浅析汽轮机运行中调节系统的常见故障

沈国香+刁呈振

摘要：调节系统在汽轮机运行过程中常常会出现故障，大大影响了汽轮机的正常工作。文章介绍了汽轮机的调节系统，并对引起汽轮机调节系统出现故障的原因进行分析，最大限度降低这些影响因素对汽轮机正常工作的影响，使得汽轮机调节系统能够正常运行。

关键词：汽轮机；调节系统；常见故障

中图分类号：TK268 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）06-0055-02

汽轮机在运行过程中，由于汽轮机调节系统的内部套多而繁杂，常常容易出现各种故障问题，通常这些常见故障发生在一瞬间，多为突发事件，汽轮机的调节系统出现故障原因较多，如滑阀构造、油系统、配汽机构以及离心式调节器等器件都有可能导致汽轮机调节系统发生故障。

1 汽轮机调节系统

保证机组的高品质输出、系统正常运行，满足使用需求是汽轮机调节系统的主要功能。压力调节、流量调节以及转速调节是汽轮机调节系统常见的三种调节方式。

压力调节：供热式汽轮机常采用压力调节模式。波纹管调压器是其常用工具。在调节压力时，以压力作为信号作用于波纹管，通过与弹簧在物理的作用下压力变形，从而实现位移输出。

流量调节：流量调节常常应用于流体机械如驱动高炉鼓风机的变速汽轮机中。通常通过孔板两侧之间的压力差测出流量信号。

转速调节：在任何汽轮机中，都对工作转速有一定的标准和要求，因而都有调速器设置。机械式与飞锤式离心调速器是早期使用的主要方式。要将转速信号转变为位移，该调速器主要通过重锤绕轴旋转，其产生一定的离心力使得弹簧变形。采用这种方式虽然工作可靠，但是其转速范围较窄，而且其传动还需要减速装置，工作效率较低。二十世纪五十年代初，机械式高速离心调速器的出现，能够通过主轴直接传动，其位移输出的实现主要是由重锤所产生的离心力让钢带由于受力变形。

2 汽轮机调节系统的结构

第一，随着我国科学技术的不断发展，汽轮机调节系统的不断改进，产生了电液调节系统。不断增加单机容量，机组采用滑式压与单元制运行方式，同时使用再热机组，以及不断增加的机组停、启次数，机组电网集中调度问题从而产生电液调节。电液调节系统的执行器由液压元件组成，控制器由机构元件组成，其具有闭环转速与超速跳闸的调节功能。但是闭环转速调节范围较窄，与此同时，系统的速度方面相对较低。因为汽轮机调节系统是固定的静态特性，汽轮机的间隙引起的迟缓较大，从而导致汽轮机的静态特性无法随意更改和

变化。

第二，随着数字技术与现代计算机技术广泛应用于各个行业中，将其应用到汽轮机技术中叶得以有效实现，这极大的推动了汽轮机的技术发展。其中，电气液压控制系统就是计算机技术与数字技术的有效结合产生的调节系统。这种电气液压控制系统控制器正常运转实现，是建立在数字计算机的基础上的。其执行部分仍然是液压系统。近年来，随着不断应用和发展的分散的系统，很多大型机组中的电调都采用以分散控制为系统原理，从而有效控制机组。

3 汽轮机运行中调节系统出现滑阀的故障的因素

3.1 滑阀构造的问题

无论是全液压调节系统还是半液压调节系统都有各种滑阀的设置，要使得各个滑阀正常运作，应保证滑阀构造的合理性。如果其设计不合理，，容易导致其运行中出现损坏，影响到调节系统的运行。

卡涩问题是滑阀构造出现故障的常见原因，是影响汽轮机调节系统的重要因素，直接对系统的正常运行造成影响。因此重视滑阀的卡涩问题十分重要。要解决其卡涩问题，首先要严格把关滑阀设计制造环节，通过提高滑阀精度，降低滑阀使用误差，此外还可以采取对压弹簧平衡油压或开槽均压阀于滑阀表面的方式降低滑阀的卡涩问题。

错油门的过封度也是滑阀方面出现故障的重要因素。要保证调节系统的正常运行，保持错油门适当的过封度十分重要，在运行过程中，机组的转速是不稳定的，在一定范围内，其脉冲是波动的，即便是在保持机组转速不变的情况下，其脉冲还是存在一定范围的波动。主要是由于主油泵运作时产生较大的脉冲和油压力，使得滑阀在一定范围内也产生波动情况。

3.2 油系统不正常

首先，油质较差是引起调节系统出现故障的常见因素之一。汽轮机的正常运行需要不断供给油量。如果油质较差或者油不干净，都会阻碍其正常运行。因为一般情况下，液压调节元件间隙较小，调节系统运行时，若油中混有机械杂质，特别是各种沙粒，将会造成调节系统卡涩，引起调节系统摆动。因此，严格管理油管的洁净与顺畅显得十分重要。及时彻底清理干净各种脏污，保障油的优质供给。目前，为了解决油中杂质和水分等问题，主要通过定期取样化验进行油质监督、大修后对油系统各个管路、不间断滤油以及大流量冲洗轴瓦等方法。

其次，调节系统的油系统部件漏油也是引起故障的重要因素。油系统出现漏油现象会使得体统的油压比正常水平低，导致动力机出现动力不足的现象，从而让调节系统迟缓率增加，各个调节元件性能缺失，引起整个汽轮机调节系统出现不稳定情况。引起油系统部件漏油的原因很多，结合面的垫片被磨损、部件磨损导致部件与部件之间的间隙增大、活塞缸磨损等为汽轮机调节系统出现漏油现象的常见原因，从而引发调节系统出现各种故障。

最后，油系统的油压波动也是导致油系统不正常的常见因素。油压系统在汽轮机的运行过程中产生的油压波动会对调节系统的稳定性造成严重影响，特别是调节系统为全液压式的情况下，因为这种系统是用液压来控制转速脉冲信号的，液压控制的转速脉冲信号相对较弱，信号弱更容易被油压波动影响到。

3.3 配汽结构的缺陷

首先是调节气门的重叠度。如果调节汽门的重叠过大，会对功率造成较大影响。好比在够一个负荷范围内，采用两个调节汽门，进行流量的有效控制，超出正常的负荷范围，从而引起调节系统出现摆动情况，增大节流损失。

其次是凸轮的磨损。由于汽轮机工作负荷十分繁重，其凸轮容易出现较为严重的磨损现象。因而在凸轮磨损的位置会因为磨损程度形成特定的部位。当这个部位在进行调节工作时，会使得放大系统增大，让调节系统局部的不等率偏离正常水平与其他部位不等，从而导致调节系统出现震荡。

最后调速汽门的节流锥也是配汽结构出现故障的因素之一。汽轮机在空负荷的状态下，调速汽门的节流锥如果出现磨损现象，会导致调节系统出现摆动。因为如果在开启节流锥的汽门的时候，开度若出现一点甚至细微的变化都会导致进汽量出现变化，从而导致在空负荷情况下，调节系统出现摆动现象。

3.4 离心式调速器的窜动

调节系统的稳定性受到离心式调速器的影响较大，特别是离心式调速器出现高速窜动的现象会严重影响到调节系统的正常运行。由于离心式调速器与随之启动的滑阀之间有较小的间隙，调速器本身工作效率与形程较小，使得离心式调速器出现高速窜动的现象，从而对调节系统的稳定性造成影响。

4 结语

滑阀构造、油系统、配汽结构以及离心式调速器等方面出现问题或不足都会造成汽轮机在运行中调节系统出现各种常见故障。因此，在汽轮机运行过程中，要最大限度的降低这些影响因素对调节系统的影响，保证调节系统处于正常运行状态，必须根据这些问题，加强对影响因素的处理和控制。

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