余熱發(fā)電系統(tǒng)汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)系統(tǒng)振動(dòng)

汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)的振動(dòng)量越小越好，有的汽輪機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行非常穩(wěn)定，幾乎不振動(dòng)，而有的雖然符合運(yùn)行要求（垂直振動(dòng)＜30μm，水平振動(dòng)＜50μm )，但振動(dòng)明顯。當(dāng)然，系統(tǒng)振動(dòng)與設(shè)備的制造質(zhì)量和安裝質(zhì)量關(guān)系密切，對于已經(jīng)投運(yùn)的系統(tǒng)，加強(qiáng)維護(hù)和精心操作更為重要。

1、嚴(yán)格按照規(guī)程要求進(jìn)行操作

多數(shù)振動(dòng)由操作不當(dāng)引起。根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，1 號和3號軸瓦是影響汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)振動(dòng)大小的關(guān)鍵部位。例如，某臺(tái)汽輪機(jī)停車前運(yùn)行穩(wěn)定，再次開機(jī)后系統(tǒng)出現(xiàn)振動(dòng)，先從1 號軸瓦開始，然后帶動(dòng)3號軸瓦， 最后引發(fā)整體振動(dòng)。當(dāng)時(shí)水平振動(dòng)量達(dá)到60～70μm，減小負(fù)荷后癥狀略輕，最后被迫停車。檢查系統(tǒng)未發(fā)現(xiàn)異常，查閱運(yùn)行記錄發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)沖轉(zhuǎn)時(shí)，進(jìn)汽壓力達(dá)到1.3MPa，進(jìn)汽溫度330℃，而正常的沖轉(zhuǎn)條件應(yīng)該是進(jìn)汽壓力達(dá)到1.0MPa， 進(jìn)汽溫度250℃，說明參數(shù)偏高。這樣，容易導(dǎo)致汽輪機(jī)上下氣缸受熱過快而膨脹不均。汽輪機(jī)膨脹量并網(wǎng)時(shí)只有1.7mm，而正常應(yīng)在3.0mm 以上，說明系統(tǒng)沒有膨脹開。嚴(yán)格按照規(guī)程要求，重新開機(jī)，系統(tǒng)恢復(fù)正常。另外，潤滑油溫度對汽輪機(jī)振動(dòng)有一定的影響， 當(dāng)蒸汽參數(shù)較低、汽輪機(jī)負(fù)荷不大時(shí)應(yīng)調(diào)高溫度，而達(dá)到額定參數(shù)時(shí)應(yīng)適當(dāng)降低油溫。正常情況下，維持在39 ℃左右為宜。

2、潤滑油品質(zhì)對振動(dòng)的影響

汽輪機(jī)的潤滑通常使用HU-30 汽輪機(jī)油， 油質(zhì)應(yīng)符合GB2537—81 的規(guī)定。潤滑油在運(yùn)行過程中受高溫、高壓蒸汽侵蝕易造成水分超標(biāo)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)發(fā)生乳化，直接影響系統(tǒng)安全運(yùn)行。汽輪機(jī)在正常運(yùn)行期間振動(dòng)量逐漸增大，監(jiān)聽軸瓦摩擦聲音，感到聲音發(fā)澀。懷疑潤滑油有問題。化驗(yàn)結(jié)果表明，水分嚴(yán)重超標(biāo)。后更換了潤滑油， 故障消失。同時(shí)購置一臺(tái)TL-100 型真空濾油機(jī)在線濾油，保障油質(zhì)長期穩(wěn)定，運(yùn)行效果良好。

余熱發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)困難

發(fā)電系統(tǒng)的同期并網(wǎng)需要滿足一定的條件：發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)電壓之差不大于10％，發(fā)電機(jī)輸出電壓頻率與系統(tǒng)電壓頻率相同。匹配兩側(cè)電壓通過調(diào)整勵(lì)磁實(shí)現(xiàn)，匹配頻率通過調(diào)整汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)。條件滿足時(shí)，通過合上并網(wǎng)開關(guān)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)并網(wǎng)。并網(wǎng)困難主要表現(xiàn)在下面2個(gè)方面。

1、頻率相差較大

發(fā)電機(jī)輸出電壓的頻率通過調(diào)整汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)，純低溫余熱發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)系統(tǒng)采用數(shù)字電液調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要由轉(zhuǎn)速傳感器、數(shù)字式調(diào)節(jié)器WOODWARD505、電液轉(zhuǎn)換器（CPC）、油動(dòng)機(jī)、調(diào)節(jié)汽閥等組成。汽輪機(jī)并網(wǎng)時(shí)，頻率波動(dòng)大，無法通過調(diào)節(jié)WOODWARD505 實(shí)現(xiàn)。后對油動(dòng)機(jī)用煤油進(jìn)行了清洗，恢復(fù)正常。說明液壓機(jī)構(gòu)油孔被堵塞，造成液壓傳動(dòng)不靈，而無法調(diào)節(jié)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速。建議通過濾油機(jī)在線濾油和定期更換CPC 前端的濾油器濾芯來保證油質(zhì)，使系統(tǒng)長期穩(wěn)定運(yùn)行。

2、并網(wǎng)開關(guān)合不上

在系統(tǒng)滿足同期并網(wǎng)的條件下，若并網(wǎng)命令已經(jīng)發(fā)出，并網(wǎng)指示燈也有合閘顯示，但瞬間消失，說明系統(tǒng)未并網(wǎng)成功。在發(fā)電機(jī)保護(hù)柜上的并網(wǎng)開關(guān)有2 個(gè)指示燈，綠燈表示分閘，未并網(wǎng)狀態(tài)；紅燈表示合閘，并網(wǎng)成功狀態(tài)。一般情況下，并網(wǎng)不成功紅燈熄滅后，綠燈就應(yīng)該亮，以表示系統(tǒng)未并網(wǎng)。但故障發(fā)生時(shí)，紅燈瞬間熄滅后綠燈也不亮， 說明并網(wǎng)開關(guān)系統(tǒng)有問題。檢查并網(wǎng)開關(guān)，發(fā)現(xiàn)其輔助開關(guān)觸點(diǎn)觸發(fā)機(jī)構(gòu)動(dòng)作不靈活，處理后正常。

余熱發(fā)電系統(tǒng)汽輪轉(zhuǎn)速波動(dòng)

汽輪機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，速度比較穩(wěn)定，即便有所波動(dòng)也可以通過數(shù)字式調(diào)節(jié)器WOODWARD505 自動(dòng)糾偏。一般情況下，505 設(shè)定的糾偏轉(zhuǎn)速步幅為2r次。若CPC 的開度已經(jīng)達(dá)到100%，而汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速降到2 950rmin 仍不能穩(wěn)定住，說明系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)生故障。造成機(jī)組轉(zhuǎn)速異常波動(dòng)有下面2種可能。

1、系統(tǒng)保護(hù)動(dòng)作

發(fā)電系統(tǒng)正常停車時(shí)， 需要先從電網(wǎng)解列運(yùn)行。正常操作時(shí)，先將負(fù)荷按照規(guī)程要求降到零，再將并網(wǎng)開關(guān)打開，然后解除勵(lì)磁。此時(shí)，并網(wǎng)開關(guān)打開后給數(shù)字式調(diào)節(jié)器WOODWARD505 發(fā)出解列信號，505收到信號后將自動(dòng)把汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速降低50rmin， 即維持汽輪機(jī)在2 950rmin 運(yùn)行， 以保護(hù)系統(tǒng)安全運(yùn)轉(zhuǎn)。同樣的情況也會(huì)出現(xiàn)在系統(tǒng)并網(wǎng)時(shí)，若并網(wǎng)開關(guān)動(dòng)作失敗，也會(huì)給數(shù)字式調(diào)節(jié)器WOODWARD505 發(fā)出解列信號，原理相同。但是，如果該保護(hù)動(dòng)作沒有出現(xiàn)，就說明系統(tǒng)存在故障。比如并網(wǎng)開關(guān)故障，如果并網(wǎng)失敗后， 并網(wǎng)開關(guān)的輔助開關(guān)不能正常發(fā)出失敗信號，汽輪機(jī)將維持原轉(zhuǎn)速不變，這應(yīng)引起足夠重視。當(dāng)然，如果DCS 系統(tǒng)發(fā)出保護(hù)動(dòng)作時(shí)，會(huì)通過磁力斷路器將主汽門關(guān)閉，這時(shí)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速將降到零。

2、供汽系統(tǒng)故障

若蒸汽輸送系統(tǒng)出現(xiàn)故障，將使汽輪機(jī)組因受氣量波動(dòng)導(dǎo)致轉(zhuǎn)速波動(dòng)。如，某臺(tái)汽輪機(jī)組在500rmin低速暖機(jī)時(shí)轉(zhuǎn)速正常，當(dāng)提速到1 200rmin 時(shí)，轉(zhuǎn)速忽高忽低波動(dòng)嚴(yán)重， 觀察主汽門前、后壓力出現(xiàn)0～1MPa 的往復(fù)變化， 主汽門前的溫度也急劇下降，而SP、AQC 兩個(gè)鍋爐供汽壓力和溫度正常。將主汽門前的高壓電動(dòng)閥門的旁路閥門打開，系統(tǒng)又恢復(fù)正常。由此確定主汽門前的高壓電動(dòng)閥門故障。停車檢查，打開高壓電動(dòng)閥門后，發(fā)現(xiàn)閥芯與閥桿脫落。閥芯脫落堵塞氣路，造成汽輪機(jī)受氣不足。進(jìn)一步分析認(rèn)為，該閥門為高壓楔式閘閥，閥芯上部大、下部小，閥芯脫落時(shí)由于受1MPa 壓力的蒸汽吹托，沒有將氣路閘死， 在電液轉(zhuǎn)換器CPC 的調(diào)節(jié)下， 氣流不斷變化，從而導(dǎo)致主汽門前、后壓力出現(xiàn)0～1MPa 的往復(fù)變化，轉(zhuǎn)速忽高忽低波動(dòng)嚴(yán)重的現(xiàn)象。

余熱發(fā)電系統(tǒng)汽輪超速故障

一般情況下，汽輪機(jī)第一次啟動(dòng)、大修后及停機(jī)一個(gè)月后，應(yīng)進(jìn)行超速動(dòng)作試驗(yàn)，以檢驗(yàn)電調(diào)系統(tǒng)和危急遮斷器動(dòng)作準(zhǔn)確性。試驗(yàn)安排在帶20% 額定負(fù)荷運(yùn)行1h 后進(jìn)行。將負(fù)荷降到零， 先進(jìn)行電超速試驗(yàn)，投入“超速試驗(yàn)許可”，將轉(zhuǎn)速提升至3 270rmin，電調(diào)超速保護(hù)應(yīng)動(dòng)作。再進(jìn)行機(jī)械超速試驗(yàn)，將轉(zhuǎn)速提升至3 300～3 360 rmin，此時(shí)，危急遮斷器應(yīng)動(dòng)作，否則必須立即手擊危急遮斷油門，停機(jī)調(diào)整危急遮斷器動(dòng)作。

對于9MW 汽輪機(jī)組， 設(shè)定的轉(zhuǎn)速保護(hù)值為12%，超出該值時(shí)DCS 系統(tǒng)將保護(hù)停機(jī)。造成超速故障主要有2 種可能性： 一是高壓蒸汽參數(shù)異常，壓力和溫度超出額定值而CPC 調(diào)整不過來； 二是發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)故障。

還有一種現(xiàn)象也會(huì)引起DCS 系統(tǒng)超速報(bào)警，但實(shí)際上汽輪機(jī)系統(tǒng)并不超速，應(yīng)予以重視，即因并網(wǎng)開關(guān)輔助開關(guān)誤動(dòng)作而發(fā)出停車信號，505 調(diào)節(jié)器收到該信號后按正常停機(jī)順序?qū)⒅髌T關(guān)閉，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速開始下降， 正常時(shí)并網(wǎng)開關(guān)應(yīng)事先斷開解列系統(tǒng)，而實(shí)際上并網(wǎng)開關(guān)并未斷開，此時(shí)電網(wǎng)開始給發(fā)電機(jī)供電將其變?yōu)殡妱?dòng)機(jī)， 帶動(dòng)汽輪機(jī)被動(dòng)高速運(yùn)轉(zhuǎn)，造成超速報(bào)警。如，某汽輪機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)因并網(wǎng)開關(guān)誤動(dòng)作而突然停車，停車前無任何報(bào)警，停車后DCS報(bào)超速12%故障，更換輔助節(jié)點(diǎn)后正常。可見并網(wǎng)開關(guān)至關(guān)重要，一定要定期檢修，保證其正確動(dòng)作。

原作者：王乃同

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