采用壓力補償式變量柱塞泵。當系統(tǒng)流量增加時，系統(tǒng)油壓將下降，如果油壓下降至壓力補償器設定值時，壓力補償器會調整柱塞的行程將系統(tǒng)壓力和流量提高。同理，當系統(tǒng)用油量減少時，壓力補償器減小柱塞行程，使泵的排量減少。當工作中油泵發(fā)生失常，應馬上啟用備用的油泵，且要仔細確認油泵和轉動構件的聲音，時刻關注系統(tǒng)油溫、油壓變化，在必要時使系統(tǒng)停機處理。另一個原因是油系統(tǒng)中混入了空氣。在油流中有空氣存在將使管路中油壓發(fā)生晃動，[2]這對于系統(tǒng)穩(wěn)定性的危害極大。主要原因為油箱的油位太低。

氮充氣壓力過低或過高也會導致液壓蓄能器、壓力和流量控制閥和泵之間可能形成發(fā)生振動的系統(tǒng)，導致壓力周期性波動?？烧{整蓄能器內壓力以消除波動。

2.2 汽門卡澀或無法開啟

機組運行中，汽門卡澀一般發(fā)生在高調門動作負荷調節(jié)過程中，或汽門活動試驗時油動機無法正常執(zhí)行指令動作，發(fā)生汽門卡澀的主要原因有以下幾點：①伺服閥故障（如伺服閥濾網(wǎng)、噴嘴堵塞、閥芯磨損、卡澀等）;②汽門閥桿與閥套機械摩擦，機械卡澀（氧化皮堆積脫落）;③試驗電磁閥故障（節(jié)流孔堵塞、閥芯卡澀未回座、信號故障）也會導致調門無法開啟;④卸載閥卡澀、不嚴密導致油動機負載腔油壓建立不起來，導致汽門無法順利開啟（汽門全行程活動試驗期間，由于快關電磁閥動作，油動機安全油泄壓，卸載閥動作后可能發(fā)生卡澀內漏問題，當卸載閥內漏大時，該油動機無法開啟，泄漏小時可能造成油動機小閥位抖動;另外卸載閥內漏將導致回油溫度升高，同時油動機進油量增大，可能造成EH系統(tǒng)振動）;⑤當安全油系統(tǒng)故障出現(xiàn)泄漏時，安全油壓降低，會使一個或數(shù)個油動機卸載閥關不嚴，造成油動機內泄，造成系統(tǒng)壓力降低;⑥EH油供油壓力降低，油動機動力不足。

出現(xiàn)汽門卡澀或無法開啟，應根據(jù)原因采取必要的處置措施。需要隔離該汽門進行檢查時，隔離前應將閥位指令緩慢置零，再關閉進油門。當發(fā)生汽門門桿機械卡澀，若需采取機械振擊方式，振擊前將閥位指令與當前閥門實際反饋開度保持一致，避免突發(fā)性汽門突開或突關，引起汽壓及負荷波動。

當系統(tǒng)整體安全油壓降低（危急遮斷模塊有安全油及ASP壓力顯示），應立即排查泄漏點并進行處理，保證調速系統(tǒng)安全。當EH油系統(tǒng)壓力降低，除外漏外，則可能發(fā)生EH油泵故障、蓄能器皮囊破損、蓄能器回油閥誤開、供油溢流調節(jié)閥卡澀大量溢流（一般有溢流聲且油箱油溫升高）等，應根據(jù)現(xiàn)場實際情況處置。

2.3 EH油系統(tǒng)振動

EH油系統(tǒng)振動往往是造成系統(tǒng)設備損壞、系統(tǒng)泄漏的主要原因。而EH油油壓高、油溫高、有腐蝕性，給運行人員隔離帶來了極大的困難。一旦隔離不及，造成EH油大量泄漏，油箱油位無法滿足油泵的最低吸入高度，油泵發(fā)生汽蝕，油壓下降至保護低限，機組跳閘，造成抗燃油和電量的雙重損失。此外泄漏的油附在高溫管道、保溫層內等高溫處，會有著火的危險。列如：2017年，某電廠1050MW超超臨界汽輪機在執(zhí)行汽輪機主汽門定期全行程活動試驗的過程中，4號主汽門（MSV4）在開啟過程中由于試驗電磁閥卡澀卡在10%左右開位仍無法順利開啟，進油量變化劇烈，引起供油管道強烈脈沖振動，最終導致供油管路于活接焊縫處開裂泄漏（泄漏點如下圖所示），油箱油位無法維持，EH油壓低至保護跳閘值（7.8MPa），機組ETS保護動作。

造成EH油系統(tǒng)振動的主要原因為以下幾點：①伺服閥故障，頻繁動作，產(chǎn)生振蕩信號，引起EH油管路振動;②活動試驗電磁閥卡澀、失電后不回座，造成油動機同時進、排油，發(fā)生交替脈沖振動;③快關電磁閥卡澀，失電后不回座，導致油動機卸載閥腔室安全油內泄，常伴隨有安全油壓降低、汽門無法完全開啟等現(xiàn)象;④油動機盤式卸載閥卡澀或內漏，公司盤式卸載閥具有雙重密封作用：一是密封油動機負載腔與回油通道;二是密封安全油與回油通道。當卸載閥卡澀或內漏，油動機負載腔蓄力不足，無法順利開啟，EH油管道大量進油，造成管道振動。⑤一次調頻動作幅度較大，調門開度變化或波動，引起油動機進排油量急劇變化，造成EH油管路振動。⑥汽門本體在蒸汽激振力作用下振動，引起油動機及EH油管道振動;⑦EH油管道固定不牢靠、管夾松脫。

為了有效控制EH油系統(tǒng)振動，應加強油質定期化驗監(jiān)督，保證過濾設備可靠投用，確保油質達標;加強對

EH油管路運行振動普查，對振動較大或者管路較長無固定裝置的，加裝固定裝置，減少和限制其振動。加強對接焊口焊接工藝管理，不銹鋼管必須進行充氬保護焊接，焊后宏觀檢查表面應無裂紋，顏色正常，無發(fā)藍發(fā)黑等，著色檢查后應清潔滲透劑，避免殘留氯離子導致腐蝕脆化。

當發(fā)生EH油系統(tǒng)振動，若短時間內（≤15s）振動無法自行消除，運行人員應首先設法將應汽門解手動控制，通過強制信號將閥門慢慢置于全關位置（對于開關型主汽門則通過電磁閥強制勵磁實現(xiàn)），關閉進油門，通知檢修排查。當油管道振動造成接頭松動或管道開裂出現(xiàn)泄漏時，應第一時間隔離泄漏點，避免泄漏擴大、事態(tài)惡化。

2.4 油質變化及設備部件漏油

調速系統(tǒng)采用抗燃油作為工作介質，油質是否合格對系統(tǒng)能否正常工作有重大影響，因此，對其水分、酸值、清潔度等都有著嚴格的要求。系統(tǒng)配置了除鐵、過濾、再生裝置。油質不良的主要原因主要包括油質不干凈和運行中油質惡化兩個方面。液壓調節(jié)系統(tǒng)各部件的間隙都很小，當透平油中含有鐵屑、沙粒等垃圾時，將引起調節(jié)系統(tǒng)的卡澀，[3]從而造成調節(jié)系統(tǒng)擺動、閥門卡澀無法操做、無法控制負荷穩(wěn)定。油中水分超標或酸值不合格時，將增加系統(tǒng)部件腐蝕，造成設備部件泄漏。當汽輪機油系統(tǒng)部件漏油時，一方面會降低調速系統(tǒng)油壓，導致油動力不足，調速系統(tǒng)遲緩率增大，[4]從而導致汽輪機調速系統(tǒng)晃動;另一方面，系統(tǒng)部件漏油嚴重危害汽輪機的安全、穩(wěn)定運行。應結合汽輪機油系統(tǒng)部件漏油情況，密切關注汽輪機油壓變化情況，必要時要將汽輪機進行停機調整，并且對于汽輪機系統(tǒng)漏油要及時采用防火和堵漏措施。

2.5 油動機反饋全關或閥位下關

機組正常運行，在調速系統(tǒng)未執(zhí)行特殊操作（如執(zhí)行閥門活動試驗）情況下，若發(fā)生某個汽門反饋全關或閥位掉落。主要有以下幾種原因有：①該閥油動機底部卸載閥存在泄漏，油動機下腔安全油壓降低，導致油動

機關閉;②試驗電磁閥或快關電磁閥接收錯誤控制指令，閥門得電泄壓，導致關閉;③伺服閥故障（主要體現(xiàn)為調門）;④位移傳感器（LVDT）松脫;⑤系統(tǒng)安全油壓或EH油供油壓力降低（通常表現(xiàn)多個汽門同時出現(xiàn)故障）⑥油動機與汽門連接脫開或門桿斷裂。應急處理：①當某個汽門反饋全關，首先應調整穩(wěn)定機組運行參數(shù)，檢查反饋與指令是否存在一致，若指令與反饋不一致，則有可能為LVDT松脫，應安排排除信號指令問題。②若汽門關閉或閥位掉落，宜通過強制指令將閥門緩慢關，保持指令與反饋的一致性，避免反饋與指令偏差大，閥位突發(fā)性變化引起擾動。③若系統(tǒng)供油壓力降低至13MPa以下，應啟動備用EH油泵準備，緊急排查導致系統(tǒng)壓力降低原因，若存在泄漏點，果斷進行隔離。④當某個閥門突發(fā)性關閉或閥位掉落，在不影響機組運行情況下，首選處理方式為將該閥油動機指令逐漸置零，隔離油動機進油手動門，待原因排查清楚后再恢復。

2.6 運行中汽門閥位波動（轉速波動、功率振蕩）

機組運行中，汽門開度不穩(wěn)定，尤其是調門閥位擺動，嚴重時可能造成負荷及轉速波動，系統(tǒng)功率震蕩。主要原因有以下幾點：

①伺服閥故障。伺服閥作用是將DEH控制系統(tǒng)輸出的電信號轉化為液壓信號，控制油動機行程，從而達到控制油動機開度的目的。若伺服閥故障（通見故障為機械卡澀、線圈燒損、接線松動、磨損），不能正常響應DEH控制系統(tǒng)輸出的指令，從而引起調節(jié)不正常，通常故障顯現(xiàn)為對應調閥波動。②熱工信號問題或LVDT故障。如伺服閥控制信號受到干擾、LVDT反饋信號失真，主要表現(xiàn)在連接部位松脫、插頭松動，線圈短路等。③油動機與汽門閥桿連接出現(xiàn)松動。如連接的螺紋磨損，油動機與閥門動作不一致。④高調門開度處于流量調節(jié)不敏感區(qū)，此時流量曲線較陡，一次調頻動作時，為響應負荷調節(jié)要求，調閥可能出現(xiàn)大幅開度變化，嚴重時可能造成電網(wǎng)功率震蕩。⑤卸載閥存在輕微內漏，對應汽門油動機安全油壓降低，導致主閥芯正面高壓側作用力與背側作用力趨于一致，當壓力輕微波動時，則主閥芯上下波動。

應急處置：①當高調門出現(xiàn)閥位大幅波動無法遏制時，運行人員應將閥位控制切至手動，暫時退出一次調頻。②當某汽門開度不穩(wěn)定不受控時，應維持機組穩(wěn)定運行，強制將該閥緩慢關閉退出運行，隔離進油門，通知檢修檢查處理。

3 調速系統(tǒng)日常運行及維護

1）機組日常現(xiàn)場重點檢查要求：巡點檢時，要求發(fā)電部巡檢（1次/2H）、設備維護部點檢（2次/1D）及承包商（1次/2H）重點對調節(jié)系統(tǒng)各汽門位移傳感器（LVDT）連接、閥位狀態(tài)、油動機及管道振動、回油溫度、EH

油系統(tǒng)焊縫及接頭處是否存在泄漏、現(xiàn)場有無異響以及管夾固定情況等進行重點檢查，并做好巡點檢記錄，發(fā)現(xiàn)異常情況第一時間匯報。

2）機組日常運行中，當一次調頻大幅動作時，將引起高調門閥位瞬時反應變化，油動機進排油量急劇變化，極有可能造成EH油管道振動。當調閥閥位波動明顯，應安排巡檢就地檢查油動機及EH油管道振動情況，發(fā)現(xiàn)異常及時采取措施避免事態(tài)擴大，同時立即通知檢修人員現(xiàn)場配合處置。

3）若調節(jié)系統(tǒng)存在內泄（如電磁閥、卸載閥、伺服閥等），除油動機及EH油管道因進油量變化可能發(fā)生振動外，EH油泵電流將有較明顯升高，要求運行監(jiān)盤人員、設備點檢人員每天重點對EH油泵電流曲線進行觀察對比，發(fā)現(xiàn)電流

異常升高或有升高趨勢，及時對系統(tǒng)進行檢查，排查泄漏部位。

4）當發(fā)現(xiàn)EH油泵電流明顯升高，除外漏外，則很有可能是管道溢流閥、油動機集成模塊相關組件存在內泄，應立即就地觀察對比各油動機處有無明顯節(jié)流聲，并逐一對回油管道溫度進行測量比較，發(fā)現(xiàn)回油溫度異常偏高應及時匯報，采取防止缺陷擴大措施。

5）當某汽門或調速系統(tǒng)存在缺陷未解決時，應暫停相關定期試驗，制定相關運行控制措施，保證機組安全運行。

4 結論

調速系統(tǒng)集成度高、設備精密、系統(tǒng)復雜、工作條件惡劣，給故障原因的分析和處理增添了不小的難度。運行和檢修人員應結合系統(tǒng)特點，針對汽輪機調速系統(tǒng)的常見故障，強化安全責任意識，有針對性地采取相應解決措施和熟練掌握調速系統(tǒng)故障檢修方法，勤分析、多檢查，及時消除系統(tǒng)缺陷和隱患，確保機組安全穩(wěn)定運行。

參考文獻：

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