经DEH改造后汽轮机控制系统中调速油压产生波动的原因分析与处理

李康何

摘  要：在对机组进行DEH改造后，发现机组在运行时的调速油系统油压不稳定会有波动。之后在对机组供油系统和调速保安油系统进行详细的原因分析和跟踪调查，并且不断进行设备改进，从而解决了调速油压产生波动的问题，实现机组的稳定运行。

关键词：DEH改造;调速油压;波动

中图分类号：TK32     文献标识码：A      文章编号：1006-8937（2015）02-0100-02

在一次大型的维修中，对电厂所使用的由上汽公司生产的600 MW发电机组的调速系统进行DEH改造。改造之后的机组在正常运转后发现油系统出现油压波动的情况，其出现波动的主要有主油泵进出口油压、调速油压、启动油压以及安全油压。油压在0.88～1.03 MP的区间内波动。低限油压在机组工况产生变动时可能出现油压更低的情况，使得由于机组正常运转时系统的油压小于0.88 MP致使调速油泵的自启动从而严重影响机组的安全稳定的运转。经多次调研发现，注油器的喷嘴板跟主油泵叶轮上损坏存在是造成油压不稳定的重要因素。在对一级注油器的喷嘴板跟主油泵叶轮进行换新以及重新调整喷嘴的轴向距等操作之后，机组又得以正常运转。

1  汽轮机设备介绍与改造方案

1.1  汽轮机设备介绍

超高压中间再热凝汽式汽轮机的型号为N 600-24.2/566/

566型，由上海汽机厂生产制作，该汽轮机主要包括4个高压调节阀、2个中压联合汽阀以及2个高压主汽阀。其中该汽轮机所选取的调节系统是液压式调节系统。汽机转速信号首先通过旋转阻尼产生一次油压，其次一次油压经过放大器的作用后就变为二次油压，最后二次油压通过转换器转变为三次调节油压。通过以上这一系列的动作来掌控高中压油动机的运转，可以使得中压联合汽门的调节阀以及开度发生变化从而达到强化机组功率的目的。

危急遮断油门、电磁阀、手动停机装置和危急遮断器组成了设备的保护系统。各个保安部套动作完成后会泄去安全油压，进而使得主汽门与联合汽门处于关闭状态，与此同时危急继动器会把二次油压泄去以保持调节汽门也处于关闭状态。同时在保安系统重置的过程中，系统内部的辅助油门主要用于避免中压联合汽门以及主汽门的再次开启。

1.2  汽轮机控制系统的改造计划

该汽轮机控制系统为透平油数字式电液控制系统（DEH）。依靠额外添加的2个复位电磁阀1YV以及2YV。在危机情况下，切断放大滑阀以及切断油门可以使其转变为可靠运行状态，从而达到远程挂闸控制的目的。AST遮断系统主要由紧急切断油门、切断电磁阀2YV与3YV、飞环、切断放人滑阀以及机头手动停机等部件构成。如果通过机头手动停机、切断电磁阀、紧急切断油门等都能够实现一次安全油的倾泻，同时命令紧急切断滑阀运作并完成二次安全油的倾泻作业。

OPC超速限制模块主要由快关放大滑阀以及快关电磁阀5YV与6YV等构成。当电磁阀运作亦或是安全油压降低都可以命令快关放大滑阀运作以完成快关油的倾泻，同时使得卸荷阀运作并将全部调节阀保持闭合。

启动油控制：启动油控制集成块主要包括开启油放大滑阀以及电磁阀4YV。只要是安全油压泄。电磁阀正常运行，都可以使得开启油放大滑阀即刻运行，使得连接中压联合汽门以及主汽门的开启油路保持闭合状态。

国外著名MOOG公司生产的DPV阀主要作为直动式电液转换器。DPV阀的主要特点包括：动态响应大、分辨率高、阀芯驱动力强、泄漏小以及滞环小等。通常情况下，电液油动机一般是在确保油压转换器以及原油动机的前提下完成电液伺服阀模块的设置。不同电液油动机之间不产生影响，同时通过DEH控制器来计算出所有油动机阀位发射信号。由DEH控制器运算出的油动机阀位发射信号，主要通过伺服板、DDV阀油路块以达到二次油压并流至油压转换器、继动器，由此完成油动机运作的全部指令。而对于油动机行程主要是通过LVDT计算求出，同时将所求值传输给伺服板进口端以确保其同该油动机阀位指令维持平等保持，所以DEH阀位指令就能够全管控油动机行程，有利于DEH纯电调控制目标的完成。

调节保安系统主要作为在线电液控制体系（DEH）的运作系统，不仅仅对DEH负责，而且还有利于驱动阀门和切断机组等工作的实现。经过改善后的机组，其调节保安系統具备下列基本操作功能：切闸、升速限制、转速控制、电负荷调节、超速调节（OPC）控制、切断（AST）控制、阀门泄露测验以及疲劳性测验等。

2  调速油压的故障现象与原因分析

2.1  调速油压的故障现象

在完成DEH改造工作的同时，也带来了以下设备故障问题：

首先，在机组并网的同时，调速油泵立即停机，从而使得主油泵单机运转作业，同时还要带动所有输油系统向外输油，由此导致调速油压、开启油压、主油泵进输入输出油压和安全油压的逐渐降低以及油压波动频率的逐步上升。其中油压波动的上下值保持在0.88～1.04 MP的范围内。而且只要机组运行状态出现变动就会致使低限油压大量降低，进而让机组在稳定运转时由于系统油压在0.78 MP之下而造成调速油泵的自开启次数明显增多。不言而喻，此种运转方式使得机组的安全性和可靠性存在隐患。

其次，主油泵输入输出油压不仅小，只有0.037 MP，而且还存在显著的波动现象。而主油泵输入输出油压以及调速油压不大于1.04 MP，比预设值的1.18 MP要低的多。并且主油泵的油压波动区间大、频率高。因为受到主油泵输出油压以及调速油压的大区间波动干扰让安全油压跟开启油压慢慢产生变化。

最后，主油泵也许是由于其泵内有空气存在而经常有响声发出。

2.2  原因分析

①可以基本确定的是DEH改造之后系统的供油管路是处于正常状态。

②AST遮断集成块、启动油控制集成块、OPC快关集成块、危急遮断油门复位集成块和4个DDV阀集成块都有排油想象的出现并且它们的各节流口的直径分别为6 mm、5 mm、

4 mm、3.5 mm、3 mm。当启动机组的时候，以上被改造后的部套都在工作位置而且除4个DDV阀集成块之外的另外四个集成块在相应的油压形成之后，活塞把排油口封住所以没有排油现象。

因此，在本阶段我们仅将AST遮断集成块节流口的直径从6 mm调整到3.5 mm，把启动油控制集成块节流口的直径从5mm调整到3 mm。

经过后面的分析可知上述改造对故障的改善并没有效果，机组常态运转时其供油系统为闭式循环，就是主油泵的出口油最主要是供给一级注油器当做它的动力油来源，通过对喷嘴降压提速，让它的动能提升，然后在混合室中吸取大量油，经升容减压后又继续作为主油泵进口油，我们应当对注油器和主油泵进行分析与改善。

3  处理方法

经上述分析知，工作的重心在主油泵和注油器的分析处理，处理方法如下：

①依经分析正常运行时机组所存在的故障情况了解到导致油压产生波动且偏低的主要因素是喷嘴孔径及流道没达到设计要求。

②我们对一级注油器在机组小修时对其举行解体检测。一级注油器喷嘴板上呈星梅花状布局着5个喷嘴，其中间喷嘴的直径是9.10 mm，旁边的4个孔喷嘴直径是8.75 mm。但由公式計算得出中间喷嘴直径应当是9.25 mm，旁边的4个喷嘴直径应该是8.95 mm。然后再对注油器的喷嘴板孔径修正后，注油器的油压提升到0.5 kg，这个值远未达到设定的值。其体系的油压也提升0.1 kg，但是仍然未能解除故障。

③有上述工作作铺垫，发现处理问题的方向是正确的。我们发现也许是一级注油器喷嘴孔径还为调到最大值，且未对喷嘴在轴向的位置进行修正。把喷嘴向出口方向对轴向位置移动2 mm之后对油压仍然没有影响。之后依照上海汽机厂的提议，仔细检验喷嘴板，发现它的流道存在拉毛痕迹不光滑，而且其进出口缘上喷嘴板的进出口缘不尖锐、存在圆角过渡、磨损和凹槽，所以没达到厂家要求。接下来在上海汽机厂的协助下，我们对喷嘴板进行了再加工，同时，将一级注油器的中间喷嘴直径调整到9.56 mm，旁边4个喷嘴直径则调整到9.12 mm。

④因为以上操作必须在机组停机时才能完成，所以借助机组大修的机会，对导致系统油压波动及偏低的另一供油系统设备的主油泵检查，发现它的叶轮流道有些粗糙，叶片顶部存在损坏和卷痕。并且在叶片的项部，叶片和轮毂未达到其成直角的要求。于是，更换了主油泵的叶轮。

4  结  语

①大修结束后，发现正常启动调速油泵后主油泵的进口油压提升至1.0 kg，系统油压无波动，主油泵油压提升至12 kg;安全和启动油压提升至11 kg。油动机的静态试验和主汽门的开闭试验均合格。

②启动机组后汽机的转速升到3 000 r/min额定转速，系统运行正常。停调速油泵后，主油泵工作，经检验得到体系油压处于稳定状态，主油泵出口油压，调速油压提升至11.5 kg;安全油压，启动油压提升至10.8 kg。主油泵进口油压符合设计要求稳定在0.92 kg。实现了机组稳定运行的初衷。机组运行至今，主油系统还没有主油泵进出口油压、调速油压、安全油压以及启动油压波动和偏低的情况产生。调速油泵也未在机组常态运转时自行启动。

最后得出结论是：在进行机组的DEH改造后，原来系统跟相关设备匹配问题是我们必须要研究的问题，并对其进行相关的分析和改善，以达到新系统的运行要求，进而达到机组的平稳过渡，保障机组的安全、经济、稳定运行。

参考文献：

[1] 张延峰.汽轮机改造技术[M].北京：中国电力出版社，2006.