汽轮机液压调节系统负荷波动的原因分析及处理.pdf

第 3 4卷 第 1 2期 2 0 1 2年 1 2月 华 电技 术 Hu a d i a n Te c h n o l o g y Vo t 3 4 No 1 2 De c 2 01 2 汽 轮机 液压调节 系统 负荷 波动 的原 因 分析及处理 李东钦 ( 大唐洛阳热电厂， 河南 洛阳4 7 1 0 3 9 ) 摘要： 对汽轮机液压调节系统负荷波动的原因进行了分析， 采取了相应措施， 消除了调节系统负荷波动的影响因素， 提 高了调节系统的运行稳定性。 关键词： 液压调节系统 ； 负荷波动； 原因分析 ； 措施； 调整抽汽； 油压； 转速； 滑阀 中图分类号： T K 2 6 3 7 2 文献标志码： B 文章编号： 1 6 7 41 9 5 1 ( 2 0 1 2 ) 1 2 0 0 4 2 0 4 1 问题的提出 大唐洛 阳热电厂 1机组为俄罗斯乌拉尔 汽轮 机制造 厂生产 的 HT一1 4 0 1 6 51 3 0 1 52型 、 一 段可调整工业抽汽 、 两段可调整采暖抽汽的机组 ， 机 组采用 了液压式调节 系统 。该机组 于 1 9 9 9年 5月 投产 ， 2 0 0 3年 5月后调节系统出现 了较大的波动现 象 ， 运行中高压油动机波动幅度在 1 0 mm左右 ， 机组 负荷波动 1 01 2 MW， 对电网频率变化过于敏感 ， 电 网频率变化时机组负荷波动过大 ， 影响了 1 机组 的 稳定运行。 2 0 0 31 02 7 1 10 2 ， 为了提高机组运行 的 稳定性 ， 消除调节系统的波动， 大唐洛阳热电厂决定 利用 1 机组小修的机会 ， 对汽轮机调节系统进行静 态整定试验 、 空载试验和带负荷试验 ， 查找造成调节 系统波动的原因。 2 静态试验 ( 1 ) 此次试 验采用美 国尼高利公 司生产 的 O d y s s e y型数据采集仪 ( 仪器编号 Q J 19 8 Q 0 8 1 ) 进行 自动记录 ， 仪器精度为 0 0 5 ， 最高采样频率为 1 0 万次 s ， 此 次试验 使用 1 0 0次 s的采样 频率 进行 采集。 ( 2 ) 将高压油动机行程 、 一次 油压、 二次油压 、 主油泵人 口油压 、 主油泵出 口油压 、 润滑油压 、 转速 、 功率信号接人采集仪， 在调节系统进行静态试验及 运行试验时进行记录 ， 根据记录情况进行数据处理 与分析。 ( 3 ) 试验应满足以下条件 ： 1 ) 透平油油质合格， 油温( 4 5 5 ) ； 收稿 日期： 2 0 1 2 0 71 1 2 ) 自动 主汽 门、 各 油 动机 能 够 正常 开 启 和 关闭。 ( 4 ) 调节系统设计特点 。根据该型汽轮机调节 系统设计的特点 ， 调速器 6 5 m m滑 阀上设 有 司形 油窗( 司为图形 ， 表明了油窗的形状和方 向， 下 同) ， 该异形油 口的作用是使转速在不同区间时调节系统 的速度不等率存在差异 ： 在启动过程中， 一次油压从 0 9 2 5 MP a升至 1 0 0 6MP a时 ， 6 5 m m滑阀司形油 窗下部处于工作位置， 高压油动机变化速率为 1 1 l m m 0 0 1 M P a ， 速度不等率为4 7 ； 在并网工作段 附近 ， 一 次油压 从 1 0 0 6 M P a升至 1 1 1 7 MP a时 ， 6 5 mm滑阀电形油窗中部处于工作位置 ， 高压油动 机变化速 率为 5 6 8 ra m 0 0 1 MP a ， 速度不 等率 为 9 2 ； 在发生甩负荷等故障及转速异常上升过程中， 一 次油压从 1 1 1 7 M P a升至 1 1 8 0 M P a时， 6 5 m m 滑阀日形油窗上部处于工作位置， 高压油动机变化速 率为 l 5 0 8 m m 0 0 1 0M P a ， 速度不等率为 3 5 。 ( 5 ) 调整前静态试 验情况。在检 修期间 ， 未作 任何调整。首先对调节系统进行 了静态试验 ， 复查 调节系统的速度不等率。用试验台建立模拟一次油 压为 1 0 8 0 MP a ， 摇 同步器使 高压油动机 开至 1 7 4 m m( 满负荷位 置) ， 测得 6 5 m m滑阀距上支点 8 3 m m( 滑阀芯杆顶部至壳体为 1 0 4 m m) ， 然后改变模 拟一次油压使高压油动机从全开至全关， 记录模拟 一 次油压与高压油动机行程。试验录波图如图 1 、 图2所示。根据录波图可计算出在满负荷位置的调 节系统速度不等率为4 3 3 ， 其中工作段局部速度 不等率为 4 1 3 。 从试验可以看出， 调整前 6 5 m m滑阀司形油 窗上部处于工作位置， 局部速度不等率偏小。 第 1 2期 李东钦 ： 汽轮机液压调 节系统 负荷波动的原因分析及处理 4 3 图 1 1机组调整前满负荷位置静态特性曲线( 整体) 图3 1机组调整后满负荷位置静态特性曲线( 整体) 图2 1机组调整前满负荷位置静态特性曲线( 局部) ( 6 ) 调整后静态试验情况。根据复查的调节系 统速度不等率及小修后第 1 次启动情况， 第 1 次启 动停机后对速度不等率进行了调整。建立模拟一次 油压为 1 0 8 0 MP a ， 摇同步器使高压油动机开至 1 7 4 m m( 满负荷位置) ， 调整 6 5 m m滑阀距上支点 5 3 m m ( 滑阀芯杆顶部至壳体为 1 0 7 m i l1 ) 。 痧 6 5 mm滑阀调整后 ， 再次对调节系统进行了静 态试验， 检查调节系统的速度不等率。建立模拟一 次油压为 1 0 8 0 M P a ， 摇同步器使高压油动机行程 分别开至 1 7 4 m m ( 满负荷位置) 、 1 4 7 m m( 中间负荷 位置) 、4 2 m m( 空负荷位置) ， 然后改变模拟一次油 压使高压油动机从 全开至全关 ， 记 录模拟一次油压 与高压油动机行程。试验录波图如图 3图 7所 示 ， 根据录波图计算 出在满负荷 位置时的调节 系统 速度不等率为4 5 6 ， 其中， 工作段局部速度不等 率为 9 2 8 ； 在中间负荷位置， 调节系统速度不等 率为 3 9 4 ， 其 中， 工作段 局部 速度 不等率 为 7 4 4 ； 在空负荷位置 ， 调节系统工作段局部速度不 等率为3 6 5 。 从试验可以看出， 调整后 ， 6 5 m m滑 阀电形油 窗中部处于工作位置， 局部速度不等率与设计基本 相同。 3 空载试验情况 3 1 第 1次空载试验情况 检修后第 1 次启动， 在3 0 0 0 r m in空转状态， 启 动油泵退出工作， 调节系统存在较大的摆动现象， 高 压油动机摆动 8 1 5 m m， 转速摆动 3 5 r m i n 。空 图4 1机组调整前满负荷位置静态特性曲线( 局部) 图 6 1机组调整后 中间负荷位置 静态特性 曲线 ( 局部 ) O 0 图7 1机组调整后空负荷位置静态特性曲线 转时对转速 、 一次油压 、 高 压油动机行程 进行 了记 录， 试验录波图如图8 、 图9所示。根据图8计算出 空负荷位置调节系统工作段局部速度不等率为 1 8 6 ， 根据图9 计算出空负荷位置调节系统工作 4 4 华 电技 术 第 3 4卷 段局部速度不等率为 1 7 9 。 z 2 9 91 l 2 9 8 8 2 98 5 蒿 2 9 8 2 嚣 2 9 79 1 06 4 南 1 0 6 2 甍1 06 0 1 1 05 8 0 4 0 8 0 l 2 0 1 60 2 0 0 0 4 0 8 O 1 2 0 1 6 0 2 0 0 2 9 91 2 9 88 2 9 8 5 2 98 2 2 9 79 1 0 6 4 1 1 06 2 1 0 6 0 i l 05 8 0 40 8 O 1 20 1 6 0 2 00 幂 9 0 i 8 5 藿 雾 80 图8 1机组调整前空负荷运行曲线 1 0 4 0 8 0 1 2 0 1 6 0 2 0 0 O 4 0 8 O 1 2 O 1 6 O 2 0 0 O 4 0 8 0 1 2 0 1 6 O 2 o o 图9 1机组调整前空负荷运行曲线2 从试验可以看出， 在第 1 次启动时， 调节系统存 在较大的摆动， 调节系统工作段局部速度不等率偏 小， 不符合设计要求。 3 2 第 2次空载试验情况 经过调整后第 2次启动 ， 在 3 0 0 0 r rai n空转状 态 ， 启动油泵退出工作前后 ， 空转时对转速 、 一次油 压 、 高压油动机行程进行 了记录 ， 试验录波 图如 图 1 0、 图 1 1 所示。根据图 1 0计算 出空负荷位置调节 系统工作段局部 速度不等率为 2 3 1 ， 根据 图 1 1 计算 出空负荷位置调节系统工作段局部速度不等率 为 3 1 8 。 从试验可以看出， 第 2次启动时调节系统较大 摆动 的现象得 以消除。 4 带负荷试验 第 2次启动后 ， 在并 网运行状态对转 速、 主油 压 、 主油泵入口油压 、 冷油器出口油压 、 一次油压 、 高 压油动机行程 、 功率进行 了记录 ， 试 验录波 图如 图 l 2 图1 5 所示。根据图 l 2计算出 8 5 M W 负荷位 置调节系统工作段局部速度不等率为9 6 9 ， 与设 计基本相同。 从试验中可以看出， 目前在各负荷工况下， 调节 蓄 墓 = = = = = = 0 40 8 O 1 20 0 40 8O 1 2 O 1 6O 2 0 0 4 5 8 4 5 2 4 4 6 4 4 0 6 8 6 4 60 5 6 O 4 0 8 O 1 2 0 1 6 o 2 0 o 卜 、 ， v 0 4 0 8 0 1 2 0 1 6 0 2 0 0 图 1 0 1机组调整后 空负荷运行 曲线 ( 停启动油泵前 ) 3 0 04 3 0 02 3 o oO 2 99 8 l 06 0 1 0 5 5 1 05 0 38 0 3 7 4 3 6 8 36 2 6 6 6 3 6 ( 】 5 7 0 4 0 8 O l 2 O 1 6 0 2 0 0 0 4 0 8 0 1 2 O 1 6 0 2 o 0 0 4 0 8 O l 2 O 1 6 0 2 0 0 厂 以 厂 1 。 J 一 ， 【 ， I ， ， ， J 一 0 4 0 8 O 1 2 0 1 6 O 2 0 0 图 1 1 1机组调整后空负荷运行 曲线 ( 停启动 油泵后 ) 、 l l0 5 0 厂 。 告 亩 o 1 1 l 1 图1 2 1机组带负荷运行曲线 1 系统出现较大摆动的现象得 以消除， 高压油动机行 程波动不超过 5 m m， 负荷波动不超过 3 MW。 从试验可以看出， 运行中冷油器出口油压( 润 滑油压 ) 波动小于 5 k P a时， 高压油动机波动小 于 2 r n m， 负荷波动小于 2 M W。 从试验可以看出， 运行 中冷油器出口油压( 润 滑油压) 存在 1 0 k P a 左右的低频波动( 出现间隔大 于 1 ra i n ， 波动周期 1 0 3 0 S ) ， 使高压油动机行程出 现 3 5 mm的波动 ， 负荷波动 2 3 MW。 0 6 2 8 叭叫 3 3 3 3 一 c 【 I J 一 煅车 毒 嘶啪 w 辱 舳 、 暑蒋景出恒 一 - J 一 蝌 车 毒 一 T 口 I J J， 磐 日 岂 = B dW， g 是 曩出罐 m吣 B d 善 耳 想 目吸 g点 阱 晕臀曩 垤 暴 第 1 2期 李 东钦 ： 汽轮机液压调 节系统负荷波动的原因分析及处理 4 5 熏 藿 霎 暴 = = 0 是 罢 1 恶l 藿 霎 l 2 0 1l 7 11 4 9 0 88 8 6 8 4 ，、 一一 n、 一厂 r 0 5 0 1 O 0 1 5 0 2 0 0 2 5 0 3 0 0 0 5 0 1 O 0 1 5 O 2 0 0 2 5 0 3 0 0 0 5 0 l O 0 1 5 0 2 0 0 2 5 0 3 0 0 O 5 0 l O O 1 5 O 2 0 0 2 5 0 3 0 0 r _、 、 、 ， 、 、 、 、 0 1 O0 l 50 2 00 2 50 3 00 t s 图 1 3 1机组带负荷运行 曲线 2 2 04 1 9 5 1 86 O 6O 1 2 O 1 8 O 2 40 3 00 O l 5 r M V ， v 、 0 90【 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - u - u - - u - - - 一 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - u - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - u u - - - - - 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 _。 0 6 O l 2 O 1 8 O 2 4 0 3 0 0 0 6 O l 8 0 2 4 0 3 0 0 图 1 4 1机组带负荷运行 曲线 3 5 试 验结果 经过调整和处理 ， 1机组汽轮机调节系统能够 满足正常运行的需要 ， 运行 中负荷 波动小于 3 M W， 高压油动机行程波动不大于 5 mm， 机组对 电网频率 变化反应正常 ， 机组调节系统波动较大的问题彻底 得到解决。 3 00 4I- 囊1 3 0 0 0 l 2 9 9 6 L 口 曩 1 5 2 1 = 1 50 5 蔷 1 _4 9 8 0 6 0 l 2 O 1 8 0 2 4 0 3 o 0 O 6 O 1 2 0 1 8 0 2 4 0 3 0 0 3 2 O 8 3 2 0 0 31 9 2 31 8 4 0 6 0 1 2 O 1 8 0 2 4 0 3 0 0 0 O 6 O l 2 0 1 8 O 2 4 0 3 0 0 蚕 卜一 八 、 墓 z。 w 1 1 6 L 一 器 卜，、一 一 一 八 92 ， 厂 、 90 6 结论 图 1 5 1机组带负荷运行 曲线 4 ( 1 ) 从调整试验可以看 出， 机组调节系统摆动较 大的主要原因是 6 5 ra m滑阀日形油窗上部处于工作 位置 ， 造成调节系统工作段局部速度不等率偏小。 ( 2 ) 从机组带负荷试验 中可以看出， 运行中冷油 器出 口油压( 润滑油压) 存在 1 0 k P a 左右的波动是引 起调节系统波动的主要原 因之一 ， 建议对油箱油位 、 油质进行检查， 利用检