汽轮机液压调速系统静态试验

1、汽轮机液压调速系统静态试验与静止试验的差异华北电力科学研究院（北京 100045100045）司派友文摘汽轮发电机组的调速系统静态特性试验有静态试验与静止试验 两种手段。文章对这两种试验方法在概念上加以澄活，指出了这两种方 法之间的区别，并以哈汽 100100 MWMW 机组调速系统为例，分析了两种试验 由于试验条件不同造成的试验结果之间的误差。关键词调速系统静态试验静止试验 1 1 正确认识两种概念发电厂在汽轮机检修完毕后需要进行调速系统的特性试验，以检验 其静态特性是否满足运行要求或与制造厂给出的特性曲线是否吻合。目 前一些现场试验人员对静态试验与静止试验概念的含义认识不活，或十 脆将其混

2、为一谈。因此有必要将这两种试验在概念上加以澄活并正确认 识这两种试验所得结果之间的差异。调速系统的静态特性试验分为两种：一种称静态试验，即在汽轮机 启动后，在一定的同步器位置下，改变机组转速，在稳态下测量转速、 调速器位移（或脉动油压）、油动机行程以及调速系统其它相应参数之间 的关系（这一过程乂称为空负荷试验），然后再通过带负荷试验测得油动 机行程与负荷之间的关系，就可得到调速系统的静态特性线。另一种称 静止试验，是指在不开机的条件下，通过高压辅助油泵供给压力油和脉 冲油，用人工模拟一个转速信号，测得各滑阀、油动机与转速信号之间 的关系。在调门的重叠度符合制造厂要求的条件下，可用制造厂提供的

3、蒸汽流量-油动机行程（G-ZG-Z）曲线近似代替功率-油动机行程（N-ZN-Z）曲线， 若不满足条件或要求更高的精度，就必须使用实测的N-ZN-Z 曲线，从而得出调速系统静态特性线。对液压转速信号，可用压力校验台产生油压信号以代替转速感应信 号。对于机械转速信号，可人为制造一个调速器位移信号代替实际转速 感应信号。转速与转速感应信号之间的关系可由制造厂提供的曲线或现 场实测的曲线来表示。2 2 静止试验的特点由于静止试验不用开机，无需等到汽轮机回装完毕和锅炉点火供汽, 只需调速系统和供油系统安装完毕即可进行。一旦发现调速系统存在缺 陷可及时重新调整，对于结构比较复杂的部套由于不开机有时还便于架

4、 表测量。如等到正式开机后在静态试验中发现缺陷时就可能需要将机组 解体检查，牵涉到机组冷却、拆装保温等一系列问题，延误工期，造成 很大损失。静止试验比静态试验灵活性大，尤其在查找调速系统故障原因时更是必不可少的手段。因此现场应对这种试验方法充分重视，尽可能利用 这种方法全面掌握调速系统的各项特性。3 3 静止试验与静态试验的差异尽管静止试验具有上述优点，但它不能够替代静态试验。静态试验 是在汽轮机真正运行状态下进行的，所得结果反映了调速系统的真实特 性。静止试验与静态试验的差异是： 静止试验时供到脉冲油路前的压力 油是由高压辅助油泵供给的，是一个定值，不符合真实运行条件。由丁 这一差异，两种试

5、验方法所得结果不同。由丁测量精度问题，这一差异 可能表现得不明显，但试验人员对此应该有活楚的认识（现在有些进口机 组不设同轴主油泵，运行时压力油由高压油泵供应，这一类的机组不在 本文讨论范围之内）。对不同类型的调速系统，这种差异表现不同。一般的理论分析所采 用的简化条件较多，其结论不一定适用丁现场的实际情况。现以哈尔滨 汽轮机厂制造的N100-90/535N100-90/535 型机组为例简要分析这一差异对试验结 果的影响。该机组调速系统可简化为如下形式：图 1 1 调速系统简图PlPl主油泵出口油压；PxPx脉冲油压；P2P2主油泵入口油压；由一 油口；f f 油动机反馈滑阀进油口；ftft

6、油动机断流滑阀下动态反馈 油口；fnfn调速器滑阀组中 3 3时各油口的变化方向静态试验中，稳定工况下脉冲油路保持油量平衡:心W(U+禺灵*(PL已)3 兀+尹，, A)4J%一已(1)(1)式中头m m油动机反馈滑阀进油口流量系数；M M断流滑阀动态反馈油口流量系数；n n3 3 号滑阀泄油口流量系数(近似认为以上各流量系数为常数)；P P-油的密度，认为油为不可压缩的流体，则 P P 为常数。对丁这种类型的调速系统，在稳态下 Px=Px= Pi/2,Pi/2, 丁是：现将 式中的 PiPi 和F2用一个不变的油压 PiPi和 P2P2替代(这是静 止试验的条件)。现有一个功率变化 N,N,

7、无论压力油为 Pi,Pi,还是 Pi,Pi, 功率相同时，只要运行参数相同，油动机的行程是一样的，即 fmfm 是相同 的，而在稳态下断流滑阀的位置不变，因此 ftft 也是不变的。设在压力油 为 PiPi时 3 3 号滑阀泄油的开度为 fnfn , , M M (2)(2)式变为：分两种情况讨论主油泵入口油压变化:3.13.1认为主油泵入口油压 P2P2 不变(2)(2)式除以(3)(3)式得：由 式可以看出，假定负荷减小 N,N,则因 n n 的上升,P PiP Pi,从而得出(f(fn)/(f)/(fn) ) 1,1, f fnffn，这意味着在 P Pi不变的条件下，3 3 号滑阀泄油

8、口的开度变化要更大一些，即对应丁相同的 N,N, nn n,n,静止试验的速度变动率 a a 大丁静态试验的速度变动率a ao以上结论适用丁主油泵入口油压基本不变的机组。如果入口油压是 变化的，且其变化幅度不能忽略，这就要采用下面的分析方法。3.23.2 考虑主油泵入口油压的变化PM+ Pt .f*(5)(5)功率减小 N,N,可分三种情况：曳 w w 77；尤。静止试验得到的速度变动率 aa大丁静态试验的速度变动率 a a。(2)(2) 孙即转速上升时主油泵入口、进口油压比不变，则有A A=、 =打。静止试验和静态试验得到的速度变动率是相同的。如(3)(3)外即转速上升时主油泵入口、进口油压

9、比变大，则有岑 1 1 J J； h入。静止试验得到的速度变动率 aa将小丁静态试验的 a a综上所述，汽轮机运行时，功率减小，使调速汽门关小，油动机反 馈滑阀进油口开大。由丁转速的上升，静态试验时的P Pl要增大一些，同时脉冲油压 P Px也将相应增大（静止试验时 P Pl、P Px、P/不变），根据 脉冲油路的流量平衡，此时主油泵入口油压 （即排油压力）的变化就决定 了 P Pl与 P Pl两种试验条件下 3 3 号滑阀泄油口开度变化的不同，即转速 变化量的不同，也就是决定了静止试验与静态试验的速度变动率的差别。现场技术人员要认活实际机组静止试验与静态试验的差异， 首先应 掌握P P2/P

10、/P1随转速变化的趋势，这种趋势是系统本身的特性决定的。关 丁两种试验结果之间的具体误差，理论上的推导比较繁琐，针对现场实 际情况，可以通过具体的试验比较得出误差值，并用它作为以后试验的 修正依据。以某台 N100-90/535N100-90/535 机组为例， 该机投产时进行了调速系统的鉴 定试验。在现场条件下，转速信号的模拟只能用同步器滑阀（1 1 号滑阀）代替 2 2 号滑阀来带动 3 3 号滑阀，由丁 2 2 号滑阀正处丁滑阀组连杆中点， 所以将 1 1号滑阀行程的一半代替 2 2 号滑阀行程即得调速器-油动机行程（X-ZX-Z）曲线。另外，n-xn-x 曲线就采用静态试验下所得的实际曲线。计算结果为：静态试验所得的 a a 等丁 3.63%,3.63%,静止试验所得的 aa 等丁 3.93%3.93%。两种试验结果误差为 0.3%0.3%，相对误差达 8.3%,8.3%,这已不算是 一个小数值。特性曲线见图 2 2图 2 2 静止试验与静态试验特性曲线-:静态试验；一一：静止试验4小结前面的分析是针对某一类型的调速系统的， 对其它类型的调速系统, 有不同的分析方法和不同的结果。通过