110MW改造机组负荷波动分析及处理

摘 要：文章主要介绍了110MW改造机组负荷波动的原因，并对此问题进行分析研究，制定改进措施，验证实施效果。

关键词：调速汽门；负荷波动；原因

1 我厂汽轮机概述

我厂汽轮机属抽汽凝汽式汽轮机，是由北京全四维动力科技有限公司在我国自行设计制造的双缸、冲动、凝汽式汽轮机N100-8.83/535型汽轮机的基础上改造而成的，汽轮机本体主要由前轴承箱、高压缸、低压缸、高压转子、低压转子等部分组成。低压缸为分流式：有两个排汽口。高压转子以半挠性联轴器与低压转子相连接。我公司于2008年、2009年分别对两台机组进行了节能扩容改造，改造后容量为110MW。

本厂机组改造前后调速汽门结构、数量、开启方式等均无变化。单机配4个调速汽门，凸轮配汽机构由一台油动机控制。调速汽门1、3号为一组，在上部；2、4号为一组，在下部。同步器控制下的油动机驱动一个杠杆，这个杠杆的另一端装在一组调速汽门的凸轮轴上，4个凸轮轴各控制一个阀门，按照1+2-3-4号的顺序依次开启。

2 改造后出现的主要问题

投运以来双机均存在负荷波动偏大问题， #1机在75--85MW时负荷波动偏大，#2机在110MW时负荷波动偏大，加减负荷变化幅度为5-7MW，网上周波变化时，波动更为严重，给集控操作带来很大的困难，机组安全运行受到严重威胁。

3 原因分析

负荷波动的原因比较复杂，处理比较棘手，经咨询陕西中试电力科技有限公司和生产厂家技术人员，结合现场实际，就这一问题原因分析如下。

3.1 调节汽门重叠度不正确

在理想情况下，配汽机构的特性（流量与阀门升程的关系或功率与升程的关系）为一直线，事实上，机组在制造、安装过程中，阀门重叠度与设计重叠度会有一定偏差。这就会出现阀门开度与进汽量的关系曲线与设计有偏差，在某一位置改变了设计的关系曲线，必然会引起主汽压力的波动，进而引起负荷波动。

3.2 调速汽门型线不良

调速汽门的功能是控制蒸汽流量，精确地调节汽轮机的转速和负荷。本厂由北京全四维公司改造的110MW汽轮机调速汽门为球头型，带有扩散管出口。阀头在阀杆上是松动的，以保证阀碟与扩散器进口准确对应。当球头型汽阀刚开启时，只要开度有微小变化，进汽量就产生很大的变化。如果由于其它扰动（如油压波动等）使油动机稍有上下波动，就能引起蒸汽量的过多变化，所以很容易引起调节系统的摆动。这在其它同类型的机组中也曾出现过。

3.3 凸轮磨损

由于汽轮机经常要在某一负荷下工作，因此凸轮在此工作点位置可能发生磨损，这样在磨损区域必然存在这样一些区段：系统在此部位的放大系统增大，导致局部不等率过小，从而引起调节系统振荡。本厂机组刚刚改造完成就发生负荷波动，不会是这种原因引发的。

3.4 配汽机构的卡涩

滑阀的作用力一般较小，所以卡涩力影响比较大。对配汽机构来说，虽然作用力较大，但卡涩力也比较大，这是因为配汽机构一般尺寸较大、工作环境差、情况不良、作用力比较复杂等，所以卡涩力仍是不可忽视的。它主要有以下几种原因：在冷态调整时，配汽机构动作还是灵活的，但当在热态下则不一定能保证工作的灵活性，这是由于配汽机构各部分工作温度不同，导致热膨胀不均匀引起的；在运行过程中，阀杆与阀套积有氧化皮而使阀杆的活动发生卡涩。一般刚检修后，运行都正常，随着运行日数的增加，氧化皮的日益堆积，卡涩也就越趋严重，最后导致配汽机构出现较大幅度的摆动。

3.5 调节系统静态特性不良

调节系统迟缓率过大或过小，将会引起调节系统工作不稳定，一般要求调节系统的速度变动率在4～6%范围内。迟缓率越大，转速及负荷的变化值也越大；速度变动率太小，负荷稍有变化，转速变化就很大。有时平均速度变动率符合要求，但局部速度变动率太小，则机组在该工作点运行时，也容易造成不稳定。

3.6 滑阀的卡涩

因调节系统中广泛使用滑阀、液压缸等部件，运行中容易发生滑阀卡涩故障。常见的现象有：（1）滑阀和套筒机械加工的误差引起的卡紧力；（2）滑阀作用力偏斜引起的卡涩，因作用在滑阀上下的作用力不同心，造成力偶，使滑阀倾斜靠在套筒壁上，引起滑阀和套筒之间的磨擦；（3）错油门滑阀与套筒的配合间隙应符合制造厂的要求，在运行状态，滑阀的工作温度基本上等于油温，而套筒与壳体套在一起，有些壳体与外界有散热，故滑阀温度比套筒温度高，冷态测量时，如间隙太小，虽然冷态时尚灵活，但工作时则可能卡涩；间隙太大，则造成内部漏油现象，容易引起工作不稳定。这些问题对并网运行的汽轮机而言，都会造成不同程度的调速系统摆动，引起负荷的波动。

3.7 反馈斜面磨损或变形导致局部反馈减弱

由于机组经常在某一负荷下运行，反馈斜铁就可能在此处对应的部分发生磨损或变形，引起反馈减弱，甚至在一定范围内无反馈，这时油动机位移无法正常反馈回来，在这段区域内，油动机变化很快，也可以引起调节系统不稳定。

3.8机组运行时，如果主汽压力不稳定，在加减负荷时，会迅速改变进入汽轮机的蒸汽量，这样势必会出现主汽压力与机组功率不能兼顾的局面，极易出现负荷波动的现象；其次，负荷波动及波动的程度与当班运行人员的经验水平也有直接关系。

4 应对措施及实施

为了保证机组安全稳定运行，减少电网对负荷越线的考核，甚至引发机组超速的恶性事件发生，在与设计单位、制造厂及电科院的充分沟通下，决定利用计划检修时间彻底处理负荷波动偏大问题。

据了解，其它单位110MW改造机组也曾出现过不同程度的负荷波动现象，经多次处理，均未彻底消除，只是波动有所改善；有些单位为了解决这一问题，将机械液压调节改造为DEH电液调节，效果很好，但改造费用比较高。

在停机检修前，邀请陕西电科院人员进行了升降负荷试验，并对相关参数进行了测试。测试结果显示：

由上图可以看出，同样的同步器行程下油动机上行下行最大相差80，为此建议检查油动机齿条、齿轮接触是否紧密可靠。另外检查油动机反馈板是否存在凹槽磨损、油动机反馈油口是否有油泥。

在检修时，检查油动机齿条、齿轮接触紧密可靠，油动机反馈油口无油泥。检查油动机反馈板凹槽有明显的磨损槽沟，检修时进行了更换。检查调速滑阀不存在卡涩，间隙正常，同步器滑阀挂钩处间隙符合要求。

解体调节阀时发现，节阀阀杆与操纵座之间的安装间隙为3mm左右，与设计值0.04-0.06mm偏差过大，检修时将该间隙调整在设计值内。

对新旧凸轮型线、键槽位置等进行了比较核对，更换了凸轮；将调门凸轮和滚轮间隙调整在设计值。

5 处理后情况及结论

2011年，对#2机组油动机反馈油口、齿条、调速滑阀、同步器滑阀挂钩处间隙、滑阀铰链连接处间隙、调节阀及凸轮等部件进行了检查处理，更换了油动机反馈板凹槽，启动后和运行中负荷波动小于4MW，能满足运行要求。随后对#1机组进行了同样检查处理，截止至目前，运行已经近一年，机组运行稳定，说明这样处理是成功的。

参考文献

[1]山西省电力工业局.汽轮机设备检修[M].北京：中国电力出版社，1997.

[2]甘肃省电力工业局河南省电力工业局.汽轮机设备运行技术[M].北京：中国电力出版社，1995.