高速弹性调速器调节系统现场问题分析

　　采用高速弹性调速器为转速敏感元件的全液压调节系统被广泛应用于50 MW、55 MW、100MW和200 MW汽轮机组,但系统普遍存在运行中油动机在高负荷区定位困难,负荷调整不稳,减负荷时大量超调,甚至运行中大幅度滑负荷等问题。为此,许多机组不得不全开调门滑参数运行,或在经济负荷以下运行,降低了机组的经济性。经过多年的观察和研究,总结了一些关于调节系统性能现场分析和问题处理的经验供参考。

　　1　转速不等率的调整和估算

　　机组设计转速不等率为3%~6%无级可调。有的制造厂在说明书中给出了调节系统3%、4.5%和6%三种转速不等率所对应的同步器行程和油动机行程之间的关系曲线,而更多的制造厂则仅仅在油动机反馈斜槽处设标尺,但其标尺的设定值和实际值相差甚远。使用者无法有选择地调整转速不等率或根本就不知道转速不等率为多少,对机组的稳定运行极为不利。

　　假设高速弹性调速器在转速为3 000 r/min附近每变化150 r/min,调速块行程变化1 mm,且机组转速不等率为4.5%,那么汽轮发电机组在单机运行时,从空负荷到满负荷运行转速要变化135r/min,而对应调速块位移Δt=135/150=0.94(mm)。在并网的运行情况下,机组转速为3 000r/min不变,调速块位移不变,要使机组从空负荷到满负荷运行,根据控制滑阀、随动滑阀和调速滑阀之间的杠杆比可知,控制滑阀(即同步器)需有Δt×2=1.8 (mm)的行程,即同步器行程和2倍的调速块行程相当。

　　如果在以上设定条件下,要调整机组转速不等率为5%,油动机从空负荷到满负荷位置变化为ΔY,则同步器每变化(3000×5%) /150×2=2(mm),油动机应变化ΔY。如果实际行程大于ΔY,则转速不等率偏小,需向增大方向调整,反之则相反,直至调好。

　　如果同步器每变化2 mm,实测油动机行程差为Δy,则实际转速不等率为ΔY/Δy×5% (推导从略)。

　　2　油动机升程和回程曲线问题

　　在多台机组上做静态试验均发现,油动机行程曲线升程和回程交叉,且油动机行程和同步器行程之间存在非线性关系:同步器行程越大,曲线越陡,且回程曲线比升程曲线陡。

　　龙口发电厂6号200 MW机组右高压调门油动机行程和同步器行程数据如表1所示,右高压调门油动机和同步器行程曲线如图1所示。

　　2.1　机组高负荷区转速不等率太小问题

　　从制造厂的设计说明书上可以查到,调速块每1 mm行程对应转速变化为154 r/min。再从图1可以看出,油动机从空负荷位置24 mm到满负荷位置132 mm,行程108 mm,对应同步器行程从10.1 mm到12 mm,因此计算转速不等率δ=[154×(12-10.1) /2] /3000=4.88%,而在油动机高负荷区段从120 mm到165 mm共45 mm行程,对应同步器行程从11.9 mm到12.3 mm,差值为0.4 mm,局部转速不等率δ= (108/45)×0.4/2×154/3000=2.46%。众所周知,如果机的转速不等率小于3%,转速控制和接带负荷将极不稳定,这就是负荷调整不稳和大量超调的原因之一。