汽轮机调速系统失稳原因查找

汽轮机调速系统失稳原因查找

于祥

大庆石化公司设备维修中心

摘要：随着汽轮机的发展和应用，根据能量守恒和转化规律，汽轮机是将热能转化为机械能，再转化为电能，从而发电的重要部件。随着科学技术的发展，汽轮机的发展逐渐成熟。除电源外，还可直接驱动各类船舶、大型水泵和压缩机，给人类生产生活带来方便。汽轮机调速系统是整个汽轮机系统中不可缺少的一部分，起着非常重要的作用。本文简要介绍了汽轮机调速系统，接着分析了汽轮机调速系统的故障类型及原因。

关键词：汽轮机调速系统不稳定原因

随着科学技术的发展，汽轮机的发展得到了迅速的提高。汽轮机的主要功能是将热能转化为机械能。在实际工作中，它可以作为发电的原动机。此外，还可利用汽轮机的排汽或中间抽汽提供热量，以满足生产或生活的需要。调速系统对汽轮机的正常运行起着重要的作用。汽轮机组主要根据转速偏差调整汽门开度，调整汽轮机进汽量和焓降，改变发电机有功功率，以满足外部用电负荷的变化要求。汽轮机调速系统对汽轮机的整体运行起着平衡作用，对机组的安全稳定运行至关重要。然而，在运行过程中，汽轮机调速系统并非没有故障。在汽轮机调速系统的运行中，许多问题往往是由一些非常微妙的因素引起的，最终导致许多故障的发生。许多系统故障在很大程度上制约着整个汽轮机的发展和进步。基于此，有必要深入分析汽轮机调速系统的故障原因，及时发现故障并加以解决，为汽轮机的正常运行提供充分的保障。

1汽轮机为什么配备速度控制系统

汽轮发电机的运行由作用在汽轮机转子上的蒸汽的作用力矩M和作用在发电机转子上的蒸汽的负荷反作用力矩M之间的平衡来决定。当力和反作用力相等，即m蒸汽=m阻力时，汽轮发电机处于恒速旋转的稳定状态。但是，外部用户的耗电量是不断变化的，即m阻力是不断变化的，因此汽轮机的进汽量也必须相应变化，以保证m蒸汽=m阻力。否则，汽轮机的转速会随着外部负荷的变化而发生很大的变化。当外部负载增加时，速度会降低，当外部负载减少时，速度会增加。因此，绝对不允许电能的电压和频率波动。为了保证机组的电能质量和运行安全，所有机组必须配备调速系统，以调节汽轮机的进汽量，以适应外部负荷的变化。

2调速系统的基本组成及功能

2.1调速系统基本组成

（1） 传感元件：调速器（或调节器）；

（2） 传动放大机构：油门、液压马达错误；

（3） 配汽机构：调速阀及传动装置；

（4） 反馈装置。

2.2调速系统的基本功能

（1） 感觉元素

当发电机的电加热负荷发生变化时，可以感受到汽轮机转速或抽汽压力的变化，并将这种变化转化为其他物理量。

（2） 传输放大器

汽轮机转速变化时，调速器或压力调节器发出的排量和油压变化信号很小。然而，在大容量机组中，调节阀的自重及其承受的蒸汽力相对较大。因此，无法用此信号直接操作调节阀。在控制调节阀之前，需要对信号进行放大，这一任务由传输放大器完成。

（3） 蒸汽分配机构

配汽机构包括传动装置和调速阀。它的作用是接收由传动放大机构放大的信号，改变调节阀的开度，调节汽轮机的进汽量。

（4） 反馈装置

在调节过程中，当液压马达的活塞由于错误节流滑阀的动作而动作时，错误节流滑阀的动作受到一定装置的影响，使错误节流滑阀回到中间位置。液压马达对错误油门的反应称为反馈。

反馈是调节系统中不可缺少的环节之一，因为只有反馈才能使调节过程快速稳定，避免调节过程中的振荡，使调节系统具有很大的稳定性。

2.3调速系统的基本任务

（1） 汽轮机独立运行。当工况变化时，调整汽轮机进汽量，使转速保持在规定范围内；

（2） 当电网周期发生变化时，调整汽轮机负荷使其保持在规定范围内；

（3） 对于调节抽汽的汽轮机，当汽轮机工况发生变化时，抽汽压力应在规定范围内调整。

3汽轮机调节系统常见故障及原因分析

3.1调速系统油压波动

当调节系统油压波动时，第一个原因可能是主油泵和喷油器性能不稳定。

3.2汽轮机调节系统摆动

在汽轮机运行过程中，汽轮机组高压调节阀在运行过程中经常发生摆动，导致汽轮机轴瓦振动故障。而且，当汽门发生摆动时，会产生严重的振动，加剧轴瓦的损坏程度，对汽轮机组运行的安全性和稳定性有很大的影响。

3.3机组不能满负荷运行

（1） 当调节油压过高时，同步器工作范围不够，即同步器上限不够。

（2） 调速器连杆过长。当负荷增加时，当油动机达到全开位置时，调节汽阀仍不能全开，调节汽阀座和阀瓣结垢，流通面积不足。

（3） 调速器压力转换器和错误节气门的调整窗口变小，无法调整，无法增加负载。

（4） 液压马达卡住。

（5） 控制阀卡住，连杆弯曲。

3.4机组不能卸下全部负荷

（1） 单元同步器下限工作范围不足。

（2） 调节阀连杆太短。操作同步器减载时，液压马达达到关闭位置，调节阀不能完全关闭。

（3） 汽轮机空载时，一些汽门漏汽或结垢，使负荷排放不干净。

（4） 节气门开错，压力转换器调整窗口调整不当。

（5） 液压马达卡住。

（6） 控制阀卡住或有内部缺陷。

3.5系统闭锁后，中压主汽阀不能开启

在汽轮机调节系统运行中，最常见的故障是调节系统闭锁后主汽门不能打开。根据汽轮机主汽阀的工作原理，一旦机组锁定，液压马达油缸活塞下的油压应在14.0mpa左右，主汽阀即可开启。但也有一些问题导致主汽阀不能正常开启。造成汽轮机调速系统闭锁后主汽门不能自动启动的主要因素有以下三种情况：

一是调速系统中的安全阀元件和设备在使用过程中存在缺陷；

二是主汽门液压伺服电机缸活塞下腔压力油泄漏；

第三，汽轮机调速系统中的电磁在启动时失电，安全阀上部与电磁阀连接形成无压回油，活塞滑阀受油缸底部油压的影响，从而导致调速系统液压马达各主汽阀的油缸腔与压力回油相连，导致整个压力汽阀无法开启。

3.6汽轮机异常振动

汽轮机在运行过程中，机组的振动会对汽轮机的正常运行造成很大的危害。在汽轮机运行过程中，引起振动的因素很多。调速系统的波动是引起机组振动的重要原因之一。当调速系统不稳定时，会引起阀门波动的调整，进入汽轮机的高压蒸汽流量会剧烈波动。由于汽轮机周向进汽不均匀，汽轮机转子周向受力不均匀，造成机组运行中剧烈振动，将极大地危及机组的安全稳定运行，甚至造成机组停机或设备严重损坏。因此，应尽量避免调速系统不稳定振荡引起机组异常振动事件的发生。

4结论

通过以上论述，可以看出汽轮机调速系统存在着许多安全隐患。一旦这些隐患出现，就会诱发许多故障，如调速系统闭锁后主汽门无法打开、调速阀波动、设备部件漏油等，这些故障在很大程度上导致调速系统的不稳定，影响汽轮机的安全稳定运行。因此，要求技术人员在汽轮机调速系统的运行中更加小心，并注意多故障的设备部件，以减少调速系统运行中的故障频率，减少安全隐患的数量，为今后调速系统的改进提供了可靠的数据。

参考文献

[1]潘剑冰.汽轮机辅机常见故障及检修方法研究[J].中国设备工程,2017(20):34-35.

[2]车迅.汽轮机发电机组调速系统晃动原因查找及处理[J].企业技术开发,2017,36(08):90-91+115.

[3]朱胜涛.汽轮机超速原因及预防策略探讨[J].科技创新导报,2017,14(13):92-93.