汽轮机调速系统的基本原理及常见故障的分析和处理.docx

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汽轮机调速系统的基本原理及常见故障的分析和处理

摘要

1绪论

2调速系统的基本知识

3汽轮机调速系统的基本原理

4常见的故障分析及处理

4.1概述

4.2挂不上闸

4.3安全油压不正常问题的处理分析

4.3.1调试过程中发现的问题

4.3.2运行过程中发现的问题．

4.3.3原因分析

4.3.4防措施

4.4油动机工作点问题

4.5中压主汽门关闭时间长

4.5.1调试过程中的情况

4.5.2改造措施

4.6AST试验块问题

4.7主油泵工作不正常

4.8挂闸时主汽门和调速汽门突开

5总结和评价

参考文献

1绪论

调速系统是汽轮机的重要系统，可以说是汽轮机的神经中枢系统，调速系统的设备故障对汽轮机的安全经济运行有者极大的危害，有的甚至严重威胁到机组的安全，所以，本文将结合我们公司的#1汽轮机的调速系统在调试和生产中存在的常见故障进行分析，并结合设备存在的问题，分析提出治理措施，并在实践中修正，以求以理论指导工作实践。

调速系统的常见故障大致有以下几类：

一是部件的结构不合理，导致设备的安全可靠性降低，如活结漏油、部套卡涩等；二是安装或修后调节中易发生的问题，如安全油建立不正常、油动机工作点不合适等；三是系统设计方面的问题，如中压主汽门油动机的安全油排泄不畅，导致汽门关闭时间长等问题。

以上三类问题中，漏油、卡涩、油压不正常、工作点不合适等问题都是比较常见的故障，认真总结其中的规律性的东西，对指导现场的工作具有十分现实的必要性，至于第三类问题，虽然不是常见的故障，但汽门关闭时间长也是常见故障，所以本文也将对其进行简要的分析。

另外，调速系统对油有着较高的要求，油系统的滤网发生堵塞，或破损也是常见的故障，但这类故障在技术上没有很大的难度，因此本文对此将不再阐述。

2调速系统的基本知识

一、调速系统最基本的组成部分

1、调速系统最基本的组成部分包括：

（1）感受元件：

调速器（或调压器）

（2）传动放大机构：

错油门，油动机（3）配汽机构：

调速汽门及传动装置（4）反馈装置

2、调速系统最基本组成部分的作用

（1）感受元件：

在发电机电热负荷变化时，感受到汽轮机的转速变化或抽汽压力变化，并将此变化转变成其他物理量变化。

（2）传动放大机构：

当汽轮机的转速发生变化时，调速器或调压器发出的位移和油压的变化信号值是很小的，而大容量机组中，调速汽门的自重及其受到的蒸汽作用力却比较大，因而用此信号直接操纵调速汽门是不可能的，需将信号加以放大后，再去控制调速汽门，这个任务则由传动放大机构来完成。

（3）配汽机构：

配汽机构包括传动装置和调速汽门，其作用是接受传动放大机构放大后的信号，使调节汽门开度变化，调节汽轮机的进汽量。

（4）反馈装置：

在调节过程中，当油动机活塞因错油门滑阀动作而动作时，又通过一定的装置反过来影响错油门滑阀的动作，使错油门滑阀回到中间位置。

这种油动机对错油门的反作用称为反馈。

反馈是调节系统不可缺少的环节之一，因为只有反馈才能使调节过程较快的稳定下来，不致在调节过程中产生振荡，从而使调节系统具有很大的稳定性。

二、设置调速系统的意义

1、调速系统的基本任务

调速系统的基本任务是：

（1）汽轮机独立运行，当工况发生变化时调节汽轮机的进汽量，使之转速保持在规定围；

（2）汽轮机并入电网运行，当电网周波变化时，调整汽轮机负荷，使之保持在规定围；

（3）对于带调节抽汽的汽轮机来说，当汽轮机工况发生变化时，调整抽汽压力在规定围。

2、汽轮机为什么要设调速系统

汽轮发电机的工作，是由蒸汽作用在汽轮机转子上的作用力矩M汽和发电机转子受到的负载反作用力矩M阻之间的平衡关系所决定的。

当作用力与反作用力相等时，即M汽=M阻，汽轮发电机就处于等速转动的稳定工况。

但外界用户的用电量是在不断变化的，即M阻是在不断变化的，所以汽轮机的进汽量也必须相应的改变，保证M汽=M阻。

否则汽轮机的转速将随外界负荷发生大幅度变化，当外界负荷增加时，转速下降，外界负荷减少时，转速增加。

所以，发出的电能电压与频率忽高忽低，这是绝对不允许的。

为了保证电能质量和机组的运行安全，所有机组都必须装有调速系统，调节汽轮机的进汽量，以适应外界负荷的变化。

3N135汽轮机调速系统的基本原理

调速系统是汽轮机的重要系统，可以说是汽轮机的神经中枢系统，调速系统的设备主要包括三大部分：

液压保安系统、DEH调节和配汽系统、供油系统。

保安系统工作原理如系统图所示。

包括危急遮断器飞锤、复位及遮断装置、试验切换手柄、安全油闭锁阀及其动作电磁阀（OST）、AST跳闸电磁阀及其试验油路、喷油电磁阀和手动阀、安全油泄油活塞、中压主汽门及试验电磁阀等。

调节系统采用新华的电液转换器，输入50～300mA的电流信号，输出控制油压0.1～0.4MPa，控制油压的高低与油动机行程一一对应，以控制4只高压调门油动机、2只中压调门油动机及2只高压主汽门油动机的行程。

安全油压作用于危急继动器，危急继动器动作，控制油压迅速泄掉。

其工作原理图见图1和图2。

图1保安系统原理图复位遮断

安全油去DEH控制系统遮断与复位装置

逆止蝶阀试验手柄

φ1.5主汽门油动机φ2

φ2.4

活动试验电磁阀φ油动机滑阀

φ2.7压力油

φ2φ1.6

φ1.6φ1.2

闭锁阀

图2电液转换器工作原理图

力矩马达50～300mA信号安全油压

控制蝶阀危急继动器

压力油

φ3mm节流孔控制油压

4#1机调速系统故障的分析及治理

4.1概述

运河发电一期工程汽轮机系汽轮机生产的135MW双缸串联双排汽中间再热超高压凝汽式汽轮机，仅生产8台。

保安系统为液压保安系统，与新华公司的DEH-IIIA低压电调系统相配套。

在调试和生产工程中出现了许多问题，现分别分析如下：

4.2挂不上闸

因工期紧，汽轮机前箱管道和部套均在现场组装。

2000年6月1日静态调试时发现，将复位手柄推到复位位置，用手按住不动，挂闸油压只能建立到0.45～0.5MPa（设计应为1.75MPa以上），将试验手柄置试验位置，挂闸，安全油压只有0.6MPa左右（设计应为0.85MPa以上），松开后复位滑阀掉闸，但安全油压能够保持。

检查挂闸油压进油节流孔φ2.4前的压力油为2.2MPa，观察蝶阀的密封情况，无油流喷出。

将进油节流孔取出后，挂闸油压能建立到1.0MPa，但试验手柄置试验位置后即掉闸，这样将无法观察到喷油试验的情况。

后经过多次观察，发现挂闸油压腔室与下面的结合面处有油流出，处理结合面并加垫子，并将安全油压泄油活塞上腔至挂闸油压腔室的节流孔由原来的φ1.6mm扩大到φ2.0mm，问题解决，挂闸油压油压恢复到2.25MPa。

4.3安全油压不正常问题的处理及分析

4.3.1调试过程中发现的问题

挂闸油压建立后，发现安全油压低，只有0.6～0.7MPa左右（后来发现不是安全油压，由于热工将安全油压和危急遮断器试验油压指示油压混淆，致使分析问题更困难，两路油压只有在闭锁阀正常时才是一致的），中压主汽门开启，打闸后安全油压能正常泄压。

但此时，AST电磁阀在失电开启状态，AST带电后，对安全油压无任何影响。

接临时管道，将AST试验块旁路，直接将安全油泄回油，对安全油压仍无影响。

后发现开机盘上安全油压的取样点不对，接临时安全油压表，发现真正的安全油压只有0.2～0.3MPa左右。

而中压主汽门已经开启，装临时阀门将AST电磁阀隔离，压力仍无升高。

观察到中压主汽门试验电磁阀（进口）在失电状态，应该关闭，但阀后管道热，说明有油流通过，失电和带电对安全油压均无改变。

加堵板后，安全油压恢复到1.6MPa，考虑到与DEH接口的问题，最后调整到0.98MPa左右。

在第一次启动后，将安全油压节流孔由原来的φ4mm减少到φ2.7mm，安全油压调整到0.85MPa，以减少安全油流量，改善电液转换器挂闸性能，同时降低远方打闸后的剩余压力。

但打闸时发现，安全油压泄不掉，而AST端子柜上的试验指示油压（约0.7MPa）能泄掉，后来怀疑可能闭锁阀处于闭锁状态，使安全油压和试验指示油压隔离。

但此时，OST电磁阀（在AST试验块上）应为失电泄油状态，不应该闭锁。

OST电磁阀带电后，闭锁滑阀端面上作用的油压为2.1MPa，OST断电后，闭锁阀端面上作用的油压指示消失为0，但仍在闭锁状态。

闭锁所用油压是压力油经节流孔φ1.6产生的，检查发现节流孔孔径为φ4mm。

用φ1.6mm的节流孔更换后，仍不能使闭锁阀恢复正常位置。

重新加工φ1.2节流孔，更换后问题解决。

出现闭锁问题的主要原因是闭锁油压油量太大，OST不能完全泄造成的。

4.3.2运行过程中发现的问题：

7月14日机组交接后，满负荷运行10余天后，安全油压由0.85MPa慢慢降低到0.75MPa左右。

将去AST电磁阀的截止门短暂关闭后又打开，安全油压变成1.0MPa，后又渐渐降低至0.82MPa。

具体做法是：

记录操作前的油压，安全油为0.76Mpa；热工短接门后压力到挂闸（掉闸）信号，手动关闭截止门，表计瞬间下降，迅速开门，安全油压上升至0.99Mpa；要求运行：

注意观察油压变化。

7月21日，发现安全油压力又有所下降，在0.87Mpa左右，继续观察运行。

为了避免机组运行中，现场通过调整溢流阀的方法将其调整到了1.0MPa。

4.3.3原因分析：

a、安全油溢流阀的初始整定时，安全油系统即存在漏点，但可能未引起注意，导致实际整定值即为0.99Mpa，

b、AST存在漏点，当关闭安全油来油时，系统安全油恢复，重开来油门时，漏点部位的杂务被冲走，安全油随之上升。

c、初步分析，仍有泄漏，必要时，进一步试验检查分析。

一可必要时，采取操作机械超速闭锁电磁阀，使系统安全油与危急遮断油门后的安全油隔离，以确认漏点的大致部位，再进一步的分析、处理。

二可在运行中打开前箱，检查安全油溢流阀是否正常。

三是重复上次AST前的手动截门试验，与热工人员一并确认。

d、油质不好，有杂物，需滤油。

4.3.4防措施：

a、运行中，加强油系统的滤油，保持油系统的清洁。

b、安全油溢流阀再次整定时，应全面检查确认安全油系统是否有漏点。

c、运行中操作手动截门时，应联系热工人员，将可能引起误动的接点暂时短路。

d、手动截门的手轮应调整方向为朝下，正常运行及检修时均应上锁，如需动此门，应经运行人员同意后，开锁操作，并及时恢复和作好记录，

e、主油泵出口油压对安全油压力也应有很大影响，可适当调节主油泵出口管路上的调节门，观察主油泵出口油压对安全油压的影响，

f、确保在同一的压力油起点上整定安全油溢流阀，否则溢流阀的实际整定值将失去参考价值。

g、7月25日，安全油降至0.83Mpa，调整安全油溢流阀，使安全油压升至1.05Mpa。

4.4油动机工作点问题

启动调速油泵后，油动机开启，属于不正常动作，应在控制油建立后，根据控制油信号动作。

可能存在问题：

一是滑阀底部反馈弹簧刚度小，油路封不住；二是控制油不正常，滑阀动作，压力油进入活塞，开启油动机。

检查油路，检查电磁阀动作情况。

实际处理过程为：

调整弹簧，重新整定工作点，使问题得到了解决。

4.5中压主汽门关闭时间长

4.5.1调试过程中的情况

在AST电磁阀跳闸试验中，发现AST电磁阀失电后，安全油压降低到0.2MPa，中压主汽门经1分钟才能关闭到0，左右中压主汽门现象一致。

分析认为，造成以上异常的主要原因是中压主汽门进油逆止蝶阀装反造成的。

主汽门开启的过程是，安全油压达到蝶阀后，作用在蝶阀的背面，使蝶阀的结合面密封。

安全油经过蝶阀阀芯上的φ2mm节流孔进入主汽门油动机安全油管路，油压逐渐建立，推动具有压弹簧的活塞移动，使